復合凝聚法制備槲皮素微膠囊及其表征

李丹，汪秀妹，梁杰，劉濤，林國榮，陳程

（莆田學院環(huán)境與生物工程學院，福建省新型污染物生態(tài)毒理效應與控制重點實驗室，生態(tài)環(huán)境及其信息圖譜福建省高等學校重點實驗室，福建 莆田 351100）

槲皮素是一種生物類黃酮，具有抗氧化、抗病毒、保護神經(jīng)及心血管和增強免疫力等功效，還可應用于多種疾病的防治，是一種作用廣泛的天然膳食化合物[1]。其存在于日常食物和植物中，主要來源于柑橘類水果、洋蔥、蕎麥、甘藍、西紅柿、茶以及紅酒等[2]。槲皮素被吸收利用的方式為水解成苷元進入腸腔，以糖苷的形式被腸細胞吸收[3]。然而，槲皮素由于其黏膜通透性低、水溶性低、口服生物利用度低的缺點[4]，導致其在食品醫(yī)藥中的廣泛應用受到限制。

微膠囊技術(shù)可利用壁材將芯材包埋，以保護功能性成分免受高酸度、氧壓力、水分等的影響，近年來在食品、化妝品、制藥工業(yè)的實際應用越來越廣泛[5]。復合凝聚法制備微膠囊是兩種高分子溶液在合適的pH值條件下形成相反電荷，從而形成靜電吸引，將芯材分散在壁材溶液中，相反電荷的壁材相互交聯(lián)后，溶解度降低，壁材在芯材附近凝聚形成微膠囊[6]。復合凝聚法制備微膠囊一般分為四步，一是制備兩種生物聚合物的水溶液，調(diào)節(jié)溶液pH 值高于蛋白質(zhì)的等電點；二是將疏水性芯材與生物聚合物的水溶液混合均質(zhì)，形成乳液；三是調(diào)節(jié)體系的溫度或者pH 值等因素誘導形成復合凝聚；四是使用交聯(lián)劑或者高溫固化凝聚體系[7-8]。蛋白質(zhì)-多糖是在食品中運用最廣泛的復合凝聚的壁材[9]。蛋白質(zhì)在低于等電點時帶正電荷，高于等電點時帶負電荷，蛋白質(zhì)與多糖的復合凝聚通常發(fā)生在蛋白質(zhì)的等電點（isoelectricpoint，pI）與多糖的酸度系數(shù)（ionization constant，pKa）之間，在這個pH 值范圍內(nèi)，當存在陽離子或陰離子多糖時，帶相反電荷的蛋白質(zhì)和多糖會發(fā)生靜電吸引，導致形成絡合物或凝聚物[9]。

在微膠囊的制備過程中壁材的選擇至關重要，壁材的性質(zhì)可以影響所得微膠囊的物理、化學性質(zhì)以及包埋效果[10]。大豆分離蛋白（soy protein isolate，SPI）來源易得，在食品中運用廣泛，它是由pI 為6.4 的7S 球蛋白和pI 為4.8 的11S 球蛋白組成，當pH 值低于pI時，大豆分離蛋白帶正電荷[11]。明膠（gelatin，G）是一種相對廉價的多肽鏈結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)，酸法水解明膠的pI 為4.5～6.0，堿法水解明膠的pI 為7～9[12]。果膠（pectin，P）是一種抗氧化性好，生物相容性好的天然帶負電荷的多糖[13]。阿拉伯膠（gum arabic，GA）是一種兩親性的天然陰離子多糖[14]，基于阿拉伯膠的強乳化性和高濃度下的低黏性，明膠-阿拉伯膠是運用最廣泛的微膠囊壁材體系[15]。海藻酸鈉（sodium alginate，ALG）因其生物相容性和膠凝性，而具有較高的運用價值，它是帶負電荷的多糖，pKa 值為3.38～3.65[12]。谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（transglutaminase，TGase）能夠通過催化形成?；D(zhuǎn)移反應，從而促進蛋白質(zhì)-多糖體系共價鍵的形成，從而達到固化復合凝聚體系的目的[16]。

