高壓靜電法制備濾棒香精微膠囊的實(shí)驗(yàn)研究

1、 296 吳酉芝 , 李保國 , 戶 超(上海理工大學(xué)食品科學(xué)與生物技術(shù)研究所 , 上海 200093摘 要 :研究了高壓靜電法制備香精微膠囊的新方法 。 實(shí)驗(yàn)得出 :當(dāng)乳化劑的加入量為 4%, 1 1, 推進(jìn)速度 90mm /h, 壁材濃度為 115%時(shí) , 高壓靜電場(chǎng)法制備的微囊化香精的包埋率可達(dá) 8419%精的釋放 , 延長(zhǎng)香精的滯留時(shí)間 , 提高溫度使香精的釋放加快 。 、 操作簡(jiǎn) 單 、 成囊性好 、 粒徑可控性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn) 。 關(guān)鍵詞 :濾棒香精 , 微膠囊 , 高壓靜電場(chǎng)S tudy o o r m i c r o cap su l e s e l ec tr o s ta ti c

2、 fi e l d m e tho dW U Y ou -zh i , L I Bao -guo, HU Chao(Food Science and B i ogy I nstitute, University of Shanghai for Science and Technol ogy, Shanghai 200093, China Ab s trac t:The new m e thod to p rod uc e fla vo r m ic roc ap s u le s w ith h i g h -vo lta g e e l e c tros ta ti c fi e l d w

3、 a s s tud ie d 1The e xp e ri m e n t re s u lts s how e d tha t the op ti m i ze d e xp e ri m e n ta l p a ram e te rs w e re:w he n the am oun t of em u l s ifi e r a d d ing to 4%, the ra tio b e t w e e n c o re a nd w a ll m a te ria l 1 1, the p rom o te sp e e d of 90m m /h, a nd the c onc

4、e n tra ti on of w a ll m a te ri a l 115%, the ra te of e nve lop i ng fla vo r w a s 8419%1The m ic roc ap s u ll a te d fla vo r c ou l d i nh ib it the re le a s e of fla vo r a nd e xte nd the re s i d e nc e ti m e 1R is ing the tem p e ra tu re c ou ld sp e e d up the re le a s e of fla vo r

5、1The m e thod of p rod uc ing m ic roc ap s u l e s w ith h ig h -vo lta g e e le c tros ta tic fie ld ha d m a ny a d va n ta g e s, s uc h a s m ild c ond iti ons of p rep a ra tion, s i m p l e op e ra tion, a g ood c on tro lling of the s i ze of m i c roc ap s u le s a nd s o on 1Key wo rd s:fi

6、lte r fla vo r ; m i c roc ap s u le s; h i g h -vo lta g e e le c tros ta tic fi e l d中圖分類號(hào) :TS26413 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :B 文 章 編 號(hào) :1002-0306(2010 05-0296-04收稿日期 :2009-07-30作者簡(jiǎn)介 :吳酉芝 (1985- , 男 , 在讀碩士 , 研究方向 :食品 、 藥品的微膠囊化。基金項(xiàng)目 :上海市重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目 (T0503 ; 上海市自然科學(xué)基金項(xiàng)目 (05ZR140 。 卷煙加香的作用在于改善卷煙的理化特性 , 使 消費(fèi)者獲得特定的味覺 、 嗅覺和觸

7、覺的感受 , 并增進(jìn)卷煙的可接受性 1。 加香的方法有很多種 , 有直接加 入煙絲中 , 也有加到卷煙的其他輔料 , 如過濾嘴 、 卷 煙紙和包裝材料中 , 可以直接加入煙用香精 , 也可加入香精微膠囊 2。 目前 , 我國還沒有在卷煙生產(chǎn)中實(shí) 現(xiàn)微膠囊化加香的工業(yè)化 , 雍國平等對(duì)薄荷素油的 微膠囊化應(yīng)用卷煙加香進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究 , 評(píng)吸表明有愉快的薄荷香味 3。 在香煙濾嘴中添加香精微膠 囊 , 不僅可以延長(zhǎng)香煙的留香期 , 而且可以避免因煙 絲高溫燃燒帶來的香氣變味 , 被認(rèn)為當(dāng)前較為理想 的卷煙加香方法 。不過 , 添加到濾嘴中的香精微膠 囊必須滿足如下條件 :延長(zhǎng)留香期 , 香精釋放均

