元寶楓籽油微膠囊化及其穩定性研究

賈有青， 李 哲， 代 嵐， 吳隆坤， 肖志剛， 秘英靜

(沈陽師范大學糧食學院，沈陽 110034)

元寶楓屬槭屬植物，因翅果形狀類似于中國古代的“金元寶”而得名，是中國的特有槭屬植物樹種。2018年10月在陜西楊凌召開的全國元寶楓聯盟大會提出，元寶楓籽油中含有神經酸，是修復心腦血管的保健油脂，現在元寶楓油脂已經應用于心腦血管病人的臨床治療上。

王性炎等[1]研究認為神經酸是大腦神經細胞和神經組織的核心天然成分,神經酸具有促進受損神經細胞和組織修復、再生的功能。并對神經酸的化學結構、生物合成途徑、藥理作用、應用研究現狀以及神經酸產品在醫學領域的開發進行詳細介紹，指出從天然植物油中發掘神經酸是一條可持續發展之路。

已有研究通過噴霧干燥制備大豆油脂體微膠囊，并對膠囊品質分析[4-7]。為保持大豆油的營養價值以及油脂體的功能性，采用噴霧干燥法制備微膠囊化大豆油脂體，對微膠囊化工藝條件進行優化，探究大豆油脂體微膠囊的包埋率、水分含量、溶解度、堆積密度、流動性、微觀結構及其氧化穩定性等。

本研究采用噴霧干燥法制備元寶楓籽油脂體微膠囊，通過控制壁材與芯材質量比、β-環糊精與大豆分離蛋白的壁材復配質量比、水與壁材體積質量比等因素進行正交實驗分析優化工藝條件，制備成新型的穩定狀態的元寶楓脂末微膠囊。并對微膠囊基本理化指標、形態特征及氧化穩定性進行測定分析，為元寶楓籽油脂體微膠囊生產與加工提供參考[8]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

元寶楓籽，β-環糊精(DE 15)，大豆分離蛋白；單硬脂酸甘油酯：食品級，正己烷、石油醚：分析純。

1.2 儀器與設備

ZYJ908型螺旋榨油機，DSY-9002高速多功能粉碎機，GL-21M高速冷凍離心機，SD-1500型噴霧干燥設備，RV 10D S96旋轉蒸發儀，KY-D500高剪切乳化分散機，APV200實驗型高壓均質機，SU8010超高分辨場發射掃描電子顯微鏡(SEM)。

1.3 方法

1.3.1 元寶楓籽油的提取

參考吳隆坤等[5]方法，將元寶楓籽經脫皮并篩選后置于組織搗碎機破碎研磨1 min，在螺旋榨油機內壓榨，取油并稱質量，將油餅用正己烷超聲提取對超聲溫度、時間、料液比進行單因素和正交實驗，結果表明，溫度40 ℃，時間為40 min，料液比為1∶8，將得到元寶楓籽油置于冷凍離心機內并于 4 ℃條件下8 000 r/min離心40 min，收集上層油樣。

1.3.2 元寶楓籽油脂體微膠囊的制備

選擇以β-環糊精、大豆分離蛋白作為復配壁材，將壁材在60 ℃按一定比例溶于去離子水中，攪拌均勻，按一定比例添加乳化劑單硬脂酸甘油酯，攪拌均勻。將元寶楓籽油按質量比緩慢滴加入溶液中，攪拌10 min左右，采用高速分散機將乳化液以14 000 r/min處理5～8 min，得到初乳液，將初乳液在27～30 MPa 條件下均質2次，每次8～10 min，均質后于170 ℃下進行噴霧干燥。噴霧干燥制得的微膠囊用密封袋封好，置于-20 ℃冰柜中儲存待用[9]。

1.3.3 元寶楓籽油粉末油脂包埋率測定

參照李福祥等[8]的方法。元寶楓籽油包埋率計算公式為：

式中：H2為總含油量/%；H1為表面含油量/%。

表面含油量用石油醚浸泡攪拌測得，總含油量選擇超聲振蕩的方法測得。

稱取微膠囊粉末1∶8正己烷，于 40 ℃溫度下超聲振蕩處理 40 min，立即進行真空抽濾，用已恒重的圓底燒瓶(m1)收集濾液，用 40 mL 正己烷洗滌濾渣，69 ℃旋轉蒸發并回收溶劑，置于 102 ℃烘箱將溶劑蒸干烘至恒重,得總含油量[10-13]。

