花青素微球制備及在酸乳中的應用

陳 鵬，王 卉，白 燕

（海南熱帶海洋學院食品科學與工程學院，海南 三亞 572022）

花青素是一類水溶性天然色素，普遍存在于植物中，屬黃酮類化合物。花青素具有抗氧化性，能夠強效清除自由基，預防心腦血管疾病和抑制腫瘤細胞發生。花青素在食品中可作為營養強化劑，還可作為食品防腐劑，也可作為食品著色劑應用于飲料和食品中[1-3]。但是，花青素易受光、pH值、氧氣、金屬離子、溫度等環境因素影響而發生降解或褪 色[4]。將花青素包埋在微球中可以避免接觸外界環境，提高其生物利用率和穩定性[5-6]。海藻酸鈉可以用于制備凝膠微球，具有親水性、增稠性、穩定性、成膜性、在鈣離子中膠凝性等特性。利用海藻酸鈉的性質，將花青素溶在海藻酸鈉中，采用銳孔法制備花青素微球，提高花青素的穩定性，該方法反應快、操作簡便[7-8]。

隨著消費者對飲食健康的觀念不斷增強，對食品的營養價值越來越重視。酸乳是一種營養豐富、有益腸道健康和優良風味的發酵乳制品，受到人們喜愛[9-10]。將花青素等具有生物活性的物質應用于酸乳中，發揮其活性功能作用是目前研究的熱點[11-12]。

采用海藻酸鈉包埋花青素，制備花青素微球，研究制備條件對花青素微球包封率和產率的影響，將花青素微球應用于酸乳中，增加酸乳的營養價值，且賦予產品獨特色澤和口感，為開發具有功能特性的花青素酸乳提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

花青素，河南豫中生物工程有限公司提供；海藻酸鈉，上海麥克林生化科技有限公司提供；酸奶發酵菌粉，昆山佰生優生物科技有限公司提供；其他試劑為分析純。

JY99-IIDN型高速分散器，寧波新芝生物科技股份有限公司產品；TMS-Pilot型食品物性檢測儀，美國FTC產品；LT-DBXF型精密可編程熱風循環烘箱，立德泰勀〈上海〉科學儀器有限公司產品；HWS-26型超級恒溫水浴槽，金力永磁壇市盛藍儀器制造有限公司產品；T6型紫外可見光分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司產品；PHSJ-4A pH計，上海雷磁儀器有限公司產品。

1.2 試驗方法

1.2.1 反應條件對花青素微球制備的影響

（1）微膠囊的制備方法。配制一定濃度的海藻酸鈉溶液，加入花青素，將混合溶液高速分散1 min后，用注射器在高于液面50 cm處滴入氯化鈣溶液中，靜置成型一段時間后，用去離子水清洗，在40℃下干燥12 h。

（2）海藻酸鈉質量分數的選擇。花青素添加量為海藻酸鈉質量的40%，CaCl2質量分數3%，微球成型時間2 h，選取海藻酸鈉質量分數分別為1.0%，1.5%，2.0%，2.5%，3.0%制備微球。

（3）CaCl2成型溶液質量分數的選擇。海藻酸鈉質量分數2%，花青素添加量為海藻酸鈉質量的40%，微球成型時間2 h，選取CaCl2質量分數分別為1%，2%，3%，4%，5%制備微球。

（4）花青素添加量的選擇。海藻酸鈉質量分數2%，CaCl2質量分數3%，微球成型時間2 h，選取花青素添加量分別為海藻酸鈉質量的30%，35%，40%，45%，50%制備微球。

（5）微球成型時間的選擇。海藻酸鈉質量分數2%，花青素添加量為海藻酸鈉質量的40%，CaCl2質量分數3%，微球成型時間分別為0.5，1.0，2.0，3.0，4.0 h制備微球。

1.2.2 花青素微球包埋率和裝載量的測定

以V（鹽酸）∶V（甲醇）=1∶9作為溶劑，采用紫外分光光度計于波長520 nm處測定微球中花青素的含量，繪制花青素濃度與吸光度的標準曲線。

準確稱取1 g微球，用鹽酸-甲醇溶劑清洗后抽濾，測定濾液吸光度，由標準曲線計算微球表面花青素的含量。

準確稱取1 g微球，將微球碾碎成粉狀后用鹽酸-甲醇溶劑溶解，在4℃下靜置2 h，然后抽濾，測定濾液吸光度，由標準曲線計算微球總花青素含量。

1.2.3 花青素微球酸乳的制作

在酸乳瓶中放入鮮牛奶200 mL，加入20 g白砂糖和一定量的花青素微球（分別為100 g牛奶中添加的0，0.05，0.10，0.15，0.20 g），攪拌均勻，冷卻至室溫，加乳酸菌粉0.3 g，將酸乳瓶密封好后，于酸奶機中43℃下發酵7 h。

