劉 歡 夏光輝 何文兵 張 雯 王冰玉

羧甲基殼聚糖／海藻酸鈉包埋檸檬醛精油微球制備工藝優(yōu)化及其性能分析

劉 歡 夏光輝 何文兵 張 雯 王冰玉

（通化師范學(xué)院長(zhǎng)白山食品工程研究中心；通化師范學(xué)院制藥與食品科學(xué)學(xué)院，通化 134000）

以羧甲基殼聚糖和海藻酸鈉為壁材制備檸檬醛微球，考察了羧甲基殼聚糖、氯化鈣和海藻酸鈉濃度對(duì)檸檬醛微球包埋率的影響。采用響應(yīng)面法優(yōu)化檸檬醛微球包埋工藝，并進(jìn)一步對(duì)其性能進(jìn)行分析。研究結(jié)果表明，適量的羧甲基殼聚糖、氯化鈣和海藻酸鈉能較好形成檸檬醛微球；微球的優(yōu)化工藝參數(shù)分別為羧甲基殼聚糖質(zhì)量濃度3.5 g／L、氯化鈣質(zhì)量濃度4.5 g／L和海藻酸鈉質(zhì)量濃度8.5 g／L，此時(shí)包埋率值為81.79%。檸檬醛微球性能研究表明，其具有控釋和抗油脂氧化性能；外觀呈圓型，乳白色半透明狀，表面平滑有光澤；紅外光譜證實(shí)檸檬醛精油被完好包裹在微球內(nèi)部。由此可見，微球化有效提高檸檬醛精油的穩(wěn)定性和利用率。

羧甲基殼聚糖 海藻酸鈉 檸檬醛精油 微球 性能

檸檬醛精油是一種具有強(qiáng)烈檸檬香氣和風(fēng)味的天然香料物質(zhì)，被廣泛用于食品添加劑、保鮮劑、飲料和化妝品中［1，2］。但檸檬醛精油化學(xué)性質(zhì)極其不穩(wěn)定，容易揮發(fā)和被氧化，導(dǎo)致失去其原有的功能活性［3］。目前，研究人員利用微膠囊化技術(shù)，使封裝在天然材料中檸檬醛精油具有較好的緩釋性和穩(wěn)定性，從而擴(kuò)大檸檬醛的應(yīng)用范圍［4］。

復(fù)凝聚法是制備微囊或微球的常用方法，一般使用海藻酸鈉、殼聚糖等天然高分子材料作為壁材，它們通過(guò)靜電作用形成復(fù)雜空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，將生物活性物質(zhì)封裝在其內(nèi)部［5］。海藻酸鈉是天然的陰離子多糖化合物，與多價(jià)陽(yáng)離子（如Ca2+）交聯(lián)形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生具有良好相容性和電離子敏感性的水凝膠微球［6］。但海藻酸鹽微球凝膠強(qiáng)度低，尺寸和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，嚴(yán)重影響了對(duì)活性物質(zhì)的緩釋效果。目前，利用海藻酸鹽與殼聚糖及其衍生物正、負(fù)電荷吸引形成聚電解質(zhì)膜，可以改善海藻酸鹽微球的結(jié)構(gòu)，提高其對(duì)活性物質(zhì)的控釋作用和穩(wěn)定性［7］。

羧甲基殼聚糖是含有豐富羧基和氨基的一類殼聚糖衍生物，比殼聚糖具有更好的生物相溶性，與Ca2+也能交聯(lián)形成水凝膠微球，對(duì)活性物質(zhì)具有很好的吸附性和控釋作用［8］。韓曉娜等［9］制備不同取代度的O-羧甲基殼聚糖，與海藻酸鈉混合后滴入CaCl2溶液中制備微球，與海藻酸鈉微球相比，羧甲基殼聚糖／海藻酸鈉微球的強(qiáng)度和穩(wěn)定性有所增加，pH值敏感性有所加強(qiáng)。聞燕等［10］以CaCl2為交聯(lián)劑制備了一系列羧甲基殼聚糖／海藻酸鈉水凝膠，紅外光譜研究發(fā)現(xiàn)羧甲基殼聚糖／海藻酸鈉中氨基和羧基基團(tuán)結(jié)構(gòu)受pH值變化所影響。因此，在海藻酸鹽中加入羧甲基殼聚糖，即有效加強(qiáng)海藻酸鹽水凝膠微球的機(jī)械強(qiáng)度，又可提高其穩(wěn)定性和控釋性，在活性物質(zhì)的微膠囊化上具有良好的發(fā)展前景［11］。本試驗(yàn)以羧甲基殼聚糖和海藻酸鈉為壁材、CaCl2為交聯(lián)劑，采用復(fù)凝聚法制備檸檬醛水凝膠微球（以下簡(jiǎn)稱檸檬醛微球），進(jìn)一步對(duì)檸檬醛微球性能進(jìn)行初探，為檸檬醛微球的研制提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

