蝦青素微膠囊的工藝進程

◇海南熱帶海洋學院理學院 王 雨 孫宏元 張文麗 楊 倩 劉 敏 蘇小倩

蝦青素的結構中存在不穩定的雙鍵，使其容易受到光、熱、氧氣的影響而分解。蝦青素微膠囊不僅解決上述問題，還能提升蝦青素的穩定性和水溶性，使蝦青素的利用率得到改善。蝦青素微膠囊最常使用的方法是噴霧干燥法。通過囊材的選擇、囊心物與囊材比例、均質壓力與次數、噴霧干燥的進出口溫度等工藝參數的優化，可以實現至少90%以上的蝦青素包封率。噴霧干燥法制備蝦青素微囊，會明顯減少蝦青素的氧化降解，提高蝦青素穩定性近8倍。使用這種方法制備的納米粒具有操作簡單，處理時間短，對設備要求不高，可連續大量生產的優點。

蝦青素素有“超級Ve”之稱，是目前發現抗氧化能力最強的物質，其抗氧化活性是維生素E的500倍，綠茶多酚的550倍，維生素C的6000倍，葡萄籽的60多倍，具有較大的研究前景，受到研究者的喜愛。但蝦青素的結構不穩定，其微溶于油脂，難溶于水，在一些應用領域受到限制。

目前，蝦青素發展的限制因素主要是蝦青素穩定性、水溶性差、生物利用率低。在國內，截止目前為止僅有湖北一家公司擁有蝦青素保健食品生產批號，對于蝦青素在醫藥、保健品、食品方面的研發需進一步提高。因此，綜述了近年來噴霧干燥法制備蝦青素微膠囊的研究現狀，對其不足及應用前景進行了探討。

1 微膠囊

微膠囊組成如下所示。

微膠囊主要分為兩部分：壁材、芯材。在微膠囊中被壁材包裹著的芯材起主要作用。對于芯材的選擇是通過其在不同的用途而決定的。壁材可以選擇多種高分子材料，但不是隨意選擇來包埋芯材的，而是要考慮芯材的物理特性[1]與其本身的特性。一般遵循一種規則，芯材與壁材不選用同種親性的物質，芯材是親油性物質壁材會選擇親水性物質。在研究蝦青素微膠囊化選擇壁材多選擇純膠[2]、阿拉伯膠、麥芽糊精、酪蛋白等材料。這些壁材可以達到食品級安全，對于人體具有的傷害可忽略，具有易成膜、粘度大、毒性小等優點。

2 噴霧干燥法

噴霧干燥法制備微膠囊過程如下所示。

制備微膠囊的方法有多種，使用最廣泛的方法是噴霧干燥法，通過此方法形成干燥的微膠囊本質上是通過脫水或者是脫溶劑的方法使壁材形成球形包裹著芯材。噴霧干燥法的主要過程首先是將芯材與壁材經過高壓均質形成均勻的混合物，然后通過熱氣流使乳化劑被蒸發，經過干燥最后形成微膠囊。此過程只需要在機器中就可以進行，效率比較高[3]。噴霧干燥法制備微膠囊一般情況下分為三個步驟[4,5]：

（1）配制一定比例的芯材與壁材溶液。

（2）制備性質穩定的乳化液。

（3）噴霧干燥形成微膠囊。

3 噴霧干燥法制備蝦青素的影響因素

在制備蝦青素微膠囊的過程中主要考慮因素有壁材種類、芯材濃度、芯材與壁材比例、乳化劑種類與配比、進料溫度、進風口與出風口溫度、高壓均質壓力與次數、干燥的氣流流速。

3.1 噴霧干燥法微膠囊壁材的選擇

制備的微膠囊的優劣與壁材的選擇有密切地關系，對于微膠囊的制備我們要考慮其溶解性、穩定性、流動性、對于芯材釋放速度、制備方法等方面，首先要考慮壁材的選擇。

（1）微膠囊壁材的特點。

微膠囊壁材需具有幾種特點[6]：①壁材具有較低的粘度以及良好的流動性，可以增加實驗過程中的可操控性；②良好的溶解性；③易形成壁，可以完全包裹著芯材；④能夠形成穩定的乳化體系；⑤無毒，符合衛生標準，易干燥。