1.4 元寶楓籽油脂體微膠囊工藝研究

1.4.1 微膠囊化單因素實驗

噴霧干燥條件為進風溫度170 ℃，出風溫度80 ℃，通針設定1.0，壓力0.1 MPa條件下，分別考察壁材與芯材質量比(3∶1、4∶1、5∶1、6∶1、7∶1)、β-環糊精與大豆分離蛋白的壁材復配質量比(2∶1、3∶1、4∶1、5∶1、6∶1)、水與壁材體積質量比(5∶1、6∶1、7∶1、8∶1、9∶1)對元寶楓籽油微膠囊包埋率的影響。對壁材與芯材質量比、β-環糊精與大豆分離蛋白的壁材復配質量比、壁材與水質量比等進行單因素實驗，考察各因素對元寶楓籽油脂體微膠囊包埋率的影響[14-17]。

1.4.2 元寶楓籽油微膠囊化的正交試驗

考察壁材與芯材質量比、β-環糊精與大豆分離蛋白的壁材復配質量比、水與壁材體積質量比等各單因素實驗中的拐點分析后，設定元寶楓籽油的正交實驗設計，以確定噴霧干燥處理元寶楓油脂的最佳包埋率。正交實驗因素與水平見表1。

表1 正交實驗因素與水平

1.5 元寶楓籽油脂體微膠囊

1.5.1 掃描電子顯微鏡觀察

將元寶楓籽油脂體微膠囊1.0 g置于粘有導電膠帶的樣品臺上，吹去多余樣品后進行噴金處理，置于儀器樣品室中，調整加速電壓為5 kV，觀察元寶楓微膠囊樣品的微觀結構[18，19]。

1.5.2 氧化穩定性測定

將最佳工藝制備元寶楓微膠囊樣品及未經包埋直接進行，噴霧干燥的元寶楓油脂體置于 60 ℃烘箱中儲藏 7 d，進行加速氧化實驗，通過快速氧化實驗，在油脂氧化穩定儀上，測試油脂的OSI值，OSI值的大小可以說明油脂的氧化穩定性，進而推算出貨架保質期限。參照江連洲等[20]的方法測定樣品過氧化值。

1.5.3 生理活性分析

通過小白鼠的迷宮實驗對元寶楓各劑量組別進行造模，按照對照組、模型組、低劑量組、中劑量組及高劑量組對在0、19、21、24、27、30 d小白鼠的記憶能力進行測試比較差異，研究小白鼠的迷失情況分析；通過元寶楓籽油的作用差異性進行腦組織切片對比分析，通過驗證實驗小白鼠對照組與模型組的腦組織使用元寶楓籽油在0 d和30 d的腦組織變化情況[21-30]。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗

2.1.1 壁材與芯材質量比對元寶楓籽油微膠囊包埋率的影響

壁材與芯材質量比對元寶楓籽油微膠囊包埋率的影響如圖1所示，在壁材質量與水體積比1∶7，復配壁材質量比4∶1，乳化劑單硬脂酸甘油酯質量分數為2%，溫度170 ℃下，隨著元寶楓籽油添加量的減少，元寶楓籽油粉末油脂的包埋率先增加后降低。在壁材與芯材質量比3∶1至4∶1期間，油脂包埋率上升，說明元寶楓油脂在此階段壁材與芯材達到比較合適的比例關系；在4∶1至5∶1階段，元寶楓籽油含量減少時，油脂在乳化液中擴散的濃度太低，被包埋進入的油脂含量降低，從而降低了包埋率。當增大元寶楓籽油質量時，壁材與芯材質量比相對降低，壁材不足以包埋大部分的油脂，粉末油脂的表油增大，從而降低了包埋率。

圖1 不同因素對元寶楓籽油微膠囊包埋率的影響

2.1.2 復配壁材質量比對元寶楓籽油微膠囊包埋率的影響

復配壁材質量比對元寶楓籽油微膠囊包埋率的影響如圖1所示，在壁材與芯材質量比4∶1，壁材質量與水體積比1∶7，乳化劑添加量2%，進風溫度170 ℃的條件時，元寶楓籽油微膠囊包埋率隨元寶楓籽油的添加量增多先增加后降低，在復配壁材質量比2∶1～4∶1范圍內，油脂包埋率上升，乳化液的黏度相對升高，壁材與芯材混合的效果較好，包埋率升高，說明復配壁材質量比在4∶1時油脂包埋率達到較高；在復配壁材質量比4∶1～6∶1范圍內油脂包埋率下降，達到6∶1時，乳化液過于黏稠，降低噴霧壓力進行噴霧干燥，隨著大豆分離蛋白的繼續增加，乳化液過于黏稠，油脂很難進入壁材的孔隙中，被包埋進入的相對減少，包埋率會呈下降趨勢。

