全 文 ：收稿日期:2004-10-25.
基金项目:湖北省自然科学基金项目(2003ABA068).
作者简介:程超(1976-),女 ,讲师,研究生 ,主要从事于食品化学研究.
山苍子油微胶囊化及其抗氧化作用
程 超 ,秦恩华 ,赖红艳
(湖北民族学院 生物科学与技术学院 ,湖北 恩施 445000)
摘要:以新鲜的山苍子为原料 ,采用超声波辅助水蒸汽蒸馏法提取山苍子粗油 ,应用正交设计以 β -环糊精为壁
材对山苍子油微胶囊化 ,并且对山苍子油的抗氧化作用进行了研究.实验结果表明 , β -环糊精可以很好的包埋山苍
子油 ,其最佳包埋工艺为:山苍子油与 β -环糊精用量比为 1mL∶4g;β -环糊精与水用量比为 1g∶25mL;搅拌温度为
65℃;乳化剂用量为 0.3%.此外山苍子粗油具有较好的抗氧化效果 ,可以有效的清除羟自由基 、超氧自由基.
关键词:山苍子粗油;β -环糊精;微胶囊化;自由基
中图分类号:TS204.1 文献标识码:A 文章编号:1008-8423(2005)01-0086-04
山苍子 [ Litseacubeba(Lour)pers]又名山鸡椒 ,系适应性强 、生长迅速的樟科落叶灌木或小乔木 ,为我国
的主要林副特产之一.山苍子果皮含挥发油 ,内果皮硬脆 ,内有种子一枚 ,由棕黄色半球形子叶两片构成 ,富
含脂肪油[ 1] ,山苍子油为淡黄色到棕黄色油状液体 ,柠檬醛是其主要成分占 60% ～ 80%,最高可达 90%,是
合成香料及制药工业重要的中间体 [ 2] .对山苍子油进行微胶囊化可以防止精油香气的挥发损失和使赋香更
加稳定 [ 3] .用 β -环糊精作为壁材对山苍子油进行包埋时 ,由于 β -环糊精成膜效果不好[ 4] ,添加乳化剂可
以提高 β -环糊精的成膜性 ,使其更好地对山苍子油进行包埋.所以本文对山苍子进行微胶囊化时 ,对影响
包结工艺条件的因素进行了优化.
许多研究表明 ,山苍子油具有较强的抗氧化活性 ,本文利用 Fenton体系产生羟自由基 ,邻苯三酚自氧化
法产生超氧阴离子自由基 O-2· ,测定了山苍子油清除羟自由基和超氧阴离子自由基 O-2·的能力[ 5, 6] .
1 材料 、试剂与仪器
1.1 实验材料与试剂
山苍子鲜果:购于湖北恩施;β -环糊精 、蔗糖脂肪酸酯 、石油醚 、甲基紫;硫酸亚铁;过氧化氢;氟化钾;
三羟甲基氨基甲烷 -盐酸(Tris-HCl)等.以上试剂均为分析纯.
1.2 仪器
JY92-Ⅱ型超声波细胞粉碎机(宁波), UV755B紫外可见分光光度计(上海分析仪器厂).
2 实验方法
2.1 水蒸汽蒸馏法提取山苍子粗油工艺流程
方法 1:鲜果※样品瓶※蒸馏提取 2次※分离※装瓶 、密封 、冷藏
方法 2:鲜果※研碎※超声波粉碎※蒸馏提取 2次※分离※装瓶 、密封 、冷藏
2.2 山苍子粗油得率计算
计算公式:山苍子粗油得率 =(m2 -m1)/m×100%
式中:m1— 100mL容量瓶重(g);m2—粗油与容量瓶质量(g);m—取样鲜果质量(g).
2.3 山苍子油微胶囊化方法
吸取 0.5mL山苍子油并称重为 W,加入到有 β -环糊精 、蔗糖脂肪酸酯 、水的锥形瓶中.将锥形瓶放在
第 23卷第 1期 湖北民族学院学报(自然科学版) Vol.23 No.1
2005年 3月 JournalofHubeiInstituteforNationalities(NaturalScienceEdition) Mar.2005
恒温磁力搅拌器上搅拌 1h,取出置冰箱中冷藏 24h.使油 、乳化剂 、 β -环糊精充分接触达到饱和.然后用砂
芯漏斗进行真空抽滤 ,用少量水洗涤 ,收集滤渣放入锥形瓶.电热鼓风干燥箱 60℃干燥 ,即得山苍子油包结
物.
