油脂天然抗氧化劑微膠囊緩釋動力學(xué)研究

翟愛華 劉遠洋 張敬堯 張東杰

(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，大慶 163319)

油脂因含不飽和脂肪酸，在貯藏期間，易在氧氣、光照、微生物及酶等條件下，不飽和脂肪酸被氧化產(chǎn)生一系列低級的醛、酮，降低油脂及其制品的感官質(zhì)量和營養(yǎng)價值，而且長期食用會影響人類的身體健康。為此，人們開始研究食品的氧化和抗氧化問題。在油脂中添加天然抗氧化劑等抗氧化物質(zhì)可抑制油脂的氧化，但是由于抗氧化劑的作用時間問題，在貯藏后期抗氧化作用效果降低。因此，研究抗氧化劑的緩釋問題顯得更重要。

油脂天然抗氧化劑使用比較安全，但在抗氧化性能上不如TBHQ等化學(xué)合成的抗氧化劑，同時由于穩(wěn)定性差，很難達到預(yù)期的效果。因此，將天然抗氧化劑包埋起來，并控制釋放速度能很好地解決這一問題［1－2］。微膠囊最早主要應(yīng)用于藥品開發(fā)領(lǐng)域，近年來隨著各行各業(yè)中大量具有活性特性原料的應(yīng)用，該技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。隨著控制釋放機制研究的不斷深入，微膠囊緩釋方面的應(yīng)用也逐漸引起人們的關(guān)注。采用麥芽糊精和辛烯基琥珀酸淀粉酯對天然活性組分進行微膠囊化，通過微膠囊技術(shù)可以達到控制其釋放速度的目的［3－4］。

天然抗氧化劑如茶多酚、番茄紅素、迷迭香易受外界條件的影響，對光、熱敏感等，但可通過微膠囊技術(shù)使其與外界環(huán)境隔離，最大限度地保持原有的性能和生物活性，并具有緩釋功能。理想的控釋制劑體外釋放速率應(yīng)符合零級動力學(xué)過程，即恒速釋放，但在實際控釋制劑的研制中，由于微膠囊的緩釋性能受多種因素的影響，能夠達到零級釋放的卻很少見。對溶出擴散體外釋放通常用零級動力學(xué)模型(Q=a+bt)，一級動力學(xué)模型(ln(1－Q)=a+bt)，Hiauchi模型(Q=a+bt1/2)擬合［5－8］。

試驗研究了天然抗氧化劑茶多酚、番茄紅素、迷迭香對大豆油的抗氧化活性，并以檸檬酸為增效劑，通過復(fù)配發(fā)揮其增效協(xié)同作用，研究芯材的釋放理論，了解壁材對微膠囊釋放過程的影響，以便篩選壁材對某種芯材的最優(yōu)工藝條件;通過定量研究更好地控制芯材釋放，獲得微膠囊抗氧化劑在油脂中的緩釋規(guī)律，以更好的延長大豆油保質(zhì)期［9－11］。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 試驗材料

試驗材料選用茶多酚、番茄紅素、迷迭香等天然抗氧化劑為芯材，固形物質(zhì)量分數(shù)為24.69%，麥芽糊精與辛烯基琥珀酸淀粉鈉為壁材，比例為1∶4.54，乳化劑添加量為7.18%，芯材/壁材比為1∶6.85的條件下制備微膠囊［10－11］。

1.1.2 主要試驗試劑及設(shè)備

鼠尾草酸對照品(≥92%)、迷迭香酸對照品(≥98%)、EGCG對照品(≥99%):成都曼思特生物科技有限公司;乙腈、甲醇、磷酸(AR):天津科密歐化學(xué)試劑有限公司;試劑除標注外均為色譜級。1200 Series高效液相色譜儀:美國安捷倫科技有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 對照樣標準曲線的繪制

微膠囊抗氧化劑中含有茶多酚、迷迭香成分，選取鼠尾草酸(A)、迷迭香酸(B)、表沒食子兒茶素沒食子酸酯EGCG(C)為對照樣。分別稱取各對照樣10 mg，溶于25 mL甲醇中，配成 400 μg/mL對照樣儲存液。依次稀釋為 160、80、40、20、10、5 μg/mL 的對照樣溶液，經(jīng)0.45 μm微濾膜過濾，進行高效液相檢測，檢測條件如表1所示。以對照樣濃度為橫坐標，峰面積為縱坐標，繪制標準曲線。

表1 對照樣的HPLC檢測條件

1.2.2 樣品溶液的處理

稱取1.0 g添加抗氧化劑微膠囊的油樣，置于10 mL具塞離心管中，用10 mL甲醇分3次萃取(體積分別為 4.0 mL+3.0 mL+3.0 mL)，合并萃取液，混勻并定容至10 mL，取上清液用0.45 μm微濾膜過濾，待測。