2.1.3 壁材質量與水體積比對包埋率的影響

水與壁材體積質量比對元寶楓籽油微膠囊包埋率的影響如圖1所示，在壁材與芯材質量比為4∶1，復配壁材比例質量為4∶1，乳化劑質量分數為2%，進風溫度170 ℃時，當壁材質量與水體積比為1∶5～1∶7時，乳化液從過于黏稠到較為適合階段，進行噴霧干燥處理對包埋率有正向影響，油脂包埋率呈上升趨勢；當壁材質量與水體積比在1∶7～1∶9范圍內，油脂包埋率下降，對包埋率有負向影響。此外，濃度越大，黏度也相對增加，減少油脂分子的相對運動，包埋效果較好。壁材濃度越低，去離子水的濃度相對增大，水油難溶，油脂分子與壁材混合效果相對較差，故包埋效果不佳。

2.2 正交實驗

正交實驗設計與結果見表2。R1>R3>R2,即壁芯比對元寶楓籽油微膠囊包埋率影響作用最大，其次是復配壁材比例，壁材濃度的影響作用最小，且對元寶楓籽油的包埋率實驗的研究均具有統計學意義，其中壁芯比、復配壁材比例的影響極為顯著(P<0.01)，而壁材濃度得影響相對較為顯著(P<0.05)。通過三因素三水平正交實驗的最佳組合為A2B2C2，即壁芯比4∶1，復配壁材比例為4∶1，壁材濃度為7∶1，元寶楓籽油微膠囊包埋率為75.32%，經驗證實驗確認，在此條件下元寶楓籽油包埋率75.32%最大。

表2 正交實驗設計與結果

2.3 掃描電鏡圖

較優條件下元寶楓油脂掃描電鏡如圖2a所示，較優條件下元寶楓油脂掃描電鏡放大圖如圖2b所示。在A2B2C2條件下得到的油脂粉末，油脂顆粒比較飽滿，聚集油滴較多；元寶楓油脂持水力不足條件下的掃描電鏡如圖3a所示，元寶楓油脂持水力不足條件下的掃描電鏡放大圖如圖3b所示。它們分別代表壁材濃度(5∶1)過高條件下導至元寶楓油脂持水力不足，四周出現凹陷的掃描電鏡原圖和放大圖像。放置7、30 d后的較優條件下元寶楓油脂掃描鏡像的聚集油滴質量與剛制取的A2B2C2條件下得到的油脂粉末通過放大圖來看差異不大，保持完好，進而表明噴霧干燥技術制作的元寶楓微膠囊是提升保質期限的良好措施。

圖2 較優條件較下元寶楓油脂掃描電鏡

圖3 元寶楓油脂持水力不足條件下的掃描電鏡

2.4 氧化性實驗

利用快速氧化實驗，針對元寶楓微膠囊分別于原油和自然存放的油脂在OSI油脂氧化穩定儀對油脂的OSI值及保質期限進行對比，找到OSI及保質期限的變化規律，進而驗證油脂氧化穩定性受微膠囊技術的影響。元寶楓油脂OSI值的變化表見表3，元寶楓微膠囊的存放對油脂有一定的保護作用，30 d后的OSI及保質期限明顯大于自然存放的元寶楓油脂。

表3 元寶楓油脂OSI值的變化表

3 結論

利用噴霧干燥技術，考察元寶楓微膠囊的包埋率受壁壁材與芯材質量比、β-環糊精與大豆分離蛋白的壁材復配質量比、水與壁材體積質量比等的影響，確定最佳工藝參數：在壁材與芯材質量比為4∶1，β-環糊精與大豆分離蛋白的壁材復配質量比為4∶1，壁材質量與水體積比為1∶7的條件下，元寶楓油脂微膠囊包埋率達到(75.32±1.02)%。研究得出元寶楓微膠囊對油脂有保護作用，具有良好的抗氧化能力，貨架保質期限較長。