檸檬醛精油（純度≥95%）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；羧甲基殼聚糖（羧化度≥80.0%）：浙江澳興生物科技有限公司；海藻酸鈉：北京康普匯維科技有限公司；氯化鈣：天津市科歐化學(xué)試劑有限公司；無(wú)水乙醇：天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-2600型紫外可見分光光度計(jì)：日本島津公司；SPX-250型恒溫恒濕培養(yǎng)箱常州諾基儀器有限公司；SMZ1500（CCD）型體視顯微鏡：日本尼康儀器有限公司；Nicolet iS50（Smart iTR diamond ATR）型傅里葉紅外光譜儀：美國(guó)賽默飛世爾科技公司。

1.3 方法

1.3.1 微球制備方法

稱取一定質(zhì)量的羧甲基殼聚糖和一定質(zhì)量的氯化鈣，將羧甲基殼聚糖溶解于20 mL 60℃蒸餾水中，使其完全溶解，溶解后的狀態(tài)為透明液體，然后加入氯化鈣于溶液中，均質(zhì)5 min，形成壁材溶液。

稱取一定質(zhì)量的海藻酸鈉充分溶解于20 mL蒸餾水中，將0.6 mL的檸檬醛加入到海藻酸鈉溶液中（現(xiàn)用現(xiàn)配），均質(zhì)10 min，形成檸檬醛和海藻酸鈉混合溶液。

用注射器將混合溶液以每秒鐘1滴的速率滴入到壁材溶液中，半封閉靜置12 h。用95%乙醇溶液清洗已固化后的檸檬醛微球，去除雜質(zhì)。放入干燥器中，干燥至微球表面沒(méi)有殘余的溶液為止，得到檸檬醛水凝膠微球成品，置于稱量瓶中保藏。

1.3.2 檸檬醛含量測(cè)定

1.3.2.1 最大吸吸光譜

取0.5 mL的檸檬醛精油溶于5 mL 95%乙醇溶液中，充分混合均勻，再移入25 mL容量瓶中，用95%乙醇溶液定容。利用紫外-可見光進(jìn)行光譜掃描，確定檸檬醛乙醇溶液的最大吸收光譜值。當(dāng)檸檬醛乙醇溶液的最大吸光度值為0.116時(shí)，檸檬醛乙醇溶液吸收光譜λ值為242 nm。

1.3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定

分別取不同體積的檸檬醛精油溶于5 mL 95%乙醇溶液中，充分混合均勻，再移入25 mL容量瓶中，用95%乙醇溶液定容，形成0、4、8、12、16，20、24、28、32μL／mL檸檬醛乙醇溶液，用95%乙醇溶液為空白，測(cè)定吸光度值（A），繪制出檸檬醛乙醇溶液的標(biāo)準(zhǔn)曲線。用吸光度值（y）對(duì)檸檬醛乙醇溶液濃度（x，μL／mL）進(jìn)行線性回歸分析，得回歸方程y＝0.003x-0.001，R2＝0.999。

1.3.3 微球包埋率測(cè)定

稱取0.1 g檸檬醛微球于研缽中，加入10 mL 95%乙醇溶液，研磨至檸檬醛微球全部破碎，將混合液全部放入離心機(jī)中，2 000 r／min離心10 min，取上清液倒入25 mL容量瓶，定容至25 mL，以乙醇溶液為空白，測(cè)定吸光度的值，根據(jù)回歸方程計(jì)算檸檬醛濃度。計(jì)算檸檬醛的包埋率見公式。