目前已有研究利用殼聚糖-玉米醇溶蛋白[17]、殼聚糖-海藻酸鈉[18]作為復合凝聚法的壁材包埋槲皮素，但未見以明膠-果膠、明膠-阿拉伯膠、明膠-海藻酸鈉、大豆分離蛋白-果膠、大豆分離蛋白-阿拉伯膠、大豆分離蛋白-果膠包埋槲皮素進行對比的研究。本文采用復合凝聚法將SPI、G 兩種優(yōu)質(zhì)蛋白分別結(jié)合P、GA和ALG 3 種多糖制成6 種不同微膠囊壁材包埋槲皮素，在TGase 的作用下固化微膠囊體系，將槲皮素包埋。通過對槲皮素微膠囊微觀結(jié)構(gòu)、產(chǎn)率、包埋率、化學鍵變化、晶體結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性等進行比較，篩選出包埋槲皮素的較佳壁材。對產(chǎn)率最高的微膠囊的胃腸液釋放趨勢及貯藏穩(wěn)定性進行分析，以期為擴大復合凝聚法制備槲皮素在食品醫(yī)藥輸送體系中的應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

明膠（食品級）：商水縣富源明膠有限公司；大豆分離蛋白（食品級）：臨沂山松生物制品有限公司；阿拉伯膠（食品級）：天津濱海捷成專類化工有限公司；海藻酸鈉（食品級）：連云港天天海藻工業(yè)有限公司；果膠（分析純）：北京索萊寶科技有限公司；谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（120 U/g）：泰興市東圣生物科技有限公司；單甘酯（食品級）：佳力士添加劑（海安）有限公司；槲皮素（分析純）：阿拉丁生物科技有限公司；槲皮素標準品（純度≥98.5%）：合肥博美生物科技有限責任公司；甲醇（色譜純）：薩恩化學技術(shù)（上海）有限公司。

1.2 儀器與設備

DF-101S 集熱式恒溫加熱磁力攪拌器：鞏義市予華儀器有限公司；FJ-200 高速分散均質(zhì)機：上海標本模型廠；KQ-600KDE 高功率超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；H1850R 醫(yī)用離心機：湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司；TENSOR Ⅱ傅里葉紅外光譜儀：德國布魯克公司；SU8010 場發(fā)射掃描電子顯微鏡：日本日立公司；XRD-6100 X 射線衍射儀：日本島津公司；SDT650 熱重分析儀：美國沃特斯公司；LC1100 高效液相色譜儀：美國安捷倫公司。

1.3 微膠囊的制備

1.3.1 復合凝聚壁材最佳配比及最適pH 值的確定

蛋白質(zhì)-多糖的混合比例是兩種生物聚合物由靜電作用產(chǎn)生相分離的重要參數(shù)，pH 值影響蛋白質(zhì)所帶電荷的屬性，從而控制蛋白質(zhì)-多糖復合凝聚物的形成[9]。G-P、G-GA 和G-ALG 復合凝聚的最佳配比和最適pH 值的選擇參考文獻[19-21]的方法。SPI-P、SPIGA 和SPI-ALG 復合凝聚的最佳配比及最適pH 值的選擇參考文獻[22-24]的方法。6 種組合壁材最佳配比及復合凝聚最適pH 值見表1。

1.3.2 復聚物的制備

參照Dong 等[25]的方法并加以修改，分別配制質(zhì)量分數(shù)1%的蛋白質(zhì)溶液和多糖溶液，并將蛋白質(zhì)及多糖溶液的pH 值調(diào)整為7，以便于后續(xù)試驗操作中調(diào)整反應體系的pH 值。將制好的1%蛋白質(zhì)溶液及多糖溶液按表1 中的配比混勻并調(diào)整pH 值?；旌先芤涸?5 ℃下以640 r/min 攪拌反應20 min。冷水浴降溫至30 ℃后置于冰水浴冷卻至15 ℃以下，保持30 min。將混合溶液pH 值調(diào)整為6，放入4 ℃恒溫培養(yǎng)箱中靜置24 h，使復聚物沉淀分層。4 200 r/min 離心15 min、抽濾，將沉淀放入-80 ℃預先冷凍12 h，再使用真空冷凍干燥機凍干，得復聚物成品。

