全 文 ：研究与探讨
2016年第08期
Vol . 37 , No . 08 , 2016
壁材种类及浓度对高载量紫苏籽油
微胶囊特性的影响
韩丽丽，侯占群，文 剑，吴逸民，钱英燕，龚树立*
（中国食品发酵工业研究院，北京 100015）
摘 要：为筛选出适于喷雾干燥法制备高载量（50%）紫苏籽油微胶囊的壁材，本文以可溶性大豆多糖、阿拉伯胶、
Capsule淀粉、纯胶2000、HI-CAP 100为壁材，研究了壁材种类及其浓度对紫苏籽油微胶囊特性的影响。结果表明，壁
材浓度20%时，纯胶2000和HI-CAP 100作为壁材制备的微胶囊产品的表面油含量较低（分别为3.05%、3.31%），且包
埋率较高（分别为93.86%、93.33%），包埋效果明显优于其他壁材。因此，纯胶2000和HI-CAP 100是制备高载量紫苏籽
油微胶囊的优良壁材。
关键词：紫苏籽油，微胶囊，壁材，喷雾干燥，高载量
Preparation and evaluation of high-loaded perilla seed oil
by microencapsulation with different wall materials
HAN Li-li，HOU Zhan-qun，WEN Jian，WU Yi-min，QIAN Ying-yan，GONG Shu-li*
（China National Research Institute of Food & Fermentation Industries，Beijing 100015，China）
Abstract：Perilla seed oil was microencapsulated by spray drying with five different wall materials， including
Soybean polysaccharide，Gum Arabic，Capsule，Purity Gum 2000 and HI-CAP 100. The effects of the type and
concentration of wall materials on the properties of microcapsules were investigated，and then the potential wall
material for preparing high-loaded（50%） microcapsules was screened out. Results indicated that with the wall
material concentration of 20%，microcapsules prepared with Purity Gum 2000 and HI-CAP 100 showed lower
surface oil content（3.05% and 3.31%，respectively） and higher encapsulation efficiency（93.86% and 93.33%，
respectively）. It could be concluded that Purity gum 2000 and HI-CAP 100 were the potential wall materials for
the preparation of high-loaded microcapsules.
Key words：perilla seed oil；microencapsulate；wall material；spray drying；high-loaded
中图分类号：TS201.1 文献标识码：A 文 章 编 号：1002-0306（2016）08-0167-04
doi：10.13386/j.issn1002-0306.2016.08.026
收稿日期：2015－07－28
作者简介：韩丽丽（1991-），女，硕士研究生，研究方向：微胶囊化功能性油脂，E-mail：hanll9105@163.com。
* 通讯作者：龚树立（1957-），男，教授级高级工程师，研究方向：功能食品饮料的研发，E-mail：shuligong@163.com。
基金项目：国家自然科学基金（31501526）；北京市科技计划项目（Z141100002614019）。
紫苏（Perilla frutescens（L.）Britte）在我国已有两
千多年的种植历史，是卫生部首批颁布的60种药食
两用植物之一 [1]。紫苏籽油中α-亚麻酸含量约占
60%[2]，可作为我国居民膳食中ω-3多不饱和脂肪酸
（Polyunsaturated Fatty acids，PUFAs）的重要来源加