8、勻 , 能夠在溫和條件下釋放 。 與其他香精微囊化方法相比 , 高壓靜電制備的微膠囊方法具有成囊條件溫和 、 粒徑大小均勻 、 操作簡(jiǎn)單 、 成囊性好 、 粒徑可控等特 點(diǎn) 4, 適合于濾棒香精微膠囊的要求 。 本文運(yùn)用高壓 靜電場(chǎng)法制備濾棒香精微膠囊 , 期望獲得大小均勻 、 儲(chǔ)藏性好 、 包埋率較高 、 能夠在溫和條件下釋放的香 精微膠囊 。1 材料與方法111 材料與儀器薄荷醇 分析純 , 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司 ; 海藻酸鈉 化學(xué)純 , 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司 ; 無 水氯化鈣 分析純 , 上海凌峰化學(xué)試劑有限公司 ; 嘴 棒專用薄荷香精 95541 上海愛普香料有限公司 ; 吐

9、溫 80 化學(xué)純 , 中國醫(yī)藥上海化學(xué)試劑公司 ; 對(duì)二甲 氨基苯甲醛 分析純 , 上海三愛思試劑有限公司 ; 無 水乙醇 分析純 , 宜興市第二化學(xué)試劑廠出品 ; 濃硫 酸 分析純 , 上?？犰`精細(xì)化工有限公司 。高壓電場(chǎng)微膠囊成型裝置 上海理工大學(xué)研 制 ; AJ5805型微囊注射泵 安吉電子設(shè)備有限公司 ; H97恒溫磁力攪拌器 上海梅穎浦儀器儀表制造有 限公司 ; 倒置生物顯微鏡 A E31 中國 Motic; 分析天 297 平 F A1104 上海精科儀器廠 ; 紫外可見光分析儀 日本島津 。 112 實(shí)驗(yàn)方法11211 制備流程 溶解海藻酸鈉 向海藻酸鈉溶液中加入乳化劑吐溫 80

10、 在快速攪拌中溶入香精 高壓靜電成囊 11212 高壓靜電成囊過程 高壓靜電場(chǎng)微膠囊成型 裝置如圖 1所示 。 制備微囊過程為 :用注射器抽取 適量濾棒香精乳狀溶液 , 在注射泵作用下 , 以一定速 度向下推壓乳狀溶液 , 與此同時(shí)在電場(chǎng)力的作用下 , 乳狀溶液通過平針頭克服黏滯力和表面張力 , 呈一 定粒徑的液滴落入盛有 CaC l 2溶液的量杯中 , 固化成 不溶于水的海藻酸鈣微囊5 。圖 1 11CaCl 2溶液 ; 21燒 杯 ; 3; 41香 精乳狀液 ;51注 射器 ; 61注 射泵 ; 71鐵 架臺(tái)11213 薄荷醇含量的測(cè)定 將適量薄荷醇溶于等體積醇水溶液中 , 然后在沸水浴中

11、讓薄荷醇溶液與比色劑按體積比 1 5混合反應(yīng) 2m in, 混合液反應(yīng)變成 紅色 , 最后用紫外 /可見光分光光度計(jì)測(cè)定反應(yīng)液在 550n m 處的吸光度 , 再根據(jù)薄荷醇標(biāo)準(zhǔn)校正曲線得 出薄荷醇的量6。1121311 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 準(zhǔn)確稱取 011g 薄荷腦 , 用等體積的醇水溶液在 100mL 的容量瓶中定容 , 并振 蕩 ; 再分取定容后的溶液 1、 2、 3、 、 10mL , 分別在 100mL 容量瓶 中定 容 , 并 標(biāo)上 110的 標(biāo)號(hào) , 以備 測(cè)定 。 1121312 比色劑的配制 用量筒量取 100mL 蒸餾水 于 800mL 的燒杯中 , 再量取 160mL 濃硫酸