1.2.4 花青素微球酸乳的感官評價

分別以色澤、滋味和組織狀態對花青素酸乳進行感官評分，由10位隨機的男女組成，用綜合評分的平均值作為感官評定的指標，滿分為100分。

花青素微球酸乳感官評價標準見表1。

表1 花青素微球酸乳感官評價標準

1.2.5 花青素微球對酸乳pH值的影響

采用pH計測定不同花青素微球添加量酸乳的pH值。每組試驗重復測定3次。

1.2.6 花青素微球酸乳在4℃儲存中pH值的變化

將制備的花青素微球酸乳置于4℃條件下存放，每5 d測量1次pH值，使用pH計測量pH值。

2 結果與分析

2.1 海藻酸鈉質量分數對微球制備的影響

海藻酸鈉質量分數在1%，2%，3%條件下制備的濕微球照片見圖1。

圖1海藻酸鈉質量分數在1%，2%，3%條件下制備的濕微球照片

由圖1可知，當海藻酸鈉質量分數較低時，微球不易凝固，表面軟塌，干燥后不呈球形，呈扁平狀。當海藻酸鈉質量分數較高時，滴出的微球有嚴重的拖尾現象，類似小蝌蚪形，當海藻酸鈉質量分數為2%時，微球形狀規整，呈球形，且粒徑大小均勻，微球之間沒有粘連。

不同海藻酸鈉質量分數對包封率和產率的影響見圖2。

由圖2和圖3可知，隨著海藻酸鈉質量分數逐漸增加，包封率和產率也逐漸變大，但海藻酸鈉質量分數超過2.5%時，包封率又降低，綜合圖1的制備條件，采用質量分數為2%的海藻酸鈉溶液制備微球。

圖2 不同海藻酸鈉質量分數對包封率和產率的影響

2.2 CaCl2質量分數對微球制備的影響

不同氯化鈣質量分數對包封率和產率的影響見圖3。

圖3 不同氯化鈣質量分數對包封率和產率的影響

由圖3可知，隨著CaCl2質量分數的增加，包封率和產率逐漸增加，當質量分數為3%時，包封率和產率最高，當CaCl2質量分數繼續升高，包封率和產率略微降低。CaCl2質量分數太小時，對海藻酸鈉凝固效果不好，導致包封率和產率降低，但CaCl2質量分數過大時，包封率和產率也會下降。

2.3 花青素添加量對微球制備的影響

不同花青素添加量對包封率和產率的影響見圖4。

圖4 不同花青素添加量對包封率和產率的影響

由圖4可知，隨著花青素添加量的增加，包封率和產率也相應增加，但當花青素添加量超過40%時，包封率和產率逐漸降低，由于花青素添加量過大時，花青素處于飽和狀態，過多的花青素無法包埋，溢出微球外壁，造成浪費。所以選擇40%花青素添加量制備微球。

2.4 成型時間對微球制備的影響

不同成型時間對包封率和產率的影響見圖5。

圖5 不同成型時間對包封率和產率的影響

由圖5可知，隨著成型時間加長，包封率和產率逐漸增加，當成型時間為2 h時，包封率和產率達到最大，但成型時間再加長，包封率和產率隨之降低。成型時間過少，微球不完全定型，導致包封率和產率不高，但成型時間過長，包封率和產率也會下降，所以選擇2 h成型時間來制備微球。

2.5 花青素微球添加量對酸乳感官評價分析

花青素微球應用在酸乳上的成品圖見圖6，不同花青素微球添加量對酸乳感官評分的影響見圖7。

圖6 花青素微球應用在酸乳上的成品圖

圖7 不同花青素微球添加量對酸乳感官評分的影響

由圖6可知，花青素微球分散在酸乳中，并沒有改變酸乳的外觀和特性，花青素沒有泄漏出來，說明花青素微球在酸乳發酵過程中是穩定的。由圖7可知，花青素微球在100 g酸奶中添加量為0.1 g時，感官評分最高，添加量繼續增加，會導致酸乳口感下降，但添加劑太少，達不到花青素的營養效果。

2.6 花青素微球酸乳pH值的變化

不同花青素微球添加量對酸乳感官評分的影響見圖8，不同花青素微球添加量對酸乳pH值的影響見圖9。

圖8 不同花青素微球添加量對酸乳感官評分的影響

圖9 不同花青素微球添加量對酸乳pH值的影響

由圖8可知，隨著花青素微球添加量增大，酸乳pH值逐漸下降，且下降速率減慢，說明花青素微球能促進乳酸菌的發酵，從而增加酸乳的酸度。

在酸乳中添加0.15%的花青素微球，于4℃條件下儲存。由圖9可知，2種酸奶的pH值隨著儲存時間增加而有所下降，這是由于剛發酵好的酸乳中還有較多活的乳酸菌，在儲存過程中，乳酸菌繼續緩慢產生乳酸，導致酸乳pH值逐漸降低，花青素微球能促進乳酸菌的發酵，增加酸乳的酸度，使花青素微球酸乳pH值低于酸乳，但這個變化是比較小且可接受的。

3 結論

以海藻酸鈉作為壁材制備花青素微球，考查海藻酸鈉質量分數、CaCl2質量分數、花青素添加量和微球成型時間4個因素對包封率和產率的影響，確定花青素微球制備的最佳條件為海藻酸鈉質量分數2%，CaCl2質量分數3%，花青素添加量為海藻酸鈉的40%，微球成型時間2 h。在基礎酸乳的配方上，加入花青素微球，考查花青素微球的添加量對酸乳的品質影響，花青素微球在酸乳發酵過程中是穩定的，花青素微球在酸乳的最佳添加量為0.15%時，感官評分最高，酸乳pH值隨著花青素微球添加量增大而有所降低，且于4℃條件下儲存過程中，pH值隨著儲存時間增加而有所下降，說明花青素微球能促進乳酸菌的發酵。