微胶囊化是利用一种或多种成膜性高分子原料或加聚物包裹目标物质的微型修饰技术，其产品直径在1～5 000 μm之间。已经报道了几种用于微胶囊化黄酮类化合物的方法，包括喷雾干燥法、复合凝聚法和锐孔-凝固浴法等。锐孔-凝固浴微胶囊化是壁材与芯材混合液经锐孔处理后与凝固剂之间的物理和化学作用引起的。乳清蛋白作为干酪加工过程中的副产物，具有极高的营养价值和多种功能特性。将乳清蛋白的成膜性与凝胶特性相结合，可以用于一些特定物质的包埋。β-乳球蛋白是主要的乳清蛋白成分及主要的胶凝剂。乳清蛋白的物理化学性质表明它们可能适合开发pH值敏感的水凝胶以控制生物活性物质的输送。
关于热诱导的聚合乳清蛋白（PWP）作为唯一壁材对活性物质的包埋，在现有文献中较少报道，PWP对黄酮类化合物微胶囊化的相关研究更是鲜见。贵州省发酵工程与生物制药重点实验室，贵州大学酿酒与食品工程学院的孙亚利、周文美和黄永光*等人以PWP作为唯一壁材通过锐孔-凝固浴法制备苦荞黄酮微胶囊的工艺，并对苦荞黄酮微胶囊的表征、热稳定性、在胃肠道中的缓释性等理化特性进行分析，考察PWP作为微胶囊唯一壁材的可能性，旨在探究一种微胶囊化的新型壁材并为苦荞黄酮微胶囊的研究和开发提供一定的理论基础。
1 芯壁比对苦荞黄酮微胶囊包埋率的影响
结果显示，1∶7、1∶8、1∶9及1∶10处理组分别与对照组（1∶6）有极显着差异（P＜0.01）。当芯壁比范围为1∶6～1∶9 时，包埋率呈逐渐增大的趋势，当芯壁比超过1∶9时，包埋率呈下降趋势。综上，确定芯壁比1∶9较为适宜。
2 CaCl2质量分数对苦荞黄酮微胶囊包埋率的影响
结果显示，CaCl2作为苦荞黄酮微胶囊的凝固剂，其质量分数对产品效果有不同程度的影响。经差异性分析，1.4%、1.6%及1.8%处理组分别与对照组（CaCl2质量分数1.0%）有极显着差异（P＜0.01），1.2%处理组与对照组无显着差异。当CaCl2质量分数较低时（＜1.4%），产品表面黏性较大，分散性较差，容易黏成团，不易成形；CaCl2质量分数偏高时（＞1.4%），产品表层快速凝固，外层结构致密，凝固剂不能很好地向内层扩散，导致内层固化不充分，产品皮层偏薄，效果不佳。综上所述，制备苦荞黄酮微胶囊时，CaCl2质量分数为1.4%最佳。
3 搅拌时间对苦荞黄酮微胶囊包埋率的影响
结果显示，包埋率随着对芯材与壁材混合液搅拌时间的不同呈先上升后下降的趋势。经差异性分析，40、50、60 min及70 min处理组分别与对照组（搅拌时间30 min）有极显着差异（P＜0.01）。在30～50 min时，随着混合液搅拌时间的延长，包埋率有所增加，当搅拌时间达到50 min时，出现包埋率随时间延长而下降的趋势。选择50 min为最佳搅拌时间。
4 苦荞黄酮微胶囊工艺的响应面试验优化
4.1 响应面模型及方差分析
回归模型中，通过F检验分析各自变量对响应值的影响是否显着，P值越低，显着性越高。结果显示，以微胶囊包埋率为响应值时，交互项AC、BC对结果表现为显着（P＜0.05）；一次项（A、B、C）、二次项（A2、B2、C2）及交互项AB均对结果有极显着影响（P＜0.01）；在各因素交互作用下，对苦荞黄酮微胶囊包埋率的影响大小依次为芯壁比×CaCl2质量分数＞芯壁比×搅拌时间＞CaCl2质量分数×搅拌时间；就各因素而言，对苦荞黄酮微胶囊包埋率的影响大小顺序为搅拌时间＞CaCl2质量分数＞芯壁比。
该回归模型中P值小于0.0001，表现为极显着，失拟项不显着（P=0.8226＞0.05），R2为0.989 9，大于0.95，R2Adj为0.976 9，可见该模型与实际实验拟合程度较佳，误差小，可用于PWP制备苦荞黄酮微胶囊包埋率的理论预测。
4.2 各因素间交互作用响应面分析
由图4可得，在各自变量的实验范围内存在最大值，即微胶囊包埋率最高。根据响应面与等高线图特性观察可知，芯壁比与CaCl2质量分数之间交互作用对包埋率的影响极显着，等高线图表现为椭圆形且曲面弯曲程度大、曲线陡；芯壁比与搅拌时间之间及CaCl2质量分数与搅拌时间之间的交互作用对包埋率的影响显着，等高线图表现为椭圆形，弯曲程度相对较小，坡度相对较缓。
5 验证实验
利用Design-Expert 8.0.6分析软件求得PWP制备苦荞黄酮微胶囊的最佳工艺参数为芯壁比1∶9.24（g/g）、CaCl2质量分数1.43%、搅拌时间52.23 min，得苦荞黄酮微胶囊包埋率为92.964 8%。实际操作时，根据所得最佳工艺参数进行3 次平行验证实验，测得实际微胶囊包埋率为92.85%，同预测值的误差为0.12%。实际值与预测值接近，说明该响应面所得最佳工艺参数稳定可靠。
6 苦荞黄酮微胶囊理化性质分析
