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壁材对香草兰精油微胶囊物性与释放特性的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-04-01
核心提示:香草兰是名贵的天然香料植物之一,属于典型的热带经济作物,素有“食品香料之王”的美誉。
   香草兰是名贵的天然香料植物之一,属于典型的热带经济作物,素有“食品香料之王”的美誉。香草兰精油(VO)是从其豆荚中获得的挥发性芳香族液体,其香气清新,具有让人醒目的作用,广泛用于食品调味剂、香水和化妆品美容护理等方面。然而,由于香草兰精油的有效成分挥发性大、溶解度低,在空气、光、湿气和高温条件下容易降解,这使得香草兰精油具有芳香味挥发较快、不易加工运输、释放不可控制等缺点。因此,有效降低香草兰精油挥发性并提高其热稳定性是解决这些问题和扩大香草兰精油应用的关键。微胶囊技术是指利用天然的或人工合成的高分子化合物壁材将芯材连续、完全地包覆起来形成固体颗粒,是一种控制释放或保护活性物质的有效方法。
 
  来自中国热带农业科学院香料饮料研究所的刘双双、那治国、徐飞和张彦军*等人利用不同壁材以及壁材组合对香草兰精油进行包埋,采用喷雾干燥和冷冻干燥的方式制备香草兰精油颗粒,通过对微胶囊形态表征、包埋率、缓释性及溶解性的比较,最终筛选出包埋香草兰精油的最适壁材,以期为工业化生产香草兰精油微胶囊提供理论依据。
 
  1、微胶囊感官评价分析
 
  通过4 种不同的壁材制备的香草兰精油微胶囊颜色分别为乳白色、乳白色、乳黄色、浅黄色,且都是均匀的粉末颗粒,分散性好,均具有香草味。4 组微胶囊的溶解性较好,不加热或稍微加热即可溶解,无结块、无粘壁,冲泡性较好,冲调后的乳状液表面无油滴。因此微胶囊的感官指标性能良好。以OSS为壁材制备的微胶囊具有更好的冲泡性和溶解性且成本较低,将其作为食品添加剂或营养保健品应用到各个领域具有很好的潜力。
 
  2、扫描电子显微镜观察结果
 
  以β-CD为壁材制备的微胶囊,外形为块状,颗粒较分散,存在黏连的现象;以MD为壁材制备的微胶囊呈块状,颗粒分散较均匀,部分有黏连;以OSS为壁材制备的微胶囊,表面结构光滑,呈球状;以CS为壁材制备的微胶囊,呈球形,表面较光滑。
 
  3、产率、包埋率分析
 
  VO-MD、VO-CD、VO-CS、VO-OSS的产率分别为71.37%、73.825%、83.92%、84.17%,对应的包埋率分别为61.18%、64.33%、79.35%、78.04%。本实验结果显示VO-CS的包埋率为79.35%,由于在制备VO-CS过程中加入乳化剂,赋予精油更好的流动性和分散性,提高了包埋率。而在加入乳化剂时需要加热精油,从而导致精油的有效成分挥发,降低产率。VO-MD的微胶囊产率和包埋率分别仅为71.37%、61.18%,这可能与β-CD的空间结构有关。
 
  4、粒径分布
 
  微胶囊的粒度呈正态分布,VO-OSS、VO-CS、VO-MD、VO-CD的平均粒径分别为194.4、251.2、411.8、473.7 nm。由于冷冻阶段冰晶团聚,VO-CD颗粒显示最高的平均粒径为473.7 nm;另一方面,前期的结果显示VO-CD、VO-MD黏连严重,从而导致平均粒径高。本实验中喷雾干燥得到的VO-OSS、VO-CS粒度分散均匀,表明粒度集中在平均粒径190、250 nm左右。
 
  5、水分质量分数分析
 
  VO-OSS 的水分质量分数最高(1.76%),VO-MD的水分质量分数最低(1.01%),这是由于MD具有较强的吸湿性所致。
 
  6、乳液稳定性及溶解度分析
 
  结果显示,VO-β-CD、VO-MD、VO-CS、VO-OSS的乳液稳定性分别为66.67%、72.76%、95.37%、97.82%,对应的溶解度分别为64.14%、69.22%、93.50%、96.31%。本实验中,VO-MD在制备过程中加入MD后,降低了壁材的黏度,提高了乳液稳定性和溶解度。由于VO-CS中加入了乳化剂,乳液稳定性和溶解度分别为95.37%、93.50%,表现出较好的乳化性。由于OSS本身就具有较强的乳化能力和成膜性,且在水溶液中易分散,因此乳状液稳定性及溶解度都最高,分别达到97.82%和96.31%。此外,粒径越小,越有利于粉末颗粒的溶解。
 
  7、缓释性分析
 
  在VO-OSS、VO-MD、VO-β-CD、VO-CS 、VO中,10 d 后香兰素的保留率分别为(55.85±1.10)%、(54.62±1.30)%、(54.24±1.30)%、(50.92±1.20)%、(21.90±0.90)%。VO-CS、VO中香兰素的保留率具有显着性差异(P<0.05);VO-OSS、VO-MD、VO-β-CD中香兰素的保留率差异不显着(P>0.05)。未包埋的精油第7天时,香兰素的保留率为25%,之后趋势趋于平缓,微胶囊中香兰素的保留率有相同的变化趋势,但幅度明显减小,在10 d后测得香兰素保留率仍然大于50%。
 
  结 论
 
  以OSS为壁材的香草兰精油微胶囊(VO-OSS)产率最高,为84.17%,包埋率为78.04%,溶解度和乳状液稳定性分别为96.31%和97.82%,具有良好的冲调性、溶解性和乳化性。MD与β-CD复配壁材的香草兰精油微胶囊(VO-MD)产率和包埋率最低,分别为71.37%和61.18%。在粒径方面,VO-OSS粒径最小,为190 nm。扫描电子显微镜观察结果显示,VO-OSS表面结构光滑、呈球状。VO-OSS在60 ℃贮存10 d后,香兰素的保留率为54.62%,表明缓释性高于其他3 种微胶囊。综合所有指标,对比其他3 种微胶囊产品,OSS是制备香草兰精油微胶囊的最佳壁材。
 
 
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