1.3.3 槲皮素微膠囊的制備

參考廖霞等[18]的工藝流程并稍作修改。蛋白質(zhì)＋乳化劑→混合→加槲皮素→高速剪切乳化→加多糖→反應→固化→冷凍干燥→成品。

分別配制質(zhì)量分數(shù)1%的蛋白質(zhì)溶液和多糖溶液，并將蛋白質(zhì)溶液及多糖溶液的pH 值調(diào)整為7。3 倍蛋白質(zhì)質(zhì)量的單甘酯按單甘脂∶去離子水為1∶20（g/mL）于60°C 去離子水中充分溶解，然后將單甘酯溶液加入1%蛋白質(zhì)溶液中，640 r/min 攪拌20 min，使蛋白質(zhì)溶液與單甘酯充分混合。以芯壁質(zhì)量比1∶1 加入槲皮素，640 r/min 攪拌20 min，使蛋白質(zhì)與芯材初步混勻，再轉(zhuǎn)入10 000 r/min 均質(zhì)機下高速剪切4 min，使蛋白質(zhì)與槲皮素充分結(jié)合，完成乳化。1%多糖溶液按比例加入混合乳化液中，調(diào)整為最適pH 值，640 r/min 攪拌20 min，進行復合凝聚。冷水浴降溫至30 ℃后置于冰水浴冷卻至15 ℃以下，保持30 min。將混合溶液pH 值調(diào)整為6。加入1/4 蛋白質(zhì)質(zhì)量的TGase 作為固化劑，放入4 ℃冰箱24 h，4 200 r/min 離心15 min、抽濾，于-80 ℃預先冷凍12 h，再使用真空冷凍干燥機凍干，得微膠囊成品。

1.4 微膠囊的表征

1.4.1 微膠囊光學顯微鏡觀察

以400 倍的放大倍數(shù)初步觀察6 種槲皮素微膠囊濕囊的形態(tài)特征。

1.4.2 微膠囊掃描電子顯微鏡觀察

使用導電膠粘取少量待測樣品粉末并固定在掃描電子顯微鏡載物臺上，對載物臺上的樣品表層進行噴金處理。加速電壓設置為3.0 kV，觀察槲皮素及槲皮素微膠囊的微觀結(jié)構(gòu)。

1.4.3 微膠囊中槲皮素產(chǎn)率及包埋率測定

制備完成的6 種槲皮素微膠囊采用高效液相色譜法分別測定微膠囊中總槲皮素含量以及微膠囊表面槲皮素含量，以此來計算復合凝聚微膠囊的產(chǎn)率及包埋率。流動相中的有機相和水相分別采用甲醇溶液和0.1%磷酸溶液，兩相配比為6∶4，樣品注射體積為20 μL，洗脫速度設置為1.0 mL/min，柱溫設置為28 ℃，檢測波長為374 nm。

標準曲線繪制：制備100.0、75.0、50.0、25.0、10.0、5.0 μg/mL 的梯度濃度標準樣品，各梯度溶液中槲皮素含量使用高效液相色譜儀進行測定，以質(zhì)量濃度為橫坐標（x），檢測峰面積為縱坐標（y）作圖。繪制的標準曲線：y=56.105x-3.441 9，R2=0.999 9。

準確稱取0.5 g 的微膠囊粉末溶解于50 mL 甲醇溶液，在25 ℃、360 W 功率下超聲破碎30 min 破壞微膠囊結(jié)構(gòu)，以提取微膠囊中總包埋的槲皮素。再使用醫(yī)用離心機對提取液進行離心（4 ℃、10 000 r/min、10 min），收集上清液。

采用Morselli 等[26]研究的方法并加以修改，測定微膠囊表面槲皮素的含量。槲皮素微膠囊的產(chǎn)率及包埋率的計算公式如下。

式中：Y 為產(chǎn)率，%；E 為包埋率，%；Z 為總槲皮素含量，μg/mL；S 為微膠囊表面槲皮素含量，μg/mL；B 為微膠囊引入的槲皮素量，μg/mL。

1.4.4 傅里葉變換紅外光譜分析

將槲皮素、壁材、復聚物以及槲皮素微膠囊進行紅外光譜掃描。掃描范圍：4 000～400 cm-1；樣品掃描時間22 s；分辨率15 cm-1。

1.4.5 X 射線衍射（X-ray diffraction，XRD）分析

將待測樣品平鋪于XRD 樣品板，使用X 射線衍射儀對樣品進行掃描，分析槲皮素、壁材、復聚物以及槲皮素微膠囊的結(jié)晶度。2θ 衍射角范圍：5°～50°；掃描速度：2°/min。