式中：Y1為包埋率／%；p0為加入檸檬醛體積濃度／μL／mL；p1為微球內(nèi)部的檸檬醛體積濃度／μL／mL。

1.3.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.4.1 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

分別以不同的羧甲基殼聚糖質(zhì)量濃度（2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5 g／L）、氯化鈣質(zhì)量濃度（2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0 g／L）、海藻酸鈉質(zhì)量濃度（3.75、5.00、6.25、7.50、8.75、10.00 g／L）為單因素進(jìn)行試驗(yàn)，考察一種單因素對(duì)微球包埋率影響時(shí)，其他各因素分別為羧甲基殼聚糖質(zhì)量濃度3.0 g／L、氯化鈣質(zhì)量濃度3.0 g／L、海藻酸鈉質(zhì)量濃度7.5 g／L。

1.3.4.2 優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)

以單因素試驗(yàn)為基礎(chǔ)，采用Design-Expert 8.0.6軟件數(shù)據(jù)分析，建立Box-Betoken數(shù)學(xué)模型，試驗(yàn)因素為羧甲基殼聚糖質(zhì)量濃度（X1）、氯化鈣質(zhì)量濃度（X2）和海藻酸鈉質(zhì)量濃度（X3），微球包埋率（Y）作為指標(biāo)進(jìn)行分析，試驗(yàn)因素水平、變化值及編碼見表1。

表1 試驗(yàn)因素水平編碼表

1.3.5 微球緩釋性能的測(cè)定

1.3.5.1 微球保留率的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取1 g檸檬醛精油和檸檬醛含量相同的微球放于稱量瓶中，貯存在相對(duì)濕度為90%和溫度為20℃恒溫恒濕箱中，每隔15 d稱量樣品質(zhì)量。計(jì)算檸檬醛微球和檸檬醛保留率見公式。

式中：Y2為檸檬醛保留率／%；m貯為貯存一定時(shí)間樣品質(zhì)量／g；m初為貯存前樣品質(zhì)量／g。

1.3.5.2 檸檬醛微球釋放的分析方法

利用Avrami′s方程對(duì)檸檬醛微球釋放過(guò)程進(jìn)行分析［12］，計(jì)算見公式。

1.3.6 微球抗油脂氧化性能的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取1 g檸檬醛精油和檸檬醛含量相同的微球放入1 kg大豆油中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍A存在相對(duì)濕度為90%和溫度為60℃恒溫恒濕箱中，每隔1 d取樣，大豆油為空白對(duì)照。根據(jù)GB／T 5538—2005《動(dòng)植物油脂過(guò)氧化值測(cè)定》測(cè)定大豆油的過(guò)氧化值（POV）。

1.3.7 微球結(jié)構(gòu)的測(cè)定

采用帶Smart iTR diamond ATR附件的傅里葉紅外光譜儀對(duì)檸檬醛精油、羧甲基殼聚糖、海藻酸鈉、羧甲基殼聚糖／海藻酸鈉微球、羧甲基殼聚糖／海藻酸鈉檸檬醛微球的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。取少量的以上樣品于金剛石ATR模塊表面上，保證樣品完全覆蓋光路表面，在600～4 000 cm-1掃描。紅外光譜圖使用OMNIC9和OMNIC Specta進(jìn)行分析。

1.3.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

每組試驗(yàn)重復(fù)3次，其結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差，采用SPSS19.0軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析（ANOVA），用Duncan′s新復(fù)極差法進(jìn)行顯著性分析，檢驗(yàn)其差異顯著性；工藝優(yōu)化采用響應(yīng)面法，用Design-Expert 8.0.6 軟件數(shù)據(jù)分析；采用Origin 8.0 作圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 羧甲基殼聚糖濃度對(duì)檸檬醛微球包埋率的影響

試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。從圖1可知，羧甲基殼聚糖濃度對(duì)包埋率的影響存在顯著性差異（P＜0.05）。隨著羧甲基殼聚糖濃度的增加，包埋率先增加后減??；當(dāng)羧甲基殼聚糖質(zhì)量濃度為4.0 g／L時(shí)，包埋率最大值為66.69%；隨后包埋率緩慢變小。因?yàn)樵陟o電作用下，羧基與鈣離子配位形成微球框架，氨基再與海藻酸鈉形成聚電解質(zhì)膜，羧甲基殼聚糖濃度越高，形成微球框架越結(jié)實(shí)，壁膜結(jié)構(gòu)越致密，芯材被包裹也越嚴(yán)實(shí)，但當(dāng)羧基過(guò)多時(shí)，游離的陰離子破壞原有致密結(jié)構(gòu)，芯材從內(nèi)部擴(kuò)散出來(lái)［13］。

