武汉轻工大学食品科学与工程学院的毛莹、帅晓艳和何静仁*等人以葡萄皮提取物中的花色苷为芯材，以海藻酸钠为壁材，采用内源乳化法制备湿态花色苷微胶囊，再考察喷雾干燥工艺对微胶囊化湿态花色苷的影响，比较分析花色苷微胶囊化前后对其光照、温度、胃肠消化稳定性的影响，旨在为提高花色苷类功能性食品的稳定性研究开发提供理论依据。
一、喷雾干燥单因素试验结果
1.1 加热器温度对花色苷微胶囊粒径及包埋率的影响
低温喷雾干燥参数设置中，在进料速率12 r/min、真空压力0.03 MPa的条件下，加热器温度对花色苷微胶囊平均粒径及包埋率的影响结果显示，花色苷微胶囊平均粒径随温度的升高而先减后增，包埋率呈下降趋势，包埋率随温度变化波动较小则主要考虑粒径变化。加热器温度为120 ℃时微胶囊平均粒径达到最小值552.3 nm，包埋率为75.4%，此时进出料口温度分别为70.2、64.8 ℃，此后平均粒径随加热器温度的上升而增大。确定喷雾干燥法制备花色苷微胶囊的最佳加热器温度为120 ℃。
1.2 进料速率对花色苷微胶囊粒径及包埋率的影响
低温喷雾干燥参数设置中，在真空压力0.03 MPa、加热器温度120 ℃的条件下，进料速率对花色苷微胶囊平均粒径及包埋率的影响结果显示，花色苷微胶囊的平均粒径随进料速率的增加而先减后增，包埋率呈下降趋势，综合粒径和包埋率的变化趋势及波动性，选择主要参考平均粒径。进料速率达到12 r/min时，平均粒径达到最小值571.5 nm，包埋率为77.3%，之后平均粒径随着进料速率的增加而增大。确定喷雾干燥法制备花色苷微胶囊的最佳进料速率为12 r/min。
1.3 真空压力对花色苷微胶囊粒径及包埋率的影响
低温喷雾干燥参数设置中，在加热器温度120 ℃、进料速率12 r/min的条件下，真空压力对花色苷微胶囊平均粒径及包埋率的影响结果显示，花色苷微胶囊的平均粒径及包埋率均随真空压力的增加而先减后增，综合粒径和包埋率的变化趋势及波动性，选择主要参考平均粒径。在0.03 MPa时，其平均粒径仅为560.1 nm，包埋率为74.3%，之后平均粒径随真空压力的升高而变大；真空压力太大则超出囊壁承压范围致使囊壁破碎，芯材流出。确定喷雾干燥法制备花色苷微胶囊的最佳真空压力为0.03 MPa。
二、喷雾干燥正交试验结果
结果显示，影响因素的主次顺序为加热器温度＞进料速率＞真空压力。最优方案为A2B2C2，即加热器温度120 ℃、进料速率12 r/min、真空压力0.03 MPa。经实验验证，以最优条件进行喷雾干燥时，花色苷微胶囊的平均粒径仅为558.2 nm，包埋率为75.12%，优于其他方案组。
三、花色苷微胶囊的形态及粒径大小
3.1 花色苷微胶囊的形态
由图4可知，喷雾干燥的花色苷微胶囊分布均匀、颗粒完整，呈现圆形外部结构并且有不同尺寸的附聚物，具有喷雾干燥粉末的特征。部分微胶囊会存在表面开裂、凹痕或形状不规则的情况，可能与样品的水分含量、操作温度、进料速率有关。
3.2 花色苷微胶囊的粒径
喷雾干燥的花色苷微胶囊呈粉末状，圆球度好，大小均一，粒径分布均匀，平均粒径可达到558.2 nm（图5）。综上可知，喷雾干燥法有利于制备胶囊化产品，制备所需时间较短能避免样品受热时间过长，并且可有效降低微胶囊的粒径大小，使粒径分布更为集中。
四、花色苷微胶囊的紫外-可见光谱特征
由图6可知，超声波破碎处理的花色苷微胶囊及花色苷样品在542 nm波长处有最大的光谱吸收峰，在花色苷最大吸收区域465～550 nm波长范围内符合花色苷的可见光吸收特性，此时花色苷微胶囊包埋率为75.12%，表明花色苷很好地包裹于微胶囊内，基本无损失。未破碎处理的花色苷微胶囊在可见光吸收区有较小的特征峰。结合花色苷微胶囊的形态观察及粒径结果表明，基于内源乳化法的微胶囊化包埋花色苷是一种技术可行且有效的方法。
五、光照对花色苷微胶囊稳定性影响
结果显示，光照3 h和5 h，花色苷微胶囊的保存率分别为93.8%和82.1%，花色苷的保存率分别为80.0%和63.7%，可见花色苷微胶囊的光稳定性要明显高于花色苷，表明以海藻酸钠为壁材的内源乳化法制备微胶囊可有效保护花色苷芯材；避光保存5 h，花色苷和花色苷微胶囊的保存率分别为78.6%和91.4%，结果表明微胶囊化可提高花色苷的保存率。