1.4.6 熱重分析

在剛玉坩堝中稱量10 mg 待測樣品，然后使用熱重分析儀對槲皮素微膠囊的熱穩(wěn)定性進行分析，繪制其加熱釋放曲線。熱范圍為25～500 ℃，以氮氣為吹掃氣，流速設置為20 mL/min，加熱速率10°C/min。

1.4.7 微膠囊體外模擬消化

參考Li 等[23]的方法制備模擬胃液（simulated gastric fluid，SGF）和模擬腸液（simulated intestinal fluid，SIF）。SGF 和SIF 中的槲皮素釋放率的計算公式如下。

式中：R1為SGF 階段槲皮素釋放率，%；R2為SIF階段槲皮素釋放率，%；Q1為模擬胃消化結(jié)束時釋放的槲皮素含量，μg/mL；Q0為微膠囊加載的槲皮素總量，μg/mL；Qt為t 時釋放的槲皮素量，μg/mL；Q2為腸消化結(jié)束時槲皮素含量，μg/mL。

1.4.8 G-GA 微膠囊貯藏穩(wěn)定性

在4、25、45 ℃3 個溫度條件下分別放置槲皮素和G-GA 槲皮素微膠囊。避光貯藏30 d，每隔5 d 對槲皮素及G-GA 槲皮素微膠囊分別取樣，采用1.4.3 的方法計算槲皮素的保留率R，計算公式如下。并以阿夫拉米（Avrami）公式（6）對槲皮素微膠囊的釋放動力學進行分析。

對公式兩邊取對數(shù)可得：

式中：Q 為第n 天槲皮素含量，μg/mL；q 為第0 天槲皮素含量，μg/mL；R 為槲皮素在釋放后的保留率，%；k 為釋放速率常數(shù)；n 為釋放機理參數(shù)；t 為微膠囊貯藏時間，h。

1.5 數(shù)據(jù)處理

各組試驗樣品平行測試3 次，使用Excel 2019 對數(shù)據(jù)初步整理計算，試驗結(jié)果以平均值±標準差的形式表示，利用Origin 8.5 軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 微膠囊顯微鏡觀察結(jié)果

為了初步觀察微膠囊是否形成，采用顯微鏡觀察微膠囊濕囊的形態(tài)。6 種壁材制成的微膠囊顯微鏡圖見圖1。

圖1 6 種不同壁材包埋的槲皮素微膠囊顯微鏡圖（×400）Fig.1 Images of quercetin microcapsules embedded with 6 different wall material combinations（×400）

由圖1 可知，微膠囊在顯微鏡下呈現(xiàn)球形結(jié)構(gòu)，微膠囊在顯微鏡下的不同形態(tài)可能與壁材的差異性有關。

2.2 微膠囊的掃描電子顯微鏡觀察結(jié)果

槲皮素及槲皮素微膠囊掃描電鏡圖見圖2。

圖2 槲皮素及微膠囊掃描電鏡圖Fig.2 Scanning electron microscopy images of quercetin and microcapsules

由圖2a 可以看出，槲皮素的微觀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)集束狀的針形晶體結(jié)構(gòu)，分布雜亂無序。由圖2b～g 可以看出，槲皮素微膠囊大多呈現(xiàn)橢球形和不規(guī)則的棱柱形結(jié)構(gòu)，微膠囊結(jié)構(gòu)中未發(fā)現(xiàn)明顯的槲皮素針狀晶體結(jié)構(gòu)，表明槲皮素被成功包埋，其中以G-GA 微膠囊的表面最為平整光滑。

2.3 微膠囊中槲皮素包埋率及產(chǎn)率結(jié)果

6 種槲皮素微膠囊的產(chǎn)率及包埋率見表2。

表2 6 種槲皮素微膠囊的產(chǎn)率及包埋率Table 2 Yields and embedding rates of six quercetin microcapsules %

由表2 可知，同種多糖作為復合凝聚一種壁材的條件下，以明膠作為蛋白質(zhì)壁材的微膠囊產(chǎn)率要高于以大豆分離蛋白作為壁材的微膠囊，其中產(chǎn)率及包埋率最高的為G-GA 微膠囊，分別為（63.76±0.51）%和（66.98±0.38）%。槲皮素較低的產(chǎn)率及包埋率推測是槲皮素的疏水性及化學不穩(wěn)定性導致的。在微膠囊制作過程中，由于均質(zhì)、超聲乳化等步驟也會導致槲皮素分解損失。