6.1 微胶囊包埋率、载药量及水分含量的测定
使用PWP作为壁材料微胶囊化苦荞黄酮，其包埋率高达92.85%，载药量为9.29%，水分质量分数为7.10%。每日摄入2 g该苦荞黄酮微胶囊产品即可有针对性的显着提高我国部分人群的黄酮摄入水平。将该微胶囊产品添加入食品中，还可作为辅料生产功能性食品，供人们日常食用。
6.2 微胶囊形态分析
按照最佳工艺制备的苦荞黄酮微胶囊，呈现为圆整的球形状态，粒径分布比较集中，平均粒径为（1708.67±309.32）μm。由图5a可以看出，微胶囊的形态良好，大小均一，乳白色，具有淡淡的乳香味，无不良感官性状，符合微胶囊制备要求。由图5b、c可知，其表面均匀疏松多孔。
6.3 苦荞黄酮微胶囊的红外光谱分析
由图6A可知，由于苦荞黄酮结合的糖上—OH的存在及黄酮自身含有许多酚羟基，在3 439.86 cm-1处有—OH缔合而成的宽而强的特征峰，在2 930.18、1 399.63 cm-1处有较强的—CH2和—CH3伸缩振动，说明饱和碳上存在的氢较多，在1 645.20 cm-1处为C＝C的伸缩振动，1 160.74 cm-1处为羟基的弯曲振动，1 073.46 cm-1和1 013.65 cm-1处分别出现了C—O—C反对称及对称的伸缩振动峰。
根据图6B红外光谱分析可得，同图6A相比，保留了苦荞黄酮的特征峰，只是在3 407.22、2 940.79 cm-1处的吸收峰强度减弱；1 073.46 cm-1和1 013.65 cm-1处C—O—C反对称及对称的伸缩振动峰消失。
如图6C所示，其主要特征峰有3419.09 cm-1处的反对称伸缩振动，2 978.40、1 537.93 cm-1和1 156.29 cm-1处的对称伸缩引起的强度较弱的窄峰，以及弯曲振动引起的，在1 406.31 cm-1处的一个特征峰。分析图6可得，PWP苦荞黄酮微胶囊红外图谱中并未出现芯材与壁材中没有的特征吸收峰，即在包埋过程中并未生成其他的化学键，仅为芯材与壁材间的静电相互作用，而非化学反应。
6.4 DSC分析
由图7可知，PWP囊壁及其苦荞黄酮微胶囊的玻璃态转变温度分别为139.61 ℃和152.06 ℃，热分解温度分别为140.04 ℃和153.52 ℃。即在室温下PWP苦荞黄酮微胶囊可保持在稳定的玻璃态，微胶囊分子表现为低流性，产品不会发生形态结构的变化，产品囊壁的通透性较小，可有效保证芯材的性质稳定，防止营养流失。同时有利于产品的保藏，延长保质期，提高产品品质。
6.5 模拟体外胃肠道消化缓释实验
设计苦荞黄酮微胶囊体外模拟胃肠道消化时间为10h（胃排空时间4 h、小肠排空时间6 h）。由图8可知，在模拟体外胃液消化的4 h中，苦荞黄酮释放率随时间的延长而缓慢增大，最终在胃液中的释放率仅为15.75%，释放较少；当苦荞黄酮微胶囊产品处于模拟体外小肠液中时，仅在1 h内释放率就上升了50.24%（P＜0.01），并在小肠液中4h内快速释放（P＜0.01），5～6 h趋于平缓（P＞0.05）并释放完全。
以上表明在模拟体外胃肠液消化4 h后，微胶囊囊壁逐渐降解，限制芯材释放速率的障碍逐渐消失，向外扩散速率增大，最终在小肠内全部释放。综上，PWP作为苦荞黄酮微胶囊的壁材，可有效保护苦荞黄酮的生物活性，满足苦荞黄酮微胶囊所应具备的特性，切实提高苦荞黄酮在人体中的利用率。
结 论
利用锐孔-凝固浴法以热诱导的PWP作为唯一壁材，苦荞黄酮为芯材制备了苦荞黄酮微胶囊。在单因素试验基础上，采用响应面试验对制备工艺进行优化，得到最佳工艺参数为芯壁比1∶9.24（g/g）、CaCl2质量分数1.43%、搅拌时间52.23 min，微胶囊包埋率达到92.85%，载药量为9.29%，水分质量分数为7.10%。由PWP为壁材制备的苦荞黄酮微胶囊产品呈圆整的球形状态，形态良好，大小均一，乳白色，具有淡乳香味，无不良感官性状。扫描电镜结果显示微胶囊表面疏松多孔且分布均匀。
红外光谱分析表明，苦荞黄酮可被热诱导的PWP有效包埋，且芯材与壁材间不发生化学反应，保证了苦荞黄酮的天然性与完整性。苦荞黄酮微胶囊具有良好的热性质，其玻璃态转变温度为152.06 ℃，高于常温，可在常温贮藏使用。使用PWP作为微胶囊化的壁材料可有效保护苦荞黄酮免受胃液的破坏并在肠道中完全释放。实验表明热诱导的PWP可以作为苦荞黄酮壁材使用，所得苦荞黄酮微胶囊成球性较好，具有良好的缓释性及定向释放性，切实提高了人体对黄酮的利用率；乳清蛋白作为干酪加工过程中的副产物，生物效价高，是一种优质的蛋白质来源，对其进行热诱导用于微胶囊的制备，降低成本、解决环境污染问题的同时，赋予了产品更高的营养价值，因此，PWP有作为新型食品微胶囊壁材的极佳潜质。