圖1 不同羧甲基殼聚糖濃度對(duì)檸檬醛包埋率的影響

2.1.2 氯化鈣濃度對(duì)檸檬醛微球包埋率的影響

試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。從圖2可知，氯化鈣濃度對(duì)包埋率的影響存在顯著性差異（P＜0.05）。隨著氯化鈣的增加，包埋率先增加后減??；當(dāng)氯化鈣質(zhì)量濃度為4.5 g／L時(shí)，包埋率達(dá)到最大為64.20%；隨后包埋率變小。因?yàn)殁}離子濃度越高提供陽(yáng)離子越多，微球離子間交聯(lián)越密集，但鈣離子過(guò)多破壞了微球框架結(jié)構(gòu)，形成非球型，也影響羧甲基殼聚糖和海藻酸鈉聚電解質(zhì)膜的形成速度，芯材透過(guò)微球擴(kuò)散出來(lái)［14］。

圖2 不同氯化鈣濃度對(duì)檸檬醛包埋率的影響

2.1.3 海藻酸鈉濃度對(duì)檸檬醛微球包埋率的影響

試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。從圖3可知，海藻酸鈉濃度對(duì)包埋率的影響存在顯著性差異（P＜0.05）。隨著海藻酸鈉的增加，包埋率增加；當(dāng)海藻酸鈉質(zhì)量濃度為10 g／L時(shí)，包埋率達(dá)到最大為83.61%。因?yàn)楫?dāng)海藻酸鈉濃度低時(shí)，羧甲基殼聚糖與海藻酸鈉形成的聚電解質(zhì)膜過(guò)薄，機(jī)械強(qiáng)度較低，對(duì)芯材阻止能力較差［15］。

圖3 不同海藻酸鈉濃度對(duì)檸檬醛包埋率的影響

2.2 包埋工藝優(yōu)化

2.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)以檸檬醛微球包埋率（Y，%）作為指標(biāo)，以羧甲基殼聚糖質(zhì)量濃度（X1，g／L）、氯化鈣質(zhì)量濃度（X2，g／L）和海藻酸鈉質(zhì)量濃度（X3，g／L）為試驗(yàn)因素，建立檸檬醛微球包埋工藝的Box-Behnken數(shù)學(xué)模型，試驗(yàn)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 工藝優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果

2.2.2 方差分析及回歸方程的建立

檸檬醛微球包埋率的二次回歸模型方差分析結(jié)果見表3。由表3可知，回歸模型，P＝0.000 1＜0.01，說(shuō)明二次回歸模型極顯著；F失＝2.21，P ＝0.229 3＞0.05，失擬項(xiàng)不顯著；模型的相關(guān)系數(shù)R2為0.990 5，預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值之間具有高度的相關(guān)性。由此可知，二次回歸模型在顯著水平時(shí)不失擬，回歸模型與實(shí)際情況擬合性好，可以用此模型來(lái)分析和預(yù)測(cè)檸檬醛微球包埋率試驗(yàn)中。

表3 二次回歸模型方差分析

以檸檬醛微球包埋率為（Y）值，以羧甲基殼聚糖質(zhì)量濃度（X1，g／L）、氯化鈣質(zhì)量濃度（X2，g／L）和海藻酸鈉質(zhì)量濃度（X3，g／L）為試驗(yàn)因素，通過(guò)二次回歸分析對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合，確立檸檬醛包埋率的最優(yōu)擬合二次多項(xiàng)式方程：Y＝-460.243+229.09X1+39.515X2+7.046X3-26.115X12-3.85X1X2-2.332X1X3-5.295X22+2.724X2X3-0.62X23