12、, 緩緩倒入 水 (濃硫酸 水 為 116 1 中 , 并攪拌 , 必要時(shí)可用冰浴 。 再稱取 1125g 對(duì)二甲氨基苯甲醛于 100mL 的燒杯中 , 加入適 量配 制 好 的 硫 酸 溶 液 將 其 溶 解 , 然 后 移 入 250mL 的容量瓶中定容 。 將配制好溶液保存在棕色 試劑瓶中 , 置于陰涼處 。1121313 薄荷醇校正曲線7 110mL 樣品液與 510mL比色劑混合 , 混勻后于沸水浴中加熱 2m in, 冷卻 , 以比色劑 +醇水混合物為參比 , 在反應(yīng)后 15m in 內(nèi)用 分光光度計(jì)測(cè)定反應(yīng)液在 550n m 處的吸光度 , 依據(jù) 測(cè)定的吸光度值繪制其標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

13、 。 11214 包埋率測(cè)定 包埋率 (% =實(shí)際包埋量 /原 始添加量 100%11215 香精微膠囊中薄荷醇的提取 將香精微膠囊 樣品置于圓底燒瓶中 , 加入少量蒸餾水 , 接上導(dǎo)管 , 將導(dǎo)管的另一端插入盛有等體積乙醇水溶液的容量 瓶中 , 收集蒸發(fā)出來的薄荷醇?xì)怏w2, 如圖 2所示 。為了加快收集薄荷醇速度 , 對(duì)裝置進(jìn)行了改進(jìn) , 采用電爐加熱 , 將在收集瓶和燒瓶間的冷凝裝置改在收 集瓶的后面 。圖 2 香精微膠囊內(nèi)薄荷醇提取裝置11微 膠囊 ; 21石 棉網(wǎng) ; 31電 爐 ; 41冷 凝管 ; 51鐵 架臺(tái) ; 61收 集液11216 正交實(shí)驗(yàn) 工藝參數(shù) , , 置如表 1表

14、水平A (%234B 芯壁材比例 1 1018 1016 1C 推進(jìn)速度 (mm /h 50709011217 微膠囊粒徑及均勻性 用倒置顯微鏡測(cè)定 。取約 1g 試樣置于培養(yǎng)皿里 , 滴入適量蒸餾水使微膠囊能夠均勻地分布在培養(yǎng)皿表面 , 然后在顯微鏡上 觀察 20個(gè)不同的視野 , 在每個(gè)視野中隨機(jī)選取 15個(gè) 微囊檢測(cè)粒徑大小 , 然后通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法獲得微 膠囊的粒徑分布圖 。 11218 緩控釋性測(cè)定 將一定質(zhì)量的濾棒香精微膠 囊和未包埋濾棒香精分別置于香精揮發(fā)收集裝置 中 , 然后將兩個(gè)裝置置于 20 恒溫干燥箱內(nèi) , 以后每 隔 3d 測(cè)定收集瓶中的薄荷醇濃度 , 再計(jì)算出薄荷醇 的

15、釋放量 。 測(cè)定香精微膠囊前 30d 的釋放情況 。 實(shí) 驗(yàn)時(shí)四個(gè)緩釋測(cè)定裝置中分別放入含有等量薄荷醇 的樣品 , 釋放量以每 1000g 薄荷醇每 3d 釋放量計(jì) 。將一定質(zhì)量的濾棒香精微膠囊分成兩份 , 置于 香精揮發(fā)收集裝置中 , 然后將兩個(gè)裝置分別置于 20、 40 的恒溫干燥箱內(nèi) , 以后每 4h 測(cè)定收集瓶中的薄 荷醇濃度 , 再計(jì)算薄荷醇的釋放量 , 測(cè)定香精微膠囊 前 24h 的釋放情況 。2 結(jié)果與分析211 薄荷醇校正曲線薄荷醇校正曲線如圖 3所示 , 其線性回歸方程為 :y =010748x +010069, 相關(guān)系數(shù) R 2=019968, y 表示吸光度 , x 表示

16、薄荷醇濃度 (10-5g /mL 。212 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析從表 2可以看出 , 包埋率最高的工藝參數(shù)組合 是 A 3B 1C 3D 2, 即當(dāng)乳化劑的加入量為 4%, 芯壁材比 例 1 1, 推進(jìn)速度 90mm /h, 壁材濃度為 115%時(shí) , 包埋 率最大 , 其次是 A 1B 2C 2D 2, 這兩組實(shí)驗(yàn)得到的包埋率 均在 80%以上 , 可以做為下一步實(shí)驗(yàn)的參數(shù)依據(jù) 。從表 2極差比較可以看出 , 對(duì)香精微膠囊包埋 率影響因素大小程度依次為 :壁材濃度 、 芯壁材比 例 、 推進(jìn)速度 、 乳比劑加入比例 。 298 圖 3 薄荷醇測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線 表 2 正交實(shí)驗(yàn)安排及結(jié)果實(shí)驗(yàn)號(hào)ABCD