2.4 傅里葉紅外光譜分析

通過傅里葉紅外光譜的掃描分析，可以測定出物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)及其具有的特征化學鍵[27]。槲皮素及壁材、復聚物、6 種微膠囊的紅外光譜圖見圖3。

圖3 槲皮素及壁材、6 種復聚物、6 種微膠囊的紅外光譜圖Fig.3 Infrared spectra of quercetin and wall materials，six wall material combinations，and six microcapsules

對比圖3a 和圖3b 的壁材及相應的復聚物紅外圖譜，可以看出復聚物的紅外光譜相較于壁材并沒有產(chǎn)生新的特征峰，類似于蛋白質(zhì)與多糖圖譜的簡單疊加，但有部分吸收峰位置和強度發(fā)生了變化。明膠和大豆分離蛋白的譜帶在相應的復聚物中的紅外光譜圖中均發(fā)生了藍移，證明復聚物的形成是由于發(fā)生了靜電相互作用。以明膠和大豆分離蛋白作為蛋白質(zhì)壁材的復聚物分別在3 273 cm-1和3 293 cm-1附近出現(xiàn)寬峰，是羥基的—OH 伸縮振動，表明復聚物由于羥基的—OH 發(fā)生締合作用形成氫鍵，且明膠相較于大豆分離蛋白作為蛋白質(zhì)壁材在形成復聚物的過程中氫鍵作用更強。

根據(jù)圖3c 可以看出，槲皮素微膠囊與圖3a 中槲皮素的紅外光譜的特征峰相似，表明微膠囊中含有槲皮素物質(zhì)。由圖3c 可以看出，包埋的槲皮素的酚羥基的伸縮振動從3 275 cm-1向3 280～3 297 cm-1移動，表明壁材與槲皮素之間通過氫鍵相互作用結(jié)合。微膠囊的紅外光譜中從1 048～1 654 cm-1范圍內(nèi)也可觀察到與芳香族化合物的伸縮振動和彎曲振動有關的吸收峰，這表明槲皮素可能通過疏水相互作用和氫鍵等化學作用包埋在微膠囊中，而不是簡單的物理混合[28]。

2.5 X 射線衍射分析

X 射線衍射是研究晶體三維結(jié)構(gòu)和分子特性之間關系的一種重要分析手段，因此X 射線在多糖、蛋白質(zhì)等生物大分子的晶體結(jié)構(gòu)分析等方面具有廣泛的應用[29]。槲皮素及壁材、6 種復聚物、6 種微膠囊的XRD光譜圖見圖4。

圖4 槲皮素及壁材、6 種復聚物、6 種微膠囊的XRD 光譜圖Fig.4 XRD spectra of quercetin and wall materials，six wall material combinations，and six microcapsules

由圖4a 可知，5 種壁材中阿拉伯膠、大豆分離蛋白和果膠在2θ=20°處出現(xiàn)1 個寬峰，此處為無定形處，物質(zhì)的特征峰在此處越寬，表明物質(zhì)的無定形程度越高[30]，大豆分離蛋白還在43.91°出現(xiàn)尖峰，海藻酸鈉在31.50°和45.26°出現(xiàn)尖峰，這說明大豆分離蛋白和海藻酸鈉晶體強度較低。果膠在2.0°～40.28°多處出現(xiàn)尖峰，槲皮素在10.54°～43.96°出現(xiàn)多個特征結(jié)晶峰，表明其結(jié)晶程度高。

由圖4b 可知，6 種復聚物中除G-P 復聚物在37.66°和43.91°兩處出現(xiàn)尖峰外，均在2θ=20°附近形成了1 個寬峰，結(jié)果表明，多糖分子鏈被蛋白質(zhì)分子緊密吸收，導致分子間相互作用（靜電吸引和氫鍵）在蛋白質(zhì)和多糖之間形成非晶態(tài)復合物，這與紅外光譜分析結(jié)果一致。此外，G-GA 復聚物形成的形狀平緩且峰形較寬，表明其晶體強度低，其包埋槲皮素的能力要高于其他5 種復聚物。