2.2.3 工藝優(yōu)化及驗(yàn)證

對(duì)二次回歸模型方程進(jìn)行優(yōu)化驗(yàn)證，檸檬醛微球包埋率的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果：檸檬醛微球包埋率（Y）的最大預(yù)測(cè)值為82.26%，此時(shí)3個(gè)因素水平分別為羧甲基殼聚糖質(zhì)量濃度（X1）3.67 g／L、氯化鈣質(zhì)量濃度（X2）4.44 g／L 和海藻酸鈉質(zhì)量濃度（X3）8.57 g／L。將優(yōu)化試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果修正為羧甲基殼聚糖質(zhì)量濃度（X1）3.5 g／L、氯化鈣質(zhì)量濃度（X2）4.5 g／L 和海藻酸鈉質(zhì)量濃度（X3）8.5 g／L。在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，檸檬醛微球包埋率（Y）值為81.79% 。

2.3 檸檬醛微球性能

2.3.1 緩釋性能

圖4 微球化對(duì)檸檬醛精油保留率的影響

圖5 檸檬醛微球的Avrami′s回歸分析

檸檬醛微球緩釋性能試驗(yàn)結(jié)果見圖4和圖5。由圖4可知，隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)，檸檬醛精油和檸檬醛微膠囊的保留率逐漸減小，檸檬醛精油揮發(fā)速率顯著大于檸檬醛微球（P＜0.05）。當(dāng)貯藏到60 d時(shí)，檸檬醛精油保留率為46%，檸檬醛微球保留率為80.3%，是檸檬醛精油保留率的1.74倍；當(dāng)貯藏到135 d時(shí)，檸檬醛精油保留率為0，說(shuō)明檸檬醛精油已經(jīng)全部揮發(fā)，而檸檬醛微球保留率為59.5%。說(shuō)明微球化明顯降低檸檬醛的揮發(fā)速率，有效保持檸檬醛精油的穩(wěn)定性［16］。

采用控制釋放公式Avrami′s進(jìn)行分析，當(dāng)n＝0.54時(shí)代表的是擴(kuò)散限制動(dòng)力學(xué)反應(yīng)，當(dāng)n＝1代表是一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)。由圖5所示以及檸檬醛和檸檬醛微球的Avrami′s回歸分析可知，檸檬醛精油的釋放機(jī)理參數(shù)（n）為1.295，擬合方程的R2為0.935，釋放速率常數(shù)（k）為0.04；檸檬醛微球的釋放機(jī)理參數(shù)（n）為0.984，擬合方程的R2為0.998，釋放速率常數(shù)（k）為0.014。由此可知，檸檬醛精油的n遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1，檸檬醛微球的n介于0.54與1之間，檸檬醛精油釋放速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于檸檬醛微球，檸檬醛微球釋放反應(yīng)介于擴(kuò)散限制動(dòng)力學(xué)和一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)之間，微球化對(duì)檸檬醛揮發(fā)有明顯限制作用。

2.3.2 抗油脂氧化性能

過(guò)氧化值（POV）評(píng)價(jià)油脂過(guò)氧化程度的一項(xiàng)重要指標(biāo)，其值越小，油脂發(fā)生過(guò)氧化的程度越弱，油脂的穩(wěn)定性越高。試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。由圖6可知，隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)，大豆油的POV逐漸增加；對(duì)照大豆油的POV極顯著高于檸檬醛精油和檸檬醛微球（P＜0.01）；從貯藏時(shí)間8 d以后，檸檬醛精油與檸檬醛微球之間的大豆油POV差異顯著（P＜0.05）。說(shuō)明檸檬醛精油具有較好的抗氧化活性，但其自身性能極其不穩(wěn)定，所以在貯藏后期POV值迅速增加；而檸檬醛微球化后，緩釋效應(yīng)發(fā)揮作用，檸檬醛能持續(xù)抵抗油脂氧化，穩(wěn)定性和利用率得到了提高。由此可見，天然活性成分經(jīng)微膠囊化后，具有較強(qiáng)的抗油脂氧化的能力［17］。