17、包埋率(% 121 1501最佳參數(shù)A B C D 當(dāng)壁材濃度達(dá)到 2%以上時(shí) , 不僅香精微膠囊的包埋率顯著下降 , 而且在實(shí)驗(yàn)過程中經(jīng)常會(huì)有針孔阻 塞的現(xiàn)象 , 所以建議將壁材濃度設(shè)置在 2%以下為宜。上述包埋率最大的香精微膠囊如圖 4所示 。 從 圖 4中可以看出 , 制備的海藻凝膠珠圓整 , 且分散性 能好 , 微膠囊能夠很好地把薄荷香精包囊在內(nèi) , 包埋 率高 , 且具有良好的分散性 。圖 4 香精微膠囊顯微照片213 微膠囊粒徑及均勻性實(shí)驗(yàn)測(cè)得微膠囊香精的平均粒徑為 487m , 粒 徑分布如圖 5所示 , 從圖 5可看出 , 微膠囊大小分布較為集中 , 86%的微膠囊粒徑大小分布

18、在 460m 至 510m 之間 , 說明高壓靜電方法能夠制得較為均勻 的香精微膠囊 。214 香精微膠囊的緩釋性能從圖 6中可以看出 , 香精及香精微膠囊的薄荷 醇釋放隨著時(shí)間的延長(zhǎng) , 釋放量增加 。其中香精微 膠囊的釋放速率要低于香精 , 這說明 , 將香精微膠囊 化 , 能夠在一定程度上抑制香精的釋放 , 延長(zhǎng)香精的 滯留時(shí)間 。但由于只運(yùn)用了海藻酸鈉一種壁材 , 或 形成的壁材膜的孔徑較大 , 所以導(dǎo)致并沒有顯著地抑制香精的釋放 。圖 5 微膠囊粒徑分布圖圖 6 香精及香精微膠囊釋放圖215 香精微膠囊的控釋性能為了較好地評(píng)價(jià)香精微膠囊在吸煙時(shí)的釋放情況 , 我們檢測(cè)了香精微膠囊及香

19、精在 40 下釋放情 況 , 如圖 7所示 , 香精微膠囊在 40 下的釋放量要明 顯高于在 20 下的釋放量 , 提高溫度能夠加速香精的 釋放 , 這為香精微膠囊添加于香煙濾棒提供了實(shí)驗(yàn) 依據(jù)。圖 7 香精及香精微膠囊緩控釋圖3 結(jié)論311 利用高壓靜電成囊法能夠很好地將濾棒香精包埋 , 包埋率可達(dá) 80%以上 , 制備的香精微膠囊成球形 , 大小均勻 , 有一定的強(qiáng)度 , 分散好 , 而且由于是在 常溫下制備 , 香精成分揮發(fā)很少 , 能夠很好地保持原 有香精的氣味 。312 通過正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn) , 得到最佳實(shí)驗(yàn)參數(shù)組合是A 3B 1C 3D 2, 即當(dāng)乳化劑的加入量為 4%, 芯壁材比例

20、1 1, 推進(jìn)速度 90mm /h, 壁材濃度為 115%時(shí) , 包埋率最大 。 其次是 A 1B 2C 2D 2, 這兩組實(shí)驗(yàn)得到的包埋率 均在 80%以上 。313 當(dāng)壁材濃度達(dá)到 2%以上時(shí) , 不僅香精微膠囊的包埋率顯著下降 , 而且在實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常會(huì)有針孔阻 塞現(xiàn)象 , 所以將壁材濃度設(shè)置在 2%以下為宜 。314 香精微膠囊對(duì)溫度較為敏感 , 提高溫度能夠使香精的釋放加快 。 吸煙時(shí)的濾嘴溫度約為 40 , 在 此溫度 下 , 香 精 微 膠 囊 的 香 精 釋 放 速 度 要 明 顯 高(下轉(zhuǎn)第 333頁 333 圖 3A 0 貯藏時(shí)桃 PP O 活性的變化圖 3B 25 貯藏時(shí)桃

