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缓释型茶树精油-壳聚糖微胶囊的制备、表征及体外释放规律

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-10-25
核心提示:茶树精油(Melaleuca alternifolia)来源于白千层属灌木的叶子,桃金娘科,主要含有由单萜、倍半萜烯及其含氧化合物组成的萜类化合物,具有抗菌、抗炎、抗癌、驱虫和杀虫等功效。由于茶树精油具有广谱抑菌性、抗氧化性及独特的风味,已经作为天然保鲜剂广泛应用到食品保鲜技术领域。
   茶树精油(Melaleuca alternifolia)来源于白千层属灌木的叶子,桃金娘科,主要含有由单萜、倍半萜烯及其含氧化合物组成的萜类化合物,具有抗菌、抗炎、抗癌、驱虫和杀虫等功效。由于茶树精油具有广谱抑菌性、抗氧化性及独特的风味,已经作为天然保鲜剂广泛应用到食品保鲜技术领域。
 
  滁州学院生物与食品工程学院,滁州市食品加工研究院,安徽省热敏性物料加工工程技术中心的龙 门、冯 超、詹 歌*等人以茶树精油为功能性成分,通过采用离子凝胶法制备茶树精油-CS微胶囊,研究茶树精油微胶囊的结构和功能特性,并通过构建4 种不同的食品模拟体系,建立茶树精油微胶囊在不同食品模拟体系中的释放模型,以期为茶树精油在食品非热杀菌的应用中提供技术支持。
 
  1、制备条件对茶树精油微胶囊粒径和包埋率的影响
 
  随着CS与TPP质量比的增加,即体系中TPP含量逐渐降低,茶树精油的包埋率先缓慢增加,然后显着降低(P<0.05);对应的微胶囊粒径呈先降低后增加的趋势。
 
  随着茶树精油添加量的增加,茶树精油的包埋率呈显着先增加后降低的趋势(P<0.05);而对应的微胶囊的粒径则相反,呈先降低后增加的趋势。因此可以看出,适量的茶树精油对提高微胶囊包埋率以及降低微胶囊粒径有明显促进作用。
 
  2、茶树精油微胶囊制备工艺优化
 
  响应面试验结果
 
  不同处理组中茶树精油添加量和CS与TPP质量比对茶树精油微胶囊的粒径(Y1)和精油包埋率(Y2)均有明显的影响。
 
  茶树精油微胶囊制备工艺验证
 
  综合上述试验结果,以茶树精油微胶囊的包埋率最大值及粒径最小值为目标值,对构建的二次回归方程进行优化后得到,当CS与TPP质量比5.27∶1、精油添加量11.28 mg/mL时,茶树精油微胶囊存在最小的粒径为0.77 μm,以及最大的包埋率为52.00%。调整CS与TPP质量比5.30∶1、精油添加量11.30 mg/mL进行验证实验,得到茶树精油微胶囊的粒径为(0.74±0.03)μm,包埋率为(53.15±0.32)%,与理论值相对误差小于5%。说明该工艺准确可靠,可以用于茶树精油微胶囊的生产加工。
 
  3、茶树精油微胶囊结构表征
 
  微胶囊的粒径范围在0.2~2.3 μm之间,且呈正态分布。与文献报道的微胶囊粒径大小形状存在差异的原因主要是载体、活性成分及交联剂的相互作用不同导致的。其中,茶树精油微胶囊的粒径70%左右分布在0.3~0.6 μm区间。说明通过优化试验得到的茶树精油微胶囊颗粒分布均匀,该工艺能有效均匀地完成对茶树精油的包埋。
 
  4、茶树精油微胶囊功能性分析
 
  体外杀菌作用
 
  随着贮藏时间的延长,茶树精油在贮藏0~9 d内对大肠杆菌的杀灭作用逐渐降低,并在第9天时无杀灭作用;而对于茶树精油微胶囊,在贮藏0~15 d内,其杀菌作用从2.27(lg(CFU/g))降低至1.89(lg(CFU/g))。对于金黄色葡萄球菌,茶树精油在贮藏第6天即丧失杀灭作用,而茶树精油微胶囊在贮藏0~15 d内,对金黄色葡萄球菌的杀灭作用从1.89(lg(CFU/g))降低至1.32 (lg(CFU/g))。说明微囊化处理能有效维持茶树精油的体外杀菌能力。
 
  体外抗氧化作用
 
  随着贮藏时间的延长,茶树精油对DPPH自由基的清除能力不断降低,在贮藏至第15天时,该清除能力从初始的72.75%降低至21.5%;而茶树精油微胶囊随着贮藏时间的延长,对DPPH自由基的清除能力不断增加,并且在贮藏至第6天时,茶树精油微胶囊对DPPH自由基的清除率大于茶树精油。
 
  5、茶树精油微胶囊体外释放规律
 
  在不同种类的食品模拟体系中,微胶囊中的茶树精油释放率大致相同,均表现为在0~20 min均能够快速释放,在释放20~30 min后变缓并逐渐稳定。其中,茶树精油微胶囊在高水分活度模拟体系(T1)中有最大的释放速度及释放率,在该体系中释放20 min后,释放率可超过50%,随着时间继续延长至30 min后,茶树精油的释放率达到55.7%。其次为高醇溶液食品模拟体系(T2)和水分活度为0.6~0.7的食品模拟体系(T3),在30 min后茶树精油的释放率分别为50.2%和43.2%。另外,在脂肪类食品模拟体系(T4)中释放速率及释放率最低,30 min中体系中茶树精油的释放率仅为37.3%。
 
  结 论
 
  以TPP为交联剂,通过离子凝胶法可以有效制备茶树精油-CS微胶囊。茶树精油添加量和CS与TPP质量比对微胶囊粒径和茶树精油的包埋率有显着影响,但是二者对粒径和包埋率无显着交互作用。通过响应面试验优化得到CS与TPP质量比5.30∶1、茶树精油添加量11.30 mg / m L 时,茶树精油微胶囊的粒径最小为(0.74±0.03)μm,包埋率最大为(53.15±0.32)%。
 
  制备的茶树精油微胶囊有稳定但不均一的结构,微胶囊的粒径范围在0.2~2.3 μm之间,且呈正态分布。微囊化工艺可以明显提高茶树精油的稳定性,表现为茶树精油微胶囊在0~15 d时,有稳定的体外杀菌性和抗氧化性。
 
 
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