以开发利用。（ω-3）PUFAs是维持机体健康所必需的
营养物质，具有防治心血管疾病、癌症、炎性疾病和
抑郁症等疾病的功效[3-4]。然而，（ω-3）PUFAs对光、
热、氧等因素极不稳定，易氧化导致油脂品质下降，
这在一定程度上限制了紫苏籽油在食品工业中的应
用推广。
微胶囊技术是利用一种或几种复合的成膜材料
将固体、液体或气体进行包覆，从而形成粒径在1~
1000 μm、囊壁的厚度在0.1~200 μm的微粒。该技术
具有改善芯材理化性质、控制芯材释放、提高芯材稳
定性、屏蔽不良风味等诸多优点[5]，是当今食品行业
的研究热点。目前，国内外关于喷雾干燥微胶囊化紫
苏籽油的研究报道极少，崔凯[6]和刘大川等[7]采用大
豆分离蛋白、麦芽糊精为复合壁材，研制了载油量分
别为28.57%、40%的紫苏籽油微胶囊；陈琳等 [8]采用
低粘度辛烯基琥珀酸淀粉酯制备了载油量20%的紫
苏籽油微胶囊。然而，关于高载量（≥50%）紫苏籽油
微胶囊的制备仅徐江波等[9]进行了相关研究，作者以
亚麻籽胶为壁材，经工艺优化，得到含油量55.45%、
包埋率92.36%的紫苏油微胶囊产品，但亚麻籽胶在
水中溶解度较低、溶解后粘度较大，且价格较高，工
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业化应用受到较大限制。
在实际生产中，高载量紫苏籽油微胶囊的制备
对提高生产效率、降低生产成本具有重要意义。为
此，本研究采用喷雾干燥法对紫苏籽油进行微胶囊
化研究，从微胶囊壁材角度出发，通过考察其种类及
浓度对高载量紫苏籽油微胶囊特性的影响，筛选出
适于制备高载量紫苏籽油微胶囊的壁材，为进一步
拓展紫苏籽油微胶囊在不同食品体系中的应用提供
了理论及技术支持。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
紫苏籽油 河北欣奇典生物科技有限公司；大
豆多糖-S-CA200 不二富吉（北京）科技有限公司；
阿拉伯胶 天津滨海捷成专类化工有限公司；Capsule
变性淀粉、纯胶2000、HI-CAP 100 国民淀粉（上海）
有限公司；正己烷、乙醚、石油醚（30～60 ℃沸程）、
95%乙醇，均为分析纯 北京化工厂。
PB602-N型电子精密天平 梅特勒-托利多仪
器（上海）有限公司；SDF0.4型多用分散机 江阴精
细化工机械有限公司；T25基本型ULTRA-TURRAX
分散机 德国IKA公司；HomoLab型高压均质机 意
大利FBF公司；MYP11-2A型磁力搅拌器 上海梅颖
浦仪器仪表制造有限公司；B-290小型喷雾干燥
机 瑞士歩琦实验室仪器公司；S3500型激光粒度分
析仪 美国麦奇克有限公司；Phenom ProX型扫描电
子显微镜 复纳科学仪器（上海）有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 紫苏籽油微胶囊的制备 分别采用可溶性大
豆多糖（Soluble Soybean Polysaccharide，SSPS）、阿拉
伯胶（Gum Arabic，GA）、Capsule变性淀粉、纯胶（Purity
Gum，PG）2000及HI-CAP 100作为壁材，对紫苏籽油
进行微胶囊化研究。准确称取一定量的壁材溶于50~
60 ℃蒸馏水中，充分溶解后加入紫苏籽油剪切乳化，
30 MPa压力下均质两次，制得载油量50%的乳状液，
最后经喷雾干燥制得紫苏籽油微胶囊，喷雾干燥条
件为进风温度140 ℃、出风温度80 ℃、进料温度50 ℃，
具体工艺流程如下：
蒸馏水50~60 ℃
↓
壁材→高速搅拌→高速剪切→高压均质→喷雾干燥
↑ ↓
紫苏籽油 微胶囊产品
1.2.2 紫苏籽油微胶囊性质分析
1.2.2.1 表面油含量的测定 准确称取质量（m）约
为2 g的紫苏籽油微胶囊于锥形瓶中，加入20 mL正
己烷，充分振荡2 min后过滤，滤液放入已烘干至恒
重（m1）的脂肪瓶，再用20 mL正己烷分两次洗涤锥形
瓶，滤液合并至脂肪瓶，蒸馏并回收正己烷后，将脂
肪瓶置于70 ℃烘箱中烘至恒重（m2）。计算公式如下：
表面油含量（%）= m2-m1
m
×100
1.2.2.2 总含油量的测定 微胶囊总含油量的测定
参照《GB/T 5009.6-2003食品中脂肪的测定》中的酸
水解法[10]。准确称取质量（m0）约为2 g的紫苏籽油微
胶囊于50 mL大试管中，加入8 mL水，待样品混匀后
加入10 mL盐酸，置于80 ℃水浴锅中，不断振摇至样
品消化完全，取出试管。加入10 mL乙醇混合，冷却后
移入100 mL具塞量筒中，用25 mL乙醚分数次清洗试
