研磨法制備槲皮萬壽菊素水分散體系工藝研究

◎ 劉溫來，趙辰光，田 蕓，謝鐵柱

（山東天音生物科技有限公司，山東 淄博 255000）

槲皮萬壽菊素是一種從萬壽菊中提取的黃酮類物質，因具有顯著的抗氧化性和營養保健功能，在食品、醫藥、飼料等領域具有廣泛的應用價值。然而，槲皮萬壽菊素在水中的溶解性極低，使其在一些水性制劑中難以應用，而制備槲皮萬壽菊素水分散體系是解決此問題的有效途徑。目前，已有的分散方法較為有限，制備過程煩瑣復雜，而研究和開發更多的槲皮萬壽菊素分散方法，將有助于充分發揮這一物質的生物活性。超聲研磨法是一種較為優秀的槲皮萬壽菊素分散方法，具有操作簡單、制作時間短、效率高等優點，能夠有效地改善槲皮萬壽菊素的分散性。本文通過單因素實驗優化了研磨條件，包括超聲波功率、研磨時間、研磨溫度和分散劑等因素，從而達到最佳的研磨效果。本研究通過優化研磨條件和添加分散劑，成功制備出了高穩定性的槲皮萬壽菊素水性分散體系，并將其制備成微膠囊，進一步開拓了槲皮萬壽菊素的應用領域。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

槲皮萬壽菊素（純度≥95%），山東天音生物科技有限公司；十六烷基苯磺酸鈉（SDS，AR 級），國藥集團化學試劑有限公司；辛烯基琥珀酸淀粉鈉（食品級），泰萊公司；氧化鋯珠，山東漢和新材料有限公司。

JY92-IIN 型超聲波研磨儀，寧波新芝生物科技股份有限公司；S-4800 掃描電子顯微鏡，日立公司；UV1900 紫外-可見分光光度計，島津公司；CLNM型濕法納米研磨機，馳勒上海機械科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 槲皮萬壽菊素水性分散體系的制備

在25 ℃下，將一定量的SDS 與辛烯基琥珀酸淀粉鈉按照一定比例加入蒸餾水中，攪拌并加熱至50 ℃直至混合物均勻溶解，將此混合物降溫至室溫，再向該混合物中加入一定量的槲皮萬壽菊素晶體并攪拌均勻，然后使用超聲研磨機和直徑為0.3 mm 的氧化鋯珠進行濕磨。將研磨好的槲皮萬壽菊素混合液加熱攪拌，經過微膜過濾獲取槲皮萬壽菊素水分散體系[1]。

以槲皮萬壽菊素水分散體系顏色強度為指標，通過單因素實驗法考察研磨時間、研磨溫度、研磨功率和分散劑對水分散體系穩定性的影響，優化研磨工藝。

1.2.2 槲皮萬壽菊素微膠囊制備

向所得水分散體系中加入稀釋水，通過噴霧干燥造粒，得到的微囊化產品，對比分析超聲研磨法和普通研磨法（將槲皮萬壽菊素加到去離子水中，混合均勻后倒入CLNM型濕法納米研磨機進行高速研磨分散）制備的分散體系對微囊化產品包埋率和粒徑的影響。

1.2.3 水分散體系顏色強度的測定

稱取0.12 g 樣品（精確至0.000 1 g）于100 mL 容量瓶中，加入25 mL 溫度在45～55 ℃的水，超聲處理3 min，用流動的冷水冷卻容量瓶至室溫，用水定容至刻度，搖勻后暗處靜置10 min，移取5 mL到100 mL容量瓶中并用水定容至刻度；置于厚度為1 cm 的比色皿中，以水作為空白對照溶液，在443 nm 處測量吸光度值，水分散體系顏色強度計算參照文獻[2]。

1.2.4 槲皮萬壽菊素微囊包埋率的測定

（1）微囊總色素含量測定。準確稱取0.20 g（精確至0.000 1 g）槲皮萬壽菊素微囊樣品于25 mL 容量瓶中，加入10 mL 溫水并用甲醇定容后在35 ℃、1 200 Hz 條件下超聲提取10 min。將所得萃取液轉移至離心管中，以5 000 r·min-1的轉速離心2 min，旋轉蒸發儀濃縮至原體積的1/5。加入乙醇沖洗后轉移到50 mL 容量瓶中并定容，移取1 mL 到25 mL 容量瓶中，無水乙醇定容，紫外檢測374 nm 處的最大吸光度值。微囊總色素含量計算參照文獻[3]。