圖6 檸檬醛精油和檸檬醛微球?qū)褂椭趸挠绊?/p>

2.4 檸檬醛微球外觀

在貯藏過(guò)程中檸檬醛微球外觀變化見圖7。從圖7a可以看出，在貯藏前，檸檬醛微球呈圓型，顏色為乳白色半透明狀，表面平滑有光澤，微球平均粒徑在0.7～1.0 mm。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，檸檬醛微球發(fā)生了緩慢的變化，從圖7b可以看出，在貯藏第180天時(shí)，檸檬醛微球一部分仍呈圓型，但體積減小，另一部分發(fā)生了變形，顏色變?yōu)榫€黃色，透明度降低，表面有油性物質(zhì)析出，微球平均粒徑在0.3～0.6 mm。說(shuō)明在長(zhǎng)期貯藏過(guò)程中檸檬醛發(fā)生緩慢釋放，從微球內(nèi)向外擴(kuò)散，再由微球表面揮發(fā)到環(huán)境中，使微球外觀發(fā)生變化。

圖7 檸檬醛微球外觀（×75倍）

2.5 檸檬醛微球結(jié)構(gòu)的測(cè)定

紅外光譜圖見圖8。從海藻酸鈉的譜圖分析可知，1 579.88 cm-1和1 021.51 cm-1附近特征吸峰分別是海藻酸鈉COOH和OH的伸縮振動(dòng)峰；從羧甲基殼聚糖的譜圖分析可知，在1 588.82 cm-1附近特征吸峰和1 047.20～989.70 cm-1分別是羧甲基殼聚糖NH2和OH的伸縮振動(dòng)峰；從羧甲基殼聚糖／海藻酸鈉微球的譜圖分析可知，海藻酸鈉COOH和羧甲基殼聚糖NH2特征峰消失，海藻酸鈉和羧甲基殼聚糖OH特征峰的峰強(qiáng)度大幅度減小；從檸檬醛的譜圖分析可知，1 672.28 cm-1附近特征吸峰和2 849.65～2 971.85 cm-1分別是檸檬醛＝O和CH3的伸縮振動(dòng)峰。從檸檬醛微球的譜圖分析可知，海藻酸鈉COOH和羧甲基殼聚糖NH2特征峰消失，海藻酸鈉和羧甲基殼聚糖OH特征峰消失，檸檬醛特征峰消失。由此可知，羧甲基殼聚糖NH3+和海藻酸鈉COO-之間、Ca2+與O-、COO-之間發(fā)生了靜電作用形成微球，使NH2、COOH基團(tuán)特征峰消失、OH基團(tuán)特征峰減弱；同時(shí)，檸檬醛提供陽(yáng)離子基團(tuán)與O-之間也發(fā)生靜電作用，使OH基團(tuán)特征峰完全消失。靜電作用力形成的微球完好將檸檬醛精油封裝在內(nèi)部，使檸檬醛＝O和CH3基團(tuán)特征峰消失。

圖8 傅里葉紅外光譜圖

3 結(jié)論

3.1 羧甲基殼聚糖、氯化鈣和海藻酸鈉濃度對(duì)檸檬醛微球包埋率影響顯著；隨著羧甲基殼聚糖和氯化鈣濃度增加，包埋率先增加后減??；隨著海藻酸鈉濃度增加，包埋率逐漸增加。表明了在靜電作用下，當(dāng)羧基與鈣離子等量匹配時(shí)，形成結(jié)實(shí)的微球框架，而海藻酸鈉與羧甲基殼聚糖再形成致密的聚電解質(zhì)膜，使微球很好包裹住檸檬醛精油，有效阻止檸檬醛從內(nèi)部向外擴(kuò)散。

3.2 檸檬醛微球包埋率的優(yōu)化試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果：檸檬醛微球包埋率的最大預(yù)測(cè)值為82.26%，此時(shí)3個(gè)因素水平分別為羧甲基殼聚糖質(zhì)量濃度3.67 g／L、氯化鈣質(zhì)量濃度4.44 g／L和海藻酸鈉質(zhì)量濃度8.57 g／L。將優(yōu)化試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果修正為羧甲基殼聚糖質(zhì)量濃度3.5 g／L、氯化鈣質(zhì)量濃度4.5 g／L 和海藻酸鈉質(zhì)量濃度8.5 g／L。在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，檸檬醛微球包埋率值為81.79%。