管，清洗液一并导入量筒中，振摇1 min后开塞放气，
加塞静置12 min，用乙醚-石油醚等量混合液冲洗瓶
塞及筒口附着的脂肪，振摇1 min后静置30 min，将醚
层移入已恒重的（m3）脂肪瓶内，再加5 mL乙醚于具
塞量筒内，振摇，静置后，仍将醚层转移至原脂肪瓶，
蒸馏并回收乙醚石油醚混合液后，于（100±5）℃烘
箱中干燥至恒重（m4）。计算公式如下：
总含油量（%）= m4-m3
m0
×100
1.2.2.3 包埋率的测定 紫苏籽油微胶囊的包埋率
是评价油脂包埋效果的重要指标，反映了紫苏籽油
被包埋的程度，是选择壁材和确定微胶囊制备工艺
的重要依据[11]。计算公式如下：
包埋率（%）=总含油量-表面油含量
总含油量
×100
1.2.2.4 粒径测定 采用激光粒度分析仪测定紫苏
籽油微胶囊的平均粒径及粒度分布，仪器基于静态
激光衍射技术对颗粒粒径进行测定。紫苏籽油微胶
囊样品的粒径测定采用干法分析。
1.2.2.5 微胶囊表面形态的观察 采用扫描电镜对
紫苏籽油微胶囊的表面结构进行观察。将紫苏籽油
微胶囊分散于导电胶上，吹去多余粉末，样品杯放于
舱内后进行观察并拍照，加速电压5 kV，放大倍数为
2000~3000倍。
1.2.3 数据分析及作图 采用SPSS 19.0对数据进行
单因素方差分析，以p≤0.05为显著性检验标准，通
过Origin 8.0软件作图。
2 结果与讨论
2.1 壁材种类及浓度对紫苏籽油微胶囊表面油含量
及包埋率的影响
壁材浓度过高时，会出现壁材未完全溶解、料液
粘度过高的情况，给高压均质和喷雾干燥带来困难，
为此，本研究中所考察的壁材浓度范围为5%~20%，
其中，SSPS浓度为20%时，由于料液粘度较大，未能
制备紫苏籽油微胶囊。
由图1、图2可知，壁材种类对紫苏籽油微胶囊的
表面油含量及包埋率影响显著（p＜0.05），所有浓度
下，各壁材对紫苏籽油的包埋效果依次为：PG 2000、
HI-CAP 100＞Capsule＞SSPS、GA。Tonon等[12]制备载油
量40%的亚麻籽油微胶囊时，同样发现HI-CAP 100
对亚麻籽油的包埋效果显著优于GA。变性淀粉分子
结构中引入的疏水性辛烯基，是其具有良好乳化性
和包埋性的基础[13]，此外，其良好的成膜性也可加快
微胶囊的形成，从而避免油脂迁移至颗粒表面[12]。研
究表明，随着变性淀粉酯化取代度的增加，其乳化性
及乳化稳定性可得到提高[14-15]。据此可推断，PG 2000、
HI-CAP 100、Capsule三种变性淀粉的包埋性能之所
以有所差异，可能与其酯化取代度有关。本研究中
GA、SSPS制备的微胶囊的包埋率较低，说明GA与SSPS
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GA Capsule
PG 2000 HI-CAP 100
图4 不同壁材制备的微胶囊的扫描电镜图
Fig.4 Scanning electron microscopic images of the
microcapsules prepared with different wall materials
不适于高载量紫苏籽油微胶囊的制备。尽管有相关
文献报道 [16-17]，载油量低于25%时，GA、SSPS制备的
微胶囊产品具有良好的包埋效果。然而，随着载油量
的升高，油/水界面不能完全被GA或SSPS所吸附，乳
液稳定性较差，液滴间易相互聚结，喷雾干燥时较大
的液滴易出现破裂现象，致使较多的油脂裸露在微
胶囊表面。此外，Hojjati等[18]以SSPS为壁材制备芯壁
比1∶1的角黄素微胶囊时，发现产品的微胶囊化效率
也较低，仅为78.5%。
从图1、图2中还可以看出，壁材浓度对不同壁材
制备的紫苏籽油微胶囊的表面油含量及包埋率也具
有一定影响。PG 2000、HI-CAP 100作为壁材时，随
着壁材浓度增加，油脂的包埋效果得到提高，微胶囊
表面油含量逐渐降低，包埋率明显升高，且差异显著
（p＜0.05）。芯壁比固定时，提高壁材浓度，料液固形
物含量增大，较多研究显示，适当地提高料液的固形
物含量，可有效改善微胶囊产品的包埋效果[19-21]。这
是由于固形物含量增大使得料液粘度升高，一方面
根据斯托克斯理论，液滴运动速率降低，不易聚结，
雾化时不易破裂，可有效地包埋芯材；另一方面，喷
雾干燥时微胶囊外壳的形成时间缩短，芯材不易扩
散至微胶囊表面，从而可获得低表面油含量的微胶
囊产品。壁材浓度20%时，PG 2000、HI-CAP 100制备
的微胶囊表面油含量分别为3.05%、3.31%，包埋率分
别为93.86%、93.33%，具有良好的包埋效果。Capsule、
SSPS、GA作为壁材时，壁材浓度≥10%时，微胶囊的