（2）微囊表面色素含量測定。準確稱取0.20 g（精確至0.000 1 g）槲皮萬壽菊素微囊樣品于50 mL 容量瓶中，用甲醇定容后在35 ℃、500 Hz 條件下超聲提取5 min，靜置8 min 后移取1 mL 到25 mL 容量瓶中，無水乙醇定容，紫外檢測374 nm 處的最大吸光度值。微囊表面色素含量計算參照文獻[3]。

（3）微膠囊包埋率的測定[4]。包埋率越高，微膠囊的穩定性效果越好。包埋率的計算公式為

式中：Re為包埋率，%；Cs為表面色素含量，%；Ct為總色素含量，%。

2 結果與分析

2.1 超聲波研磨工藝優化

2.1.1 研磨時間對水分散體系的影響

由圖1 可知，隨著研磨時間的延長，水溶液顏色強度逐漸提升[5]，但是在30 min 以上時，出現水溶液顏色強度下降的趨勢。主要是因為槲皮萬壽菊素晶體粒徑太小導致發生團聚現象，因此最適宜的研磨時間為30 min。

圖1 研磨時間對水分散體系的影響圖

2.1.2 研磨功率對水分散體系的影響

由圖2 可知，隨著研磨功率的提升，水溶液顏色強度逐漸提升，但是研磨功率在500 W 以上時，出現水溶液顏色強度上升趨勢緩慢的情況。主要是因為研磨功率到達一定程度后，槲皮萬壽菊素晶體粒徑不再減小而達到穩定的狀態，因此最適宜的研磨功率為500 W。

圖2 研磨功率對水分散體系的影響圖

2.1.3 研磨溫度對水分散體系的影響

由圖3 可知，隨著研磨溫度的上升，水溶液顏色強度逐漸提升，這是由于壁材的成膜速度加快，芯材逐漸被包裹其中。當研磨溫度大于40 ℃時，水溶液顏色強度出現下降的趨勢，這是由于高溫造成色素損失，會對最終的產品收率造成一定影響，故最終的研磨溫度控制在40 ℃。

圖3 研磨溫度對水分散體系的影響圖

2.2 SDS 與變性淀粉質量比對槲皮萬壽菊素水性分散體系的影響

本實驗選擇SDS 和適量變性淀粉作為分散劑，并探究不同質量比的SDS 和變性淀粉對槲皮萬壽菊素水性分散體系穩定性的影響。由圖4 可知，不同SDS 與變性淀粉質量比對水溶液顏色強度具有明顯影響，SDS與變性淀粉質量比為2︰3 時水溶液顏色強度最好。

圖4 SDS 和變性淀粉的質量比對水分散體系的影響圖

綜上所述，經過實驗優化，確定槲皮萬壽菊素水分散體系的研磨工藝為研磨時間30 min、研磨溫度40 ℃、研磨功率500 W、SDS 和變性淀粉質量比2 ∶3，此條件下水分散體系顏色強度較高，為微囊化產品的制備奠定了基礎。

2.3 槲皮萬壽菊素微膠囊制備結果

采用噴霧干燥法將超聲研磨法制備的槲皮萬壽菊素水性分散體系制備成槲皮萬壽菊素微囊，測得微囊產品的包埋率為98.9%，而普通研磨法制備的微囊包埋率為85.6%。使用電鏡掃描可見（圖5），相較于普通研磨法，超聲研磨法分散體系制備的微膠囊顆粒更小，吸收利用率更高，穩定性更好。

圖5 不同方法制備的槲皮萬壽菊素微囊掃描電鏡照片圖

3 結論

本研究利用超聲研磨法制備槲皮萬壽菊素水性分散體系，以提高槲皮萬壽菊素在水溶液中的分散性，并將其應用于微膠囊制備中。通過單因素實驗，優化得到最優制備條件為研磨時間30 min、研磨溫度40 ℃、研磨功率500 W、SDS 和變性淀粉的質量比2 ∶3，該條件下制備的槲皮萬壽菊素水性分散體系具有較好穩定性。將分散體系制備成微膠囊，發現該分散體系對槲皮萬壽菊素微膠囊的制備有一定的促進作用。

近年來，隨著傳統合成抗生素效率低、毒副作用強等缺點的不斷出現，研發安全高效無毒的天然抗生素已成為飼料行業關注的熱點。研究表明，萬壽菊花渣中的槲皮萬壽菊素可以改善飼養動物的生產性能[6]，能夠替代合成抗生素在畜禽養殖行業使用。黃酮類化合物具備降血脂、抗腫瘤以及改善腸道菌群等多種生物學功能，在食品、藥物等領域均表現出了良好的作用效果。畜禽飼糧中使用黃酮類飼料添加劑可以有效改善機體氧化還原狀態[7]，在一定程度上緩解氧化損傷，促進畜禽健康生長，為綠色養殖開辟了一條新路。