維生素C微膠囊的制備、表征及在卷煙加香中的應用

蔡波，馬驥，李娟，周博，者為，李水榮

云南中煙工業有限責任公司技術中心（昆明 650202）

維生素C（vitamin C，VC），又稱L-抗壞血酸，是高等靈長類動物與其他少數生物的必需營養素[1]。VC在大多數生物體可借由新陳代謝制造，但對于人類是最顯著的例外，最廣為人知的是缺乏VC會造成的壞血病[2-3]。在生物體內，VC是一種抗氧化劑，保護身體免于自由基的威脅。因此，一系列VC制劑產品也應運而生，產品表現形式主要為咀嚼片、泡騰片、注射液和栓劑。

VC作為人體必需的成分，得到研究者的廣泛關注。劉國安等[4]采用鐵氰化鉀法、甲基紫法、鄰苯三酚自氧化法和DMPD法，檢測VC和VE單獨及聯合作用后的還原力、對DMPD·+自由基、羥自由基和超氧陰離子的清除能力；采用SDS-PAGE法和SCGE法檢測二者對蛋白質和細胞DNA氧化損傷的保護作用，結果表明，VC和VE在各個體系中具有較強的作用，并呈濃度依賴性。VC在還原能力、清除自由基能力方面比VE強，二者的聯合作用大多強于單獨作用，表現出一定協同增效作用。李思琪等[5]用卵磷脂、膽固醇、十六烷胺和聚乙二醇加入氯仿溶解、旋蒸后加入含有VC的磷酸鹽緩沖溶液，孵化制得VC脂質體。劉光等[6]采用熒光分析法測定VC含量，比較CVC和VC在不同溫度、pH、金屬離子、光照、氧化還原劑和碳水化合物等條件下的穩定性差異，結果表明，CVC相較于VC具有更強的耐熱性、耐堿性和抗光照穩定性。金屬離子對CVC和VC影響效果不一。

VC的不穩定性制約了其在食品中的應用范圍，如何制備符合需求的VC制劑顯得格外必要[7-10]。微膠囊技術由于其簡單的工藝，受到研究者的廣泛關注[11-14]。關于VC的研究主要集中在醫藥方面，在卷煙中的應用較少。試驗以石蠟和聚丙二醇（PEG）為原料，利用降溫相分離法制備VC微膠囊，采用紫外-可見光分光法制定標準曲線并測定VC的包埋率，通過單因素試驗對VC微膠囊的制備工藝進行篩選并確定最優加工工藝，利用紅外、掃描電鏡對制備的VC微膠囊進行特征和形態結構分析，通過卷煙加香試驗評價VC微膠囊作為香料對卷煙感官質量的影響。所制備的微膠囊結構規整，成功地實現了VC的包埋，VC微膠囊應用于卷煙中能明顯提升卷煙的舒適性。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

VC、HCl、石蠟、乙醇、甲醇（AR，國藥集團化學試劑有限公司）；PEG-400（CP，國藥集團化學試劑有限公司）；無香料添加的卷煙產品A（云南中煙技術中心）。

JJ-1精密增力電動攪拌器（杭州三立儀器廠）；JJ-1精密增力電動攪拌器（杭州三立儀器廠）；XS104電子天平（感量0.000 1 g，瑞士Mettler-Toledo公司）；微量進樣器（10，25和100 μL，上海光正醫療儀器有限公司）；Cijector-01型煙用加香注射機（德國Burghart公司）；DEF-250真空干燥箱（鄭州長城科工貿有限公司）；TU-1901紫外-可見分光光度計（北京普析通用公司）；S-3400N掃描電鏡（日本Hitachi公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 VC微膠囊的制備

稱取適量PEG置于燒瓶中，加50 mL甲醇，水浴加熱至80 ℃，攪拌回流，待PEG全部溶解。稱取適量食用石蠟和VC，加熱石蠟，待石蠟溶化后加入VC攪拌均勻并趁熱加入PEG溶液中，在70 ℃下保溫攪拌30 min，停止加熱和攪拌，在回流狀態下自然冷卻至室溫。去除上層清液，底部固體過濾并以甲醇沖洗，真空干燥得VC微膠囊。

1.2.2 VC標準曲線的測定及包埋率的計算

分別移取8 mL VC標準溶液0，1，2，3，4，5，6，7和于25 mL容量瓶中，以HCl定容至刻度，在紫外吸光儀上測定其吸光度，以吸光度對質量濃度做線性回歸，得標準曲線。

稱取1 g左右的微膠囊化產品，置于50 mL燒杯中，加水，輕柔攪拌，避免打破微膠囊，取上清液，在紫外儀上測其吸光度，計算微膠囊表面VC含量。稱取1 g左右的微膠囊化產品，置于50 mL燒杯中，加水，超聲振動，務必盡量打破微膠囊，取上清液，在紫外儀上測其吸光度，計算微膠囊產品VC含量。對VC微膠囊中的VC含量（M）和膠囊外部的VC含量（N）分別進行檢測，計算出包埋率。