對比圖4c 以及圖4a 中的槲皮素曲線，可以看出6 種微膠囊在2θ=20°均形成寬峰，表明微膠囊呈現(xiàn)無定形結(jié)構(gòu)，微膠囊的結(jié)晶度相較于槲皮素有了明顯的降低，說明槲皮素成功被微膠囊所包埋。但微膠囊的峰形相較于復聚物更陡峭和尖銳，說明微膠囊包埋槲皮素后，體系的晶體強度增大，這從側(cè)面印證了槲皮素成功被微膠囊包埋。

2.6 熱重分析

熱重分析（thermogravimetric analysis，TGA）是可以反應一定溫度條件下，測量樣品的質(zhì)量與溫度變化關系的曲線。而微商熱重分析曲線（differential thermogravimetric analysis，DTG）是記錄隨溫度變化而導致質(zhì)量損失的劇烈程度的曲線，DTG 曲線的峰值點對應TGA 曲線的轉(zhuǎn)折點，能夠準確反映不同階段質(zhì)量損失的劇烈程度。TGA 與DTG 曲線的結(jié)合分析，能夠在一定程度上闡釋物質(zhì)的熱穩(wěn)定性及熱分解特性[30]。6 種槲皮素微膠囊的熱重分析曲線及相應的一階微分曲線見圖5。

圖5 6 種微膠囊的熱重分析曲線和一階微分曲線Fig.5 Thermogravimetric curves and first-order differential curves of six microcapsules

由圖5 可知，在加熱至100 ℃左右時，微膠囊樣品均出現(xiàn)了不同程度的水分蒸發(fā)，根據(jù)DTG 曲線吸熱峰可知SPI-ALG 微膠囊水分損失最為劇烈，而G-GA 微膠囊水分損失程度最小。隨著溫度繼續(xù)升高，在100～300 ℃時，微膠囊樣品開始出現(xiàn)不同程度的分解，其中G-GA 微膠囊的熱穩(wěn)定性最好，分解程度最低。當溫度超過300 ℃后，3 種以明膠為壁材的微膠囊樣品均發(fā)生劇烈分解，形成DTG 曲線中最陡的倒峰，其中GGA 微膠囊的倒峰緩于G-P 微膠囊及G-ALG 微膠囊。3 種以大豆分離蛋白作為壁材的微膠囊，則在300 ℃和400 ℃兩處產(chǎn)生較為劇烈的分解。這表明明膠的熱穩(wěn)定性要優(yōu)于大豆分離蛋白的熱穩(wěn)定性，而以明膠為壁材的微膠囊中，G-GA 微膠囊的熱穩(wěn)定性最好。

2.7 G-GA 微膠囊體外模擬消化分析

G-GA 槲皮素微膠囊體外胃腸液模擬消化槲皮素的釋放曲線見圖6。

圖6 G-GA 槲皮素微膠囊體外胃腸液模擬消化槲皮素的釋放曲線Fig.6 Release curve of G-GA quercetin microcapsules after simulated digestion in gastrointestinal fluid in vitro

由圖6 可知，0～2 h 的胃液消化過程中，槲皮素釋放緩慢且釋放程度低，胃液消化2 h 后的槲皮素釋放率為9.01%，這表明G-GA 槲皮素微膠囊在低pH 值下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，槲皮素保留率高。胃液消化2 h 后轉(zhuǎn)移進腸液環(huán)境消化，出現(xiàn)槲皮素突釋現(xiàn)象，轉(zhuǎn)移到腸液環(huán)境消化1 h 后，槲皮素釋放率達（39.32±2.62）%。在腸液環(huán)境消化的4 h 后，槲皮素釋放率達（68.69±1.38）%，而6～8 h 的釋放速率逐漸趨于平緩，最終體外胃腸液8 h 釋放率為（73.39±3.75）%。結(jié)果表明，G-GA 槲皮素微膠囊在胃液消化環(huán)境有著較高的穩(wěn)定性，而在腸液消化環(huán)境中則有著較高的釋放率。槲皮素微膠囊在胃液環(huán)境中的低釋放率是由于壁材的復合凝聚過程在酸性環(huán)境下進行，蛋白質(zhì)與多糖通過靜電相互作用結(jié)合，故在酸性環(huán)境下能保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。當轉(zhuǎn)入堿性環(huán)境時，蛋白質(zhì)和多糖之間的靜電相互作用被破壞，同時蛋白質(zhì)被胰蛋白酶水解，復合凝聚層遭到破壞，槲皮素快速釋放。但是由于蛋白質(zhì)中含有不同的帶電粒子區(qū)域，蛋白質(zhì)和多糖之間的靜電相互作用并不是在同一時間被破壞，局部區(qū)域中仍有靜電相互作用存在，因而微膠囊的復合凝聚層并不是突然破壞的，而是呈現(xiàn)出階梯釋放的效果[31]。