分别比较花色苷和花色苷微胶囊在光照和避光条件下的保存率，发现光照能加速花色苷的降解，而微胶囊化可增强花色苷对光照的耐受力，提高其稳定性。以光照时间为横坐标，－ln（Ct/C0）为纵坐标回归拟合直线，光照对花色苷和花色苷微胶囊的降解结果显示，通过线性回归分析可知－ln（Ct/C0）与时间呈良好的线性关系，花色苷和花色苷微胶囊的光照降解动力学均符合一级动力学反应，其降解动力学参数结果显示，相较于避光状态，在光照条件下花色苷和花色苷微胶囊的一级反应速率常数k均增大，且半衰期均减小，表明花色苷在光照条件下不稳定，避光状态更利于保存。在光照和避光条件下，花色苷微胶囊的半衰期比花色苷的半衰期长，说明微胶囊化的花色苷由于壁材的保护作用未直接暴露于光照而更加稳定， 进一步表明基于内源乳化法的微胶囊化包埋花色苷具有可行性。
六、温度对花色苷微胶囊稳定性影响
结果显示，花色苷和花色苷微胶囊在高温下均发生了不同程度的热降解。高温加热1 h，花色苷保存率急速降低；90 ℃加热2.5 h，其保存率仅为53.3%。高温加热1.5 h花色苷微胶囊保存率逐渐降低；90 ℃加热2.5 h，其保存率为74.7%。由此可知，随着加热时间和温度的增加，相较于微胶囊化花色苷，花色苷的热降解更加显着，即高温状态微胶囊化的花色苷的热稳定性更高。在贮存花色苷及其微胶囊化样品时应避免高温。
以加热时间为横坐标，－ln（Ct/C0）为纵坐标回归拟合直线，通过线性回归分析，可以得知 －ln（Ct/C0）与时间呈良好的线性关系，花色苷和花色苷微胶囊的光照降解动力学均符合一级动力学反应，其降解动力学参数结果显示，随温度的升高，花色苷和花色苷微胶囊的一级反应速率常数k均增大，而半衰期均减小，表明花色苷及花色苷微胶囊在高温状态下热稳定性下降且热降解速率快；在相同温度条件下，花色苷微胶囊的热降解速率常数k（0.040 938）比花色苷k（0.077 732）小，而半衰期（16.93 h）比花色苷的半衰期（8.92 h）大，说明微胶囊化的花色苷在高温状态下比花色苷更稳定，同时体现出基于内源乳化法的微胶囊化包埋花色苷的有效性。
七、花色苷微胶囊在模拟人胃肠消化环境中的稳定性
结果显示，花色苷、花色苷微胶囊经过人工模拟胃液的消化后，均发生了不同程度的降解。经过2 h胃液消化后，花色苷和花色苷微胶囊的保存率分别为45.3%、83.7%，在人工模拟胃液的酸性条件下，壁材结构稳定能更好的保护芯材，故微胶囊化的花色苷稳定性更高，有更好的缓释效果。
结果显示，当样品经过胃消化2 h后，样品的保存率趋于稳定，因此以胃消化2 h后的去酶样品作为模拟肠消化的初始样品，经过4 h人工模拟肠道消化，此时人工模拟肠液pH 6.8。结果显示，花色苷和花色苷微胶囊在人工模拟肠道环境中发生显着降解，2 h胃消化和4 h肠消化后，花色苷和花色苷微胶囊的保存率分别为0.9%、24.4%，说明微胶囊化对花色苷有较好的控释性能，可抑制花色苷的降解，随着消化时间的延长，花色苷的释放率明显增加。
通过分析上述实验可知，花色苷及微胶囊化的花色苷在胃环境（pH 2.0）中稳定性较强，保存率较高；由于肠液呈弱酸偏碱性（pH 6.8），花色苷及微胶囊化的花色苷的结构发生变化，而胃液和肠液中的其他物质如胃蛋白酶和胰蛋白酶等对花色苷的稳定性影响不大。实验结果表明，在人工模拟胃、肠液中花色苷微胶囊的稳定性均高于花色苷。
通过比较花色苷微胶囊化前后的光照、温度和人工模拟胃肠液的稳定性，微胶囊化的花色苷的稳定性明显优于花色苷。基于内源乳化法，以海藻酸钠为壁材的保护作用，再结合喷雾干燥微胶囊呈粉末状、质地细腻、流动性好、结构致密的优良特性，在一定程度上隔绝了花色苷与外界环境的接触，延缓了花色苷的释放时 间。在实际生产过程中，喷雾干燥可以连续进料、生产效率高且节约成本，适合大规模的连续化生产。
结 论
本实验以海藻酸钠为壁材，采用内源乳化法制备湿态花色苷微胶囊，再考察喷雾干燥工艺对微胶囊化湿态花色苷的影响，通过单因素、正交试验获得喷雾干燥花色苷微胶囊的最佳工艺参数为加热器温度120 ℃、进料速率12 r/min、真空压力0.03 MPa，花色苷微胶囊的平均粒径为558.2 nm，包埋率为75.12%。
研究结果表明，微胶囊化前后花色苷的光降解稳定性均符合一级反应动力学方程，在避光条件下较光照条件下的保存率更高；且花色苷微胶囊稳定性在光照和避光贮藏条件下均高于花色苷。微胶囊化前后花色苷的热降解稳定性也符合一级反应动力学方程，其保存率均随温度升高而降低，但花色苷微胶囊的温度稳定性高于花色苷。在人工模拟胃肠液中花色苷微胶囊的稳定性均高于花色苷。综上可知，内源乳化法结合喷雾干燥法制备花色苷微胶囊可有效提高花色苷的光照、温度、胃肠消化稳定性。