1.2.3 微膠囊緩釋動力學(xué)的研究

假設(shè)微膠囊芯材中抗氧化物質(zhì)在緩慢釋放過程中不被消耗，即釋放的量均累積在豆油介質(zhì)中。在一定量豆油中按比例添加微膠囊，分別在1、2、3、4、5 d取樣，按照2.2處理樣品，進行高效液相色譜檢測。檢測條件如表1所示。并以時間間隔為橫坐標，以油脂中抗氧化物質(zhì)釋放的百分率為縱坐標，繪制釋放曲線。

2 試驗結(jié)果及分析

2.1 對照樣回歸方程

3種對照樣的線性回歸方程見表2。

表2 對照樣的線性回歸方程

2.2 對照樣HPLC圖譜

由圖1至圖3可以看出，鼠尾草酸對照樣的出峰時間是6.626 min;迷迭香酸的對照樣的出峰時間是10.586 min;EGCG對照樣的出峰時間是8.631 min。

用方言寫的小說如果反映了說此種方言的人的生活，就會引起強烈的共鳴，而把一般小說譯成方言則是徒勞無益的。對于那些不知道某種方言口語的人來說，刻意描寫此種方言口語的文學(xué)往往特別枯燥乏味，因為他們無從捕捉賦予此種口語以生命的各種語音語調(diào)特征。

2.3 樣品HPLC圖譜

由圖4至圖6可以看出，樣品中鼠尾草酸的出峰時間是6.626 min，迷迭香酸的出峰時間是10.587 min，兒茶素EGCG 的出峰時間是8.631 min。

圖4 樣品中鼠尾草酸的高效液相色譜圖

2.4 微膠囊緩釋動力學(xué)模型的研究

2.4.1 微膠囊釋放動力學(xué)曲線的研究

微膠囊在大豆油中累積釋放曲線如圖7所示。由圖7中可以看出，微膠囊在最初的3～12 d內(nèi)，釋放速度較快，但不太穩(wěn)定，可能是因為微膠囊表面存在未被包埋的抗氧化物質(zhì)所致，使囊內(nèi)芯材物質(zhì)初始釋放率偏高。而24 d之后釋放較為平緩，接近于零級釋放，即為恒速釋放，可能是因為微膠囊內(nèi)囊心溶解擴散進入介質(zhì)中，使得介質(zhì)中芯材物質(zhì)的含量達到一定量。

圖7 微膠囊釋放曲線

2.4.2 微膠囊釋放動力學(xué)模型的擬合

微膠囊的緩釋數(shù)據(jù)通常可用表3中的數(shù)學(xué)模型進行擬合，以推測釋放機理。由Fick擴散定律建立模型，根據(jù)擬合結(jié)果可判斷膠囊的釋放機理，分析聚合物載藥系統(tǒng)的釋放。一般認為:當n＜0.45時，微膠囊釋放以Fick擴散為主;當0.45＜n＜0.89時，微膠囊釋放以非Fick擴散為主;當n＞0.89時，微膠囊釋放以骨架溶蝕為主。對于崩解和溶出情況較復(fù)雜的微膠囊制劑，如果具有S型的體外釋放曲線，可采用logistic模型進行擬合。通常采用表3中的參數(shù)來評估模型與釋放曲線的擬合程度［12－13］。

表3 數(shù)學(xué)擬合模型

若擬合曲線與釋放過程基本特征一致并具有較好擬合效果的模型是較好的模型。為了比較每個模型的不同以及不同體系的釋放情況，本試驗采用零級動力學(xué)、一級動力學(xué)模型、Higuchi模型這3種模型分別對微膠囊體外釋放進行擬合，得到合適的動力學(xué)擬合模型。擬合方程所需試驗數(shù)據(jù)見表4，微膠囊釋放行為的模型模擬結(jié)果及相關(guān)參數(shù)見表5。

表4 累積釋放率的測定

表5 體外釋放行為的模型模擬結(jié)果及相關(guān)參數(shù)

對零級動力學(xué)方程釋放曲線進行擬合，微膠囊體外釋放的零級模型擬合結(jié)果見圖8。

圖8 微膠囊釋放零級模型擬合結(jié)果

由圖8可以看出，微膠囊釋放曲線與零級釋放方程擬合的相關(guān)系數(shù)R=0.982 8，因此比較符合零級釋放方程。

3 結(jié)論

微膠囊的釋放是一個非穩(wěn)態(tài)的過程，應(yīng)用傳質(zhì)模型理論來描述微膠囊芯材向外釋放的傳質(zhì)過程。以麥芽糊精和辛烯基琥珀酸淀粉酯為壁材，假設(shè)微膠囊芯材中抗氧化物質(zhì)在緩慢釋放過程中不被消耗，即釋放的量均累積在豆油介質(zhì)中。通過對天然抗氧化劑微膠囊在大豆油中的釋放曲線采用零級動力學(xué)模型，一級動力學(xué)模型，Higuchi模型3種模型方程擬和研究，擬合結(jié)果的優(yōu)劣順序為:零級擬合、Higuchi擬合、一級擬合，微膠囊釋放曲線與零級釋放方程擬合的相關(guān)系數(shù)R=0.982 8，體外釋放動力學(xué)符合零級釋放方程。

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