表面油含量、包埋率均无显著性差异（p＞0.05），表面
油含量始终在10%以上，包埋率低于80%。
2.2 不同壁材对紫苏籽油微胶囊粒径的影响
壁材浓度15%时，不同壁材制备的紫苏籽油微
胶囊产品的粒径分布见图3。从图3可以看出，采用不
同壁材制备的微胶囊颗粒集中在5~200 μm之间，
SSPS、GA、Capsule、PG 2000和HI-CAP 100为壁材制
备的微胶囊的平均粒径依次为（168.7±8.2）、（166.3±
5.7）、（164.0±7.1）、（109.4±5.5）、（110.3±6.8）μm。较
大颗粒（＞100 μm）的出现可能与微胶囊表面的油脂
有关，表面油的存在促使微粒间形成桥键，进而微粒
间相互聚结，产生大粒径的微粒[22]，由于SSPS、GA及
Capsule对紫苏籽油的包埋效果较差，微胶囊表面油
含量较高，大颗粒更易形成，故产品粒径较大。
2.3 紫苏籽油微胶囊表面形态
紫苏籽油微胶囊的表面形态反映了喷雾干燥过
程中微胶囊壁材的成膜性。壁材浓度20%时，GA、
Capsule、PG 2000、HI-CAP 100作为壁材制备的微胶
囊产品的表面形态如图4所示（放大倍数依次为3000、
3000、2000、2000倍）。从图4中可看出，微胶囊产品主
要呈球形，颗粒大小不一，一些微小胶囊颗粒粘附在
图1 壁材种类及浓度对微胶囊表面油含量的影响
Fig.1 Effect of the type and concentration of wall materials on
the surface oil content of microcapsules
注：小写字母不同表示差异显著，p＜0.05，图2同。
壁材浓度（%）
5 10 15 20
42
35
28
21
14
7
0
表
面
油
含
量
（
%）
a
SSPS
GA
Capsule
PG 2000
HI-CAP 100
b
c
de
d
b
b
g
f
f
b
b
g
fh h
b
g
j j
图2 壁材种类及浓度对微胶囊包埋率的影响
Fig.2 Effect of the type and concentration of wall materials on
the encapsulation efficiency of microcapsules
壁材浓度（%）
5 10 15 20
100
80
60
40
20
0
包
埋
率
（
%）
SSPS
GA
Capsule
PG 2000
HI-CAP 100
b
b
b b
b b
a
c c c
cd d
e e f f
fg g
图3 不同壁材制备的微胶囊的粒径分布图
Fig.3 Particle size distributions of microcapsules prepared with
different wall materials
直径（μm）
1 10 100 1000
12
9
6
3
0
体
积
（
%）
SSPS
GA
Capsule
PG 2000
HI-CAP 100
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大颗粒表面，除个别颗粒表面出现孔洞外，其他颗粒
表面连续、致密，无裂缝和孔隙，说明微胶囊产品具
有较好的完整性和致密性，能够有效的隔绝氧气与
芯材的接触，防止油脂氧化。其中，以HI-CAP 100为
壁材制备的微胶囊颗粒较圆整，表面最为光滑，表明
其具有良好的成膜性。而以GA、Capsule为壁材制备
的微胶囊表面凹陷严重，说明喷雾干燥过程中颗粒
发生皱缩，这将在一定程度上对产品的流动性产生
影响。
3 结论
以微胶囊的表面油含量、包埋率、粒径及其外观
为评价指标，比较研究了SSPS、GA、Capsule、PG 2000
及HI-CAP 100五种不同微胶囊壁材对高载量紫苏籽
油微胶囊特性的影响。结果表明，PG 2000、HI-CAP
100对紫苏籽油的包埋效果优于另外三种壁材，是制
备高载量（≥50%）紫苏籽油微胶囊的优良壁材，二
者制备的微胶囊产品的表面油含量低至约3%，包埋
率高达93%以上，且微胶囊表面连续、致密。由于HI-
CAP 100原料价格较高，综合考虑生产成本等因素，
选择PG 2000为壁材对高载量紫苏籽油微胶囊进行
后续研究工作。
紫苏籽油中多不饱和脂肪酸含量较高，极易氧
化变质，因此，在日后的研究工作中，需对高载量紫
苏籽油微胶囊的制备工艺进行优化，并对其在贮存
过程中的氧化稳定性进行研究，为高载量紫苏籽油
微胶囊的工业化连续生产奠定基础。
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