3.3 穩(wěn)定性測(cè)定結(jié)果表明，在貯藏到135 d時(shí)，檸檬醛精油保留率為0，檸檬醛微球保留率為59.5%，說(shuō)明羧甲基殼聚糖／海藻酸鈉包埋作用明顯降低檸檬醛的揮發(fā)速率；對(duì)檸檬醛微球控釋作用分析發(fā)出，檸檬醛微球釋放機(jī)理參數(shù)（n）為0.984，釋放反應(yīng)介于擴(kuò)散限制動(dòng)力學(xué)和一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)之間，說(shuō)明檸檬醛微球具有緩釋作用；對(duì)照大豆油的POV極顯著高于檸檬醛微球，說(shuō)明檸檬醛能持續(xù)抵抗油脂氧化。由此可見，檸檬醛微球化有效保持檸檬醛精油的穩(wěn)定性和利用率。外觀性能觀測(cè)表明，檸檬醛微球呈圓型，顏色為乳白色半透明狀，表面平滑有光澤；在長(zhǎng)期貯藏過(guò)程中，檸檬醛發(fā)生緩慢釋放，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，檸檬醛微球外觀才發(fā)生明顯改變。紅外光譜分析結(jié)果證實(shí)，檸檬醛微球形成過(guò)程以及檸檬醛精油完全被封裝在微球內(nèi)部。羧甲基殼聚糖和海藻酸鈉能很好形成水凝膠微球，并能將檸檬醛精油完好包裹，確保了檸檬醛的緩釋性和穩(wěn)定性，提高了檸檬醛的利用率。

［1］Choi SJ，Decker E A，Henson L，et al.Inhibition of citral degradation in model beverage emulsions using micelles and reverse micelles ［J］.Food Chemistry，2010，122（1）：111-116

［2］Muriel-galet V，Cerisuelo J P，López-Carballoa G，et al.Evaluation of EVOH-coated PP films with oregano essential oil and citral to improve the shelf-life of packaged salad［J］.Food Cotrol，2013，30（1）：137-143

［3］Djordievic D，Cercaci L，Alamed J.Chemical and physical stability of citral and limonene in sodium dodecyl sulfate-chitosan and gum arabic-stabilized oil-in-water emulsions［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2007，55（9）：3585-3591

［4］Maswal M，Dar A A.Formulation challenges in encapsulation and delivery of citral for improved food quality［J］.Food Hydrocolloids，2014，37（6）：182-195

［5］Lucinda-Silva R M，Salgado H R N，Evangelista R C.Alginate-chitosan systems：in vitro controlled release of triamcinolone and in vivo gastrointestinal transit［J］.Carbohydrate Polymers，2010，81（2）：260-268

［6］Mession J L，Blanchard C，Mint-dah F V，et al.The effects of sodium alginate and calcium levels on pea proteins cold-set gelation ［J］.Food Hydrocolloids，2013，31（2）：446-457

［7］Ceki c′N D，Mili c′J R，Savi c′S D，et al.Influence of the preparation procedure and chitosan type on physicochemical properties and release behavior of alginate-chitosan microparticles ［J］.Drug Development and Industrial Pharmacy，2009，35（9）：1092-102

［8］Teng Z，Luo Y C，Wang Q.Carboxymethyl chitosan-soy protein complex nanoparticles for the encapsulation and controlled release of vitamin D3［J］.Food Chemistry，2013，141（1）：524-532

［9］韓曉娜，黃國(guó)清，肖軍霞.O-羧甲基殼聚糖／海藻酸鈉微球的制備及取代度對(duì)微球溶脹性的影響［J］.中國(guó)食品學(xué)報(bào)，2014，14（10）：67-74

Han Xiaona，Huang Guoqing，Xiao Junxia.Preparation of o-carboxymethyl chitosan／sodium alginate hydrogel beads and the effect of degree of substitution of o-carboxymethyl on the swelling properties of the beads［J］.Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology，2014，14（10）：67-74

［10］聞燕，楊志會(huì).羧甲基殼聚糖／海藻酸鈉水凝膠pH值對(duì)溶脹行為的影響［J］.天津商學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，27（6）：12-16

Wen Yan，Yang Zhihui.Effect of pH value on swelling behavior of carboxymethyl chitosan and sodium alginate hydrogels［J］.Journal of Tianjin University of Commerce，2007，27（6）：12-16

