高粱多酚微胶囊制备及其理化性质相关性

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.240066

摘要/Abstract

摘要：

高粱作为一种重要的粮食作物，其多酚有着重要的生物活性。且其活性成分具有诸多潜在的健康益处，通过微胶囊包埋技术，可提高高粱多酚的稳定性及作用功效。本研究以高粱多酚为目标活性成分，采用海藻酸钠溶液制备高粱多酚微胶囊。并对其进行单因素正交试验、热重测定以及高粱多酚释放率测定测试。通过单因素正交试验得出，当氯化钙的质量分数为2.5%时，海藻酸钠质量分数为2.25%，高粱多酚质量分数为0.3%，包埋时间为0.5 h，壳聚糖质量分数为1.5%时，微胶囊包埋率可达87.19%。本研究结果显示，多酚是影响包埋率的最主要因素，其次是壳聚糖，而海藻酸钠、氯化钙和包埋时间的影响相对较小。在最优组合条件下所制备的微胶囊的具有更紧致的包埋结构，且包埋效果良好。微胶囊在肠液中释放所需时间更短，比在胃液中更高效，最高释放率为83.16%。这种较快的释放能够有效防止高粱多酚在体内释放过程中发生变化，并提高人体对活性物质的利用率。高粱多酚微胶囊化可为高粱的深加工及后续性质研究提供科学依据。

关键词: 高粱, 多酚, 微胶囊, 正交

Abstract:

Sorghum polyphenols， as a natural active ingredient， have many potential health benefits. Through microcapsule embedding technology， the stability and efficacy of sorghum polyphenols can be improved. The study targets sorghum polyphenols as the active ingredient， uses sodium alginate solution to prepare sorghum polyphenol microcapsules， and conducts single factor orthogonal experiments， thermogravimetric analysis， and determination of sorghum polyphenol release rate. Through single factor investigation and orthogonal test combination， it is found that when the mass fraction of calcium chloride is 2.5%， the mass fraction of sodium alginate is 2.25%， the mass fraction of sorghum polyphenols is 0.3%， the embedding time is 0.5 h， and the mass fraction of chitosan is 1.5%， the embedding rate of microcapsules could reach 87.19%. The results show that polyphenols are the most important factor affecting the embedding rate， followed by chitosan， while sodium alginate， calcium chloride， and embedding time has relatively small effect. The microcapsules prepared under the optimal combination conditions have a tighter embedding structure and good embedding effect. The release time of microcapsules in intestinal fluid is shorter and more efficient than in gastric fluid， with a maximum release rate of 83.16%. This rapid release can effectively prevent changes in sorghum polyphenols during the release process in the body and improve the utilization rate of active substances by the human body. The microencapsulation of sorghum polyphenols can provide scientific basis for the deep processing and subsequent property research of sorghum.

Key words: Sorghum, Polyphenols, Microcapsules, Orthogonal method

中图分类号:

O636

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图/表 6

表1 试验因素水平表

Table 1 Factors and levels of test

Level	w（sodium-alginate）/%	w（CaCl₂）/%	w（chitosan）/%	Embedding time/h	w（sorghum polyphenols）/%
1	2.25	2	1	0.2	0.3
2	3	3	2	1	0.25
3	1.75	2.5	1.5	0.5	0.35

表2 正交设计试验结果

Table 2 The results of response surface design test

No.	w（sodium alginate）/%	w（sorghum polyphenols）/%	w（chitosan）/%	w（Call₂）/%	Embedding time/h	EE/%
1	1	3	1	1	1	81.18
2	1	2	2	2	2	83.72
3	1	1	3	3	3	87.19
4	2	3	2	3	3	81.14
5	2	2	3	1	2	86.13
6	2	1	1	2	1	84.86
7	3	3	3	2	3	81.87
8	3	2	1	3	2	80.09
9	3	1	2	1	1	85.27
k1	84.03	81.40	82.04	84.19	83.62
k2	84.04	83.31	83.38	83.48	82.24
k3	82.41	85.77	85.06	82.80	82.41
R	1.63	4.37	3.02	1.39	1.21

图1 高粱多酚微胶囊光学（A）和SEM（B-E）图像

Fig.1 Optical （A） and SEM （B-E） images of microencapsulation of sorghum polyphenols

图2 高粱多酚微胶囊和高粱多酚TGA分析a.Sorghum polyphenols microcapsules； b.Sorghum polyphenols

Fig.2 TGA analysis of sorghum polyphenols microcapsules and sorghum polyphenols

图3 高粱多酚微胶囊体外释放曲线a.Sorghum polyphenol microcapsules under simulated gastric juice； b.Sorghum polyphenol microcapsules under simulated intestinal fluid； c.Tea polyphenol microcapsules under simulated gastric juice； d.Tea polyphenol microcapsules under simulated intestinal fluid

Fig.3 In vitro release curves of sorghum polyphenol microcapsules

图4 高粱多酚质量分数变化下微胶囊芯材量结果

Fig.4 Results of microcapsule core material quantity under changes in sorghum polyphenol mass fraction

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