2.8 G-GA 微膠囊貯藏穩(wěn)定性分析

溫度對槲皮素和G-GA 的微膠囊貯藏穩(wěn)定性影響見圖7。

圖7 溫度對槲皮素和G-GA 微膠囊貯藏穩(wěn)定性的影響和微膠囊的釋放動力學曲線Fig.7 Effect of temperature on storage stability of quercetin and G-GA microcapsules and release kinetics curve of microcapsules

由圖7 可知，槲皮素及G-GA 微膠囊的保留率均隨溫度的增加和貯藏時間的延長而降低。在貯藏30 d后，在4 ℃貯藏條件下槲皮素和G-GA 微膠囊的保留率分別為（93.59±0.24）%和（97.36±0.27）%；在25 ℃貯藏條件下，槲皮素及G-GA 微膠囊穩(wěn)定性均有不同程度的降低，但總體損失較少，貯藏30 d 后的保留率分別為（92.13±0.19）%和（96.70±0.17）%。當貯藏溫度為45 ℃的較高溫度時，高溫促使槲皮素的分子活化能增強，分子熱運動加快[32]，以及微膠囊壁材形成的膜壁空隙增大，槲皮素損失速率加快，導致槲皮素及G-GA微膠囊的保留率均產(chǎn)生了較大程度的下降。結(jié)果表明，微膠囊結(jié)構(gòu)對槲皮素具有保護作用，能夠延緩槲皮素的損失，并且槲皮素應避免貯藏于高溫環(huán)境。

不同溫度下的槲皮素微膠囊釋放機理參數(shù)及釋放速率常數(shù)見表3。

表3 不同溫度下的微膠囊釋放機理參數(shù)及釋放速率常數(shù)Table 3 Release parameters and release rate constants of microcapsules at different temperatures

由表3 可知，G-GA 微膠囊在各溫度下各回歸方程的R2均在0.93 以上，與Avrami 公式較吻合，可解釋核心材料的釋放規(guī)律。釋放機理參數(shù)n 為0.54 代表擴散限制動力學，n 為1 時代表一級反應動力學[33]。G-GA微膠囊在貯藏溫度為4、25、45 ℃下釋放機理參數(shù)n 分別為1.715 0、1.506 0 和1.665 4，均大于1，表明G-GA微膠囊的釋放不再屬于一級反應動力學。同時，45 ℃相較于4 ℃貯藏溫度下G-GA 微膠囊的釋放速率常數(shù)k 有較高提升，說明低溫貯藏（4 ℃）同樣能夠有效緩解槲皮素微膠囊中槲皮素的損失。

3 結(jié)論

傅里葉紅外光譜和X 射線衍射結(jié)果表明，槲皮素成功被微膠囊化，槲皮素由結(jié)晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o定形態(tài)且被復合凝聚的壁材所包裹。微膠囊的產(chǎn)率及包埋率結(jié)果表明G-GA 作為壁材為較適于包埋槲皮素的方案。熱重分析結(jié)果表明，槲皮素微膠囊有較好的熱穩(wěn)定性，其中G-GA 槲皮素微膠囊的熱穩(wěn)定性最佳。槲皮素微膠囊呈現(xiàn)球形、橢球形，徑粒大小普遍較為均一，槲皮素被膜結(jié)構(gòu)包裹于球形結(jié)構(gòu)中。體外胃腸液模擬消化結(jié)果表明，G-GA 槲皮素微膠囊在胃液環(huán)境中能保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在腸液環(huán)境中能緩慢釋放，大大提高了槲皮素的生物利用率。微膠囊貯藏試驗結(jié)果表明，G-GA槲皮素微膠囊能有效提高槲皮素在室溫儲存環(huán)境中的保留率。