1.2.3 VC微膠囊制備的單因素試驗研究

主要研究石蠟用量、聚乙二醇用量、VC用量、攪拌方式4個單因素對制備VC微膠囊的影響。

1.2.4 VC微膠囊特征分析

取少量最優工藝下的干燥后的微膠囊產品，置于瑪瑙研缽內同碘化鉀一起研磨，研磨均勻后壓片，并置于紅外儀內測其紅外光譜。

1.2.5 VC微膠囊結構分析

取少量制備的VC微膠囊樣品，均勻涂撒在載物臺的導電膠上，進行噴金處理后，進行SEM放大，從而觀察微膠囊的結構特征。

1.2.6 維生素微膠囊在卷煙中的應用

將煙絲放在溫度22±1 ℃、相對濕度60%±2%的恒溫恒濕箱內平衡48 h，取50 g若干份煙絲，將所制備的VC微膠囊用乙醇稀釋到1%后，以加香方式按其煙絲質量的0.005 0%，0.007 5%和0.001 0%分別添加，均勻地噴加在煙絲上。將加香煙絲卷制成煙支后再放入恒溫恒濕箱內平衡48 h后，進行卷煙感官評價。

2 試驗結果與分析

2.1 VC標準曲線的制定

從測定結果可以看出，在測定的濃度范圍內，VC的質量濃度與吸光度呈現良好線性關系，相關結果可用于后期VC包埋率的測定。

圖1 不同質量濃度VC與吸光度之間的關系圖

2.2 單因素對VC微膠囊制備的影響

2.2.1 石蠟用量

固定PEG用量1.5 g，VC用量2.0 g，攪拌方式為電動攪拌，轉速600 r/min，溫度控制見1.2.1小節，以石蠟用量為變量，分別加入0.6，1.0，1.5和2.0 g石蠟，結果見表1。

表1 石蠟用量對VC微膠囊包埋率的影響

石蠟用量1.0 g時，VC石蠟微膠囊擁有最大包埋率，可達78.64%。

2.2.2 PEG用量

固定石蠟用量1.0 g，VC用量2.0 g，攪拌方式為電動攪拌，轉速600 r/min，溫度控制見1.2.1小節，以PEG用量為變量，分別加入0.5，1.0，1.5和2.0 g PEG，結果見表2。

表2 PEG用量對VC微膠囊包埋率的影響

PEG用量1.5 g時，VC石蠟微膠囊擁有最大包埋率，可達78.64%。

2.2.3 VC用量

固定石蠟用量1.0 g，PEG用量2.0 g，攪拌方式為電動攪拌，轉速600 r/min，溫度控制見1.2.1小節，以VC用量為變量，分別加入1.0，2.0和3.0 g VC，結果見表3。

表3 VC用量對VC微膠囊包埋率的影響

VC用量1.0 g時，VC石蠟微膠囊擁有最大包埋率，可達86.57%。

2.2.4 攪拌速率

固定石蠟用量1.0 g，PEG用量2.0 g，VC用量2.0 g，以攪拌方式為變量，分電動攪拌和磁力攪拌，結果見表4。

表4 攪拌速率對VC微膠囊包埋率的影響

攪拌速率600 r/min時，VC石蠟微膠囊擁有最大包埋率，可達78.64%。

2.2.5 最優制備工藝條件

通過不同單因素對VC微膠囊包埋率的影響，確定最優工藝：石蠟用量1.0 g，PEG用量1.5 g，VC用量1.0 g，電動攪拌600 r/min。在此工藝下，其包埋率可達85.67%。

2.3 VC微膠囊的特征分析及結構表征

2.3.1 VC微膠囊的特征分析

表5為測定的所制備的VC微膠囊的紅外光譜觀測結果。可以看出VC的特征峰出現，佐證微膠囊產品中含有VC，所制備的樣品成功實現對VC的包埋。

表5 VC微膠囊的紅外檢測結果

2.3.2 VC微膠囊的形態結構分析

圖2為掃描電鏡放大后VC微膠囊，可以觀察到明顯的圓形微膠囊顆粒的存在，且大多數顆粒粒徑在70～110 μm，形態良好。

圖2 VC微膠囊的掃描電鏡圖片

2.4 VC微膠囊對卷煙感官質量的影響分析

從表6中可以看出，添加VC微膠囊的卷煙樣品的舒適性和香氣豐富性提升明顯，不同添加濃度的表現不同。其中，VC添加量0.007 5%的微膠囊的各項指標更為均衡，對卷煙產品的感官質量提高最為明顯。

表6 卷煙感官評價分析結果

3 結論

以石蠟和聚丙二醇（PEG）為原料，制備VC微膠囊，所制定的標準曲線能有效測定VC的包埋率，通過加工工藝優化試驗確定最優工藝條件：石蠟用量1.0 g、PEG用量1.5 g、VC用量1.0 g、電動攪拌600 r/min，所制備的微膠囊成功實現對VC的包埋，微膠囊的結構規整，大多數顆粒粒徑在70～110 μm，VC微膠囊應用于卷煙能有效提升煙氣舒適性，在煙草中具有廣泛的應用前景。