表 1 超声波处理对山苍子油得率的影响Tab.1 Theeffectofultrasonicwaveonthe
extractionrateofListeaCubebaoil
处理 时间 /min 得率 /%
方法 1 1.180
方法 2超声波处理 5 1.355
方法 2超声波处理 10 1.405
方法 2超声波处理 15 1.407
方法 2超声波处理 20 1.408
2.4 包结物产率及包结率的测定
将制得的包结物称重为 W1 ,用石油醚洗涤 , 10min后 ,置于电热鼓风干燥箱中 60℃烘干 ,称重洗涤后样
品的重量为 W2 ,计算公式如下:
包结物产率 =W1 /(β -CD加入量 +W+蔗糖脂肪酸酯加入量)×100%
包结率 =(W1 -W2)/W×100%
2.5 羟自由基· OH的产生及清除率的测定
取 3份 150mL蒸馏水分别加入 1.5mL甲基紫溶液 ,用 1mol/LH2SO4溶液调 pH为 3.5后 ,将其均分成
9份装至 100mL锥形瓶中 ,向其中一份边搅拌边加入 1mLH2O2和 0.2mLFeSO4溶液 ,反应 10min后 ,加入 1
滴 KF溶液 ,以消除 Fe3+的干扰 ,以水为参比 ,于 580nm处测吸光度值 ,记为 A1.另一份不加 Fenton试剂 ,测
吸光度值记为 A0 , ΔA=A0 -A1.用 ΔA间接表示 ·OH的生成量 , ΔA越大 , · OH的生成量越多.取 0.1mL粗
油加入到 10mL含 0.1%蔗糖脂肪酸酯的乳化液中.取 5份甲基紫溶液 ,分别加不同体积粗油乳化液 ,于
580nm处测吸光度值 ,记为 A2.· OH清除率 =(A2 -A1)/(A0 -A1)×100%
2.6 超氧自由基清除率的测定
在一系列试管中加 5ml0.05mol/L的 Tris-HCl缓冲液 ,对照组分别加不同体积的粗油乳化液 ,混均在
420nm处测定吸光度 ,记为 A0 ,实验组一分别加不同体积的乳化液并混匀 ,再加入 100μL抗坏血酸溶液 ,待
计时至 5min时 ,立即注入反应体系中 ,混匀以终止反应在 420nm处测定吸光度 ,记为 A1.实验组二不加乳化
液 ,按上述方法终止反应后 ,再加入对应的不同体积山苍子油乳化液并混匀 ,在 420nm处测定吸光度 ,记为
A2[ 7] .抑制率(Y)=(A2 -A1)/(A2 -A0)×100%.
3 结果与分析
3.1 山苍子粗油的提取
山苍子油是一种极易挥发的香精油 ,通过水蒸汽可使山苍子
油从其鲜果中浸提出来.该法提取时间较长 ,粉碎后沸腾历害 ,要
注意控制加热温度 ,见表 1.
由表 1可知超声波粉碎鲜果后 ,粗油得率有所提高 ,粉碎 10
min后 ,粗油得率基本保持稳定.本实验所用山苍子鲜果较嫩 ,采
收时期较早 ,此外提取时可能有部分损失 ,故得油率与有关资料提供的数据 5%相比偏低.
3.2 包结工艺优化
采用正交实验设计法 ,选择搅拌温度 、挥发油(mL)与 β -环糊精(g)的比例 、β -CD(g)与水的比例 、
乳化剂用量为考察因素 ,进行 L9(34)正交试验;以包结物的产率和包结率作为考察指标 ,筛选最佳工艺条件
及参数 ,具体见表 2.
由以上极差分析可以看出 ,若以按产率为指标 ,各因素的影响大小为 C>D>A>B, 即乳化剂的用量对
微胶囊的产率有显著影响 ,这与表 3方差分析的结果相一致 ,达到了极显著水平 ,其最优组合为 A3B3C2D3;
若以包结率为指标 ,各因素的影响大小为 A>B>C>D,即搅拌温度影响最为显著 ,但方差分析显示各因素
影响均未达到显著水平.最优组合为 A3B3C3D3 ,综合考虑包埋率和产率 ,包埋工艺的最佳组合为 A3B3C2D3.
即为搅拌温度 65℃,壁水比 1∶25 ,乳化剂用量为 0.3%,油壁比 1∶4.以上各因素的方差分析见表 3和表 4.
实验发现 ,壁材用量越大越好 ,但壁材用量过高 ,难以形成饱和的包结物 ,不利于搅拌 ,乳化剂用量过高 ,
会使包结物产率下降.搅拌温度也不能太高 ,使山苍子油不能很好地被包结.
本实验与相关资料比较 ,为了更好的包埋山苍子油 ,壁材用量要少 ,同时使用了乳化剂蔗糖脂肪酸酯.
3.3 山苍子油对 ·OH的清除作用
利用 Fenton体系产生 ·OH,添加不同浓度的山苍子油测定其清除率 ,结果见表 5.