［11］Li X Y，Chen X G，Sun Z W，et al.Preparation of alginate／chitosan／carboxymethyl chitosan complex microcapsules and application in Lactobacillus casei ATCC 393 ［J］.Carbohydrate Polymers，2011，83（4）：1479-1485

［12］Ho B T，Joyce D C，Bhandari B R，et al.Release kinetics of ethylene gas from ethylene-cyclodextrin inclusion complexes［J］.Food Chemistry，2011，129 （2）：259-266

［13］Zhu A M，Chen J H，Liu Q L，et al.Controlled release of berberine hydrochloride from alginate microspheres embedded within carboxymethyl chitosan hydrogels ［J］.Journal of Applied Polymer Science，2011，120（4）：2374-2380

［14］趙武奇，殷涌光，梁歧，等.殼聚糖／海藻酸鈉微球?qū)t景天苷控制釋放的研究［J］.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，28（6）：687-693

Zhao Wuqi，Yin Yongguang，Liang Qi，et al.Controlled release of salidroside from chitosan／alginate microsphere［J］.Journal of Jilin Agricultural University，2006，28（6）：687-693

［15］李強(qiáng)，吳彩娥.殼聚糖／海藻酸鈉制備八角茴香油微膠囊的研究［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2007，38（1）：96-99

Li Qiang，Wu Caie.Study on the productive technology of star aniseed oil microcapsulation with chitosan and alginate［J］.Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery，2007，38（1）：96-99

［16］徐晶，劉歡，夏光輝，等.β-環(huán)糊精包埋檸檬醛微膠囊工藝優(yōu)化及其緩釋性能［J］.食品科學(xué)，2014，35（14）：82-86

Xu Jing，Liu Huan，Xia Guanghui，et al.Process Optimization of Microencapsulation and Controlled-Release Properties on the Citra Oil by β -cyclodextrin ［J］.Food Science，2014，35（14）：82-86

［17］高麗，傅虹飛，崔芳，等.β-谷甾醇微膠囊工藝優(yōu)化及抗油脂氧化研究［J］.食品科學(xué)，2010，31（12）：28-32

Gao Li，F(xiàn)u Hongfei，Cui Fang，et al.Production optimization ofβ-sitosterol microcapsules and their protective effect against lipid oxidation ［J］.Food Science，2010，31（12）：28-32

［18］Ribeiro A J，Silva C，F(xiàn)erreira D，et al.Chitosan-reinforced alginate microspheres obtained through the emulsification／internal gelation technique［J］.European Journal of Pharmaceutical Sciences，2005，25 （1）：31-40.

Process Optimization of Preparation and Properties Analysis of Citral Oil Microsphere Embedded by
Carboxymethyl Chitosan／Sodium Alginate

Liu Huan Xia Guanghui He Wenbing Zhang Wen Wang Bingyu
（Research Center of Changbai Mountain Food Engineering，Department of Pharmaceutics and Food Science，Tonghua Normal University，Tonghua 134002）

In this paper the microspheres of citral oil were prepared of the carboxymethyl chitosan and sodium

alginate as wall materials was studied.The effects of the carboxymethyl chitosan，calcium chloride and sodium alginate on the embedding rate of citral oil were investigated.Quadratic rotary combinational design was applied to optimize the embedding process on the microspheres of citral oil.Their properties were analyzed.The results showed that，moderate carboxymethyl chitosan，calcium chloride and sodium alginate could form the microspheres of citral oil.The optimized conditions were the carboxymethyl chitosan concentration of 3.5 g／L，the calcium chloride concentration of 4.5 g／L，the sodium alginate concentration of 8.5 g／L and the encapsulation yield was81.79%.Meanwhile，the microspheres of citral oil had the properties of controlled release and anti-lipid oxidation.They were around，milky white and translucent.Their appearance was smooth and gloss.It was confirmed that citral oil was well embedded in the microsphere by FTIR.Thus the microsphere method was effective to improve the stability and utilization of citral oil.

carboxymethyl chitosan，sodium alginate，citral oil，microsphere，property

TS221

A

1003-0174（2016）11-0055-08

吉林省科技發(fā)展計(jì)劃（20130522093JH）

2015-03-27

劉歡，女，1981年出生，副教授，食品貯藏與加工