（2）微膠囊壁材的分類。

壁材被分為三大類碳水化合物類、蛋白質類、親水膠體，碳水化合物類具有低粘度高溶解性的特點，但是乳化能力不佳，成膜會比較困難，比如淀粉、環糊精、麥芽糊精等。一般會選擇和乳化能力比較強的蛋白質類復配[7]。膠體類是能夠溶解于水中，并且可以水化粘稠的大分子物質[8]，如阿拉伯膠、果膠等，近年來又陸續出現一些新的膠體類型，如葫蘆巴膠[9]、刺愧豆膠[10]。蛋白質類具有優良的乳化能力，可以達到穩定的乳狀液，如乳清蛋白、明膠、酪蛋白等。

黃文哲[11]通過實驗證明以純膠為主要壁材微膠囊化蝦青素可以增加其穩定性與包埋率。其用純膠與麥芽糊精比例為1:1時作為蝦青素壁材，微膠囊產率和效率都相對較高。張艷萍等[12]也通過實驗將純膠與阿拉伯膠作為蝦青素微膠囊壁材比較了它們的優缺點，表明純膠比阿拉伯膠更適合作為壁材。

3.2 不同乳化劑對制備蝦青素顆粒的效果

由于蝦青素的特性選擇乳化劑也需要選擇具有特定性質，蝦青素是水包油體系因此應選擇親水型乳化劑。黃文哲[13]得出實驗結論使用單一的乳化劑對于乳狀液的穩定性達不到比較好的效果，選用不同的乳化劑復配對于蝦青素的穩定性具有比較好的效果，同時對于蝦青素微膠囊產率和效率也有不同影響。

3.3 乳化劑含量對制備蝦青素顆粒的影響

乳化劑會快速到達在水油界面，乳化劑含量過低，在水油界面分布的乳化劑不足，使界面的強度較差，進而影響蝦青素乳狀液穩定性。乳化劑含量提高，對于蝦青素微膠囊的穩定性會增加、效率會提高，不過并不是乳化劑含量越多越好，而是有一個比較適合的含量值，不過經過試驗得到，乳化劑含量不斷升高對于微膠囊化的效率影響并不太大。

3.4 噴霧進風溫度的影響

采用噴霧干燥法制備蝦青素微膠囊進風溫度會比出風溫度高，因為進風溫度較低時微膠囊中的水分蒸發不充分，不易形成微膠囊，使壁材充分包埋芯材。隨著進風溫度的不斷提高微膠囊的包埋率會先上升后下降，有一個最佳進風溫度[14]。經過查閱文獻得到最佳進風溫度的范圍在1500℃～1900℃。當進風溫度過高時水分蒸發嚴重微膠囊會出現裂紋[15]，從而使微膠囊產率與穩定性下降。

3.5 噴霧出風溫度的影響

出風溫度較高會使壁材更加完整的包裹芯材，使芯材充分被使用，提高利用率。出風溫度提高可以使形成的蝦青素微膠囊水分含量降低，提高制備微膠囊產品的產率。出風溫度過高會使微膠囊開裂，使里面包裹的蝦青素暴露出來，影響其穩定性。溫度低又容易產生粘壁現象。

3.6 均質壓力與均質次數

均質壓力的增加對蝦青素微膠囊的產率起到促進作用，黃文哲在實驗中選擇均質壓力為30MPa、40MPa、50MPa、60MPa，得到微膠囊的產率與效率在50MPa的均質壓力下比較高。均質次數的選擇對于微膠囊的形成也有一定的影響，將壁材與芯材混合不停攪拌，制成粗乳，在高壓他、下分別均質3、4、5個循環，然后測定不同均質次數下的乳劑粒徑，韓卿卿[16]通過相同實驗得到高壓均質4次效果較好。

4 結語

對于蝦青素微膠囊用噴霧干燥法制備得到一些總結：優化制備工藝參數可以制備穩定性良好、利用率高的蝦青素微膠囊。選用合適的壁材可以更加完整的包裹蝦青素乳化液。使用噴霧干燥法，熱干燥制備出的蝦青素微膠囊可以達到顆粒粒徑較小使蝦青素的水溶性得到改善，復溶時間較短。選擇合適的乳化劑、增稠劑、均質壓力、均質次數對于蝦青素制備產率具有較大的影響。