87第 1期 程 超等:山苍子油微胶囊化及其抗氧化作用
表 2 β -环糊精为壁材的微胶囊化制备正交实验
Tab.2 Theorthogonalofβ -cycoldextrinaswalmaterialwithmicroen-capsulation
实验号 A搅拌温度 /℃ B壁水比 C乳化剂用量 /% D油壁比 产率 /% 包埋率 /%
1 35 1∶5 0.1 1∶16 74.74 37.52
2 35 1∶15 0.3 1∶8 59.84 78.13
3 35 1∶25 0.5 1∶4 86.75 78.37
4 50 1∶5 0.3 1∶4 88.70 78.94
5 50 1∶15 0.5 1∶16 88.15 44.70
6 50 1∶25 0.1 1∶8 93.19 48.79
7 65 1∶5 0.5 1∶8 93.77 61.33
8 65 1∶15 0.1 1∶4 84.58 82.62
9 65 1∶25 20.3 1∶16 96.56 91.00
产率
K1 64.67 59.26 56.31 57.74
K2 57.48 68.48 82.69 62.75
K3 78.32 72.72 61.47 79.98
R 20.84 13.46 26.38 22.24
包埋
率
K1 73.78 85.74 84.14 86.48
K2 90.01 77.52 81.70 82.27
K3 91.64 92.17 89.56 86.68
R 17.86 14.65 7.86 4.41
表 3 以产率为指标的方差分析
Tab.3 Thevarianceanalysisaccordingtoproductiverate
Source SumofSquares Df MeanSquares F Sig
A 1 730.105 2 865.052 45.777 0.021＊
B 376.306 2 188.153 9.957 0.091
C 2 615.592 2 1 307.796 69.206 0.014＊＊
Eror 37.794 2 18.897
Total 37 328.015 9
注:＊:显著水平 , ＊＊:极显著水平
表 4 以包埋率为指标的方差分析
Tab.4 Thevarianceanalysisaccordingtoocclusionrate
Source SumofSquares Df MeanSquares F Sig
A 585.244 2 292.622 15.705 0.060
B 96.844 2 48.422 2.599 0.278
C 323.231 2 161.615 8.674 0.103
Eror 37.266 2 18.633
Total 6628.536 7 9
表 5 粗油乳化液加入量与 羟自由基抑制率的关系
Tab.5 Therelationofquantityofoilemulsifierofhydroxylradical
油用量 /μL A0 A1 A2 抑制率 /%
100 0.577 0.334 0.431 48.15
300 0.588 0.336 0.489 60.71
500 0.571 0.431 0.517 61.43
700 0.587 0.334 0.511 69.96
900 0.565 0.435 0.534 76.15
由表 5可以看出 ,山苍子油乳化液用量(x, μL)与清除 · OH自由基的能力(y, %)存在一定的线性关
系 ,回归方程为 y=46.97+0.032 6x, r=0.973 6,经 t检验 , t=7.387
88 湖北民族学院学报(自然科学版) 第 23卷
3.4 山苍子油对超氧自由基的清除作用
利用邻苯三酚自氧化法产生超氧阴离子自由基 O-2· ,添加不同浓度的山苍子油测定其清除率 ,结果见表
6.
表 6 粗油乳化液加入量与超氧自由基抑制率的关系
Tab.6 Therelationbetweenquantityofemulsifierandtheeliminationofoxygenradical
油用量 /μL A0 A1 A2 抑制率 /%
100 0.111 0.376 0.483 28.76
300 0.187 0.363 0.570 54.05
500 0.210 0.327 0.470 55.68
700 0.285 0.338 0.410 57.60
900 0.347 0.365 0.384 51.35
由表 6可以看出 ,山苍子油乳化液用量与清除氧自由基的能力存在密切的关系 ,当粗油乳化液用量在
300μL时 ,清除率高于 50%说明山苍子油有较强的清除超氧自由基的能力.但是随着用量的增加 ,清除率有
所降低 ,其原因有待于进一步研究.
4 小结
通过实验可以得出 ,用超声波辅助水蒸汽蒸馏法可以提高山苍子粗油得油率;β -环糊精可以很好的包
埋山苍子油 ,其最佳包埋工艺为:山苍子油与 β -环糊精的用量比为 1mL∶4g;β -环糊精与水的用量比为
1g∶25mL;搅拌温度为 65℃;乳化剂用量为 0.3%.山苍子粗油可以有效的清除羟自由基 、超氧自由基.
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MicroencapsulationofListeaCubebaOilandItsAntioxidationEffect
CHENGChao, QINEn-hua, LAIHong-yan
(ColegeofBioscienceandTechnology, HubeiInstituteforNationalities, Enshi445000, China)
Abstract:TheoiloffreshLitseaCubebawasextractedbywaterstreamevaporationandultrasonicwave.Atthe
sametime, withorthogonalexperimenttheLitseaCubebaoilwasmicroencapsuledbyβ -cyclodextrin.Theantioxi-
dationefectofLitseaCubebaoilwasalsostudied.TheresultsshowedtheLitseaCubebaoilwasmicroencapsuledby
β -cyclodextrinefectively, andtheoptimumconditionswasdeterminedasfolows:theratioofvolatileoiltoβ -
cyclodextrin1mL∶4g, andβ -cyclodextrintowateris1g:25mL, temperatureis65℃, amountofemulsifieris
0.3%.LitseaCubebaoilhasagreatefectontheeliminationoffreeradical.
Keywords:LitseaCubebaoil;β -cyclodextrin;microencapsulation;freeradical
89第 1期 程 超等:山苍子油微胶囊化及其抗氧化作用