21、PP O 活性的變化身需要來看 , 高活性的 PP O 物質(zhì)被氧化成醌 , , 同時(shí)在表 。3 討論桃果實(shí)作為典型呼吸躍變型果實(shí) , 采后呼吸極 為旺盛 , 很快成熟和衰老 。采后大久保桃在常溫貯 藏期間具有明顯的呼吸高峰 , 這是不耐貯藏的主要 原因 。 冷藏可有效阻止成熟和衰老 , 主要問題是果 肉褐變 、 綿化及風(fēng)味喪失等 , 其中果肉褐變問題尤為 突出 。 外界因素主要有低溫 、 低氧 、 高二氧化碳傷害 及礦物質(zhì)元素缺乏等 ; 內(nèi)部因素有果實(shí)自身含有酚 類物質(zhì) 、 多酚氧化酶及氧濃度等 。肖紅梅 8等研究報(bào)道 , 浸鈣可以防止桃果肉低溫褐變 。 段玉權(quán) 9等研究發(fā)現(xiàn) , 1-MCP

22、處理能有效地 抑制中 華 壽 桃 果 肉 褐 變 。 1-MCP 其 化 學(xué) 名 稱 為 1-甲基環(huán)丙烯 , 是植物組織中乙烯受體的競(jìng)爭(zhēng)性抑 制劑 , 它通過與乙烯受體相結(jié)合 , 使乙烯喪失與受體 結(jié)合的機(jī)會(huì) , 從而抑制乙烯的作用 , 延緩了植物衰 老 、 組織軟化和色澤變化 。低溫貯藏可以延緩果實(shí) 硬度下降 , 降低呼吸速率 , 抑制膜透性增大 , 以及酚 類 、 丙二醛及超氧自由基等物質(zhì)的生成 。低溫貯藏后期 , PP O 才具有相對(duì)較高的活性 , 是引起褐變的重 要原因 。 由于低溫下只要存在一定數(shù)量的 PP O , 組 織褐變的發(fā)生和發(fā)展將直接取決于細(xì)胞中酚類物質(zhì)高低以及細(xì)胞氧化還原

23、水平 10, 所以 , 果實(shí)褐變是多 種因素共同作用的結(jié)果 , 酚類物質(zhì)含量 、 PP O 活性與 活性氧自由基及其導(dǎo)致的膜脂過氧化共同參與了果 實(shí)的褐變 , 衰老本身加速了褐變的發(fā)生 。本研究的自制保鮮劑綜合了 1-MCP 和氯化鈣的 抑制褐變效果 , 并添加了一系列其他防腐保鮮劑 , 在一 定程度上減輕了果肉褐變 。 核果類果實(shí)保鮮劑結(jié)合 MAP 氣調(diào)冷藏 , 抑制采后桃果實(shí)褐變效果顯著 。1, J .中國(:811, . 桃果實(shí)發(fā)育中褐變因子變化規(guī)律的研究 J , 1995, 22(3 :230-23413霍君生 , 侈代言 , 劉彩莉 , 等 . 鴨梨果心褐變過程中膜質(zhì)過 氧化及細(xì)胞內(nèi)

24、微粘度的變化 J 1園藝學(xué)報(bào) , 1995, 22(3 :221-22414高俊鳳 . 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù) M.西安 :世界圖書出版 公司 , 200115LeeCY, Kagan V, Ja worski AW , et al . Enzy matic br owning in relati on t o phenolic compounds and polyphenol oxidase activity a mong vari ous peach cultivars J .Agril Food Che m, 1990, 38:99-10116Montgonery MW , Sgarbieri V C . Is oenzy mes of banana polyphenol oxidase J .Pht ochem istry, 1975, 14(4 :1245-1249.7辛廣 , 張維華 , 張?zhí)m杰 , 等 . 南果梨多酚氧化酶的研究 J .沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) , 1997, 28(4 :274-277.8肖紅梅 , 王薛修 . 鈣處理對(duì)桃采后生理和貯藏品質(zhì)的影 J .南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) , 1996, 19(3 :122-124.9段玉權(quán) , 馮雙慶 , 趙玉梅 . 中華壽桃貯期褐變研究 J .沈 陽農(nóng)