肉豆蔻精油微胶囊化及其稳定性研究

吴邦富 董绪燕 邓乾春 从仁怀 魏芳 陈洪 吕昕 臧茜茜 黄凤洪

摘 要：目的：肉豆蔻精油因刺激性气味及易挥发的特点限制了其在食品中的应用，为提高肉豆蔻精油的适用性，利用喷雾干燥技术制备肉豆蔻精油微胶囊。方法：以辛烯基琥珀酸淀粉酯/麦芽糊精（OSA/MD）为复合壁材制备微胶囊，采用气相色谱—质谱联用（GC-MS）法测定了包埋前后肉豆蔻精油的成分组成及相对含量，并对微胶囊稳定性进行考察。结果：制备的肉豆蔻精油微胶囊包埋率和保留率分别达到99.28%和88.15%，且40℃时保持稳定。结论：以辛烯基琥珀酸淀粉酯/麦芽糊精（OSA/MD）为复合壁材，利用喷雾干燥技术制备肉豆蔻精油微胶囊包埋效果好，且稳定性得到明显提高。

关键词：肉豆蔻精油;气相色谱—质谱联用;微胶囊;储藏稳定性

肉豆蔻作为一种药食两用的植物，在中医中具有归脾胃，温中行气，涩肠止泻等功效，主要用于脾胃虚寒、久泻不止、脘腹胀痛，食少呕吐等症[1]。同时，从肉豆蔻中提取的精油还是一种国际上应用广泛的天然香料，被我国《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》（GB 2760—2014）收录作为允许使用的食品用天然香料，广泛应用于各种烘焙食品、糖果、布丁、肉类、香肠、调料以及饮料等食品加工中[2]。另外，肉豆蔻精油具有良好的抑菌效果，可以作为高效、安全的天然食品防腐保鲜剂使用，应用前景广泛[3]。但肉豆蔻及其精油具有刺激性气味，稳定性和水溶性差，在制剂中易挥发，性质不稳定，遇光、热易氧化分解，从而严重影响了肉豆蔻的功效[4]。目前对于肉豆蔻精油包埋技术的研究主要使用β-环糊精分子包合法[5-7]，杨红艳等[8]对饱和水溶液法、研磨法、超声法3种β-环糊精包合方法进行了比较，发现使用饱和水溶液法效果最好。这种方法虽然制备条件温和，工序简单，精油在制备过程中比较稳定，但依然存在精油载荷率偏低、包封效率不高的问题，且不利于工业化生产。本文采用乳化、喷雾干燥法制备出肉豆蔻精油微胶囊，并对其热稳定性进行考察，提高了肉豆蔻挥发油的利用率和稳定性，为肉豆蔻精油的应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 試验材料与试剂

肉豆蔻精油，江西安邦药业有限公司;辛烯基琥珀酸淀粉酯，宜瑞安（国民淀粉）食品配料有限公司;麦芽糊精，DE值5-20，山东西王糖业有限公司;α-松油醇标准品（质量纯度≥98.5%），Sigma-Aldrich公司;正己烷（色谱纯），Thermo Fisher公司;实验用水为Merk Milli-Q超纯水。

1.2 试验仪器与设备

7890A-5795C气相色谱—质谱联用仪，美国Agilent公司;7890A气相色谱仪，美国Agilent公司;MTV-100多管漩涡混合仪，杭州奥盛仪器有限公司;IKA T25高速剪切机，德国IKA公司;Nano DeBee微射流高压均质机，美国Nano DeBee公司;YC-1800喷雾干燥机，上海雅程仪器设备有限公司;ZRD-7080鼓风干燥箱，上海智诚分析仪器制造有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 肉豆蔻精油成分分析

（1）试样制备：称取肉豆蔻精油样品100mg于离心管中，加入10mL正己烷，振荡溶解均匀，用0.22μm聚氟乙烯滤膜过滤后，取500μL于进样瓶中进行气相色谱—质谱联用仪分析。（2）色谱条件：色谱柱：HP-5MS 5% phenyl Methyl siloxane弹性石英毛细管柱（250μm×30m，0.25μm）;进样口温度260℃;程序升温40℃保持1min，然后以5℃/min升温到220℃，保持1min;载气为高纯氦气，流量1.0μL/min;进样量1μL;分流比为80∶1;质谱∶电子轰击（EI）电离源，70eV;离子源温度230℃，四级杆温度150℃;质量扫描范围m/z 50～450。（3）数据检索：检索谱库为NIST谱库，采用面积归一化的方法测定鉴定物质的峰面积，并以鉴定物质的峰面积计算相对含量。

1.3.2 肉豆蔻精油α-松油醇含量分析

（1）标准溶液配制：精密称取α-松油醇标准品100mg，用正己烷溶解并定容至10mL棕色容量瓶中，得到10mg/mL的标准储备液。再将其依次稀释，最终得到10、5、2、1、0.5、0.1mg/mL的标准工作溶液。（2）测定：取适量α-松油醇标准液或待测液经0.22μm滤膜过滤后，取500μL进气相色谱仪测定。（3）色谱条件：色谱柱：Agilent HP-55% Phenyl Methyl Silox弹性石英毛细管柱（250μm×30m，0.25μm）;其他条件与 1.3.1中气相色谱条件一致。

1.3.3 肉豆蔻精油微胶囊的制备 称取32g辛烯基琥珀酸淀粉酯溶于蒸馏水中，近沸水预糊化10min，冷却至室温，磁力搅拌下加入21g麦芽糊精。充分溶解后加入16g肉豆蔻精油，再加入蒸馏水使体积达到100mL。溶液恒温后10 000r/min高速剪切1min，在40MPa条件下均质2个循环，得到稳定乳液，进行喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度110℃、进料蠕动泵转速18r/min、喷雾压力0.3MPa。干燥好的粉末样品用密封袋装好，置于4℃冰箱中低温保藏。

1.3.4 微胶囊包埋率和保留率的测定 本试验以α-松油醇含量来评价精油微胶囊的包埋率和保留率。（1）总精油中α-松油醇含量：称取0.5g粉末，加入2.5mL超纯水，涡旋5min，使壁材溶解，包埋精油溶出，再加入2.5mL正己烷，涡旋5min萃取总精油，4 000r/min离心，取上清，过膜后上气相分析，利用α-松油醇标准工作曲线计算含量。（2）表面精油α-松油醇含量：称取0.5g粉末，加入2.5mL正己烷，涡旋5min，萃取表面精油静置分层后取上清，过膜后上气相分析，利用α-松油醇标准工作曲线计算含量。（3）加标回收试验：微胶囊粉末0.5g，往其中加入20mg的α-松油醇内标物，分别测定加标和不加标的粉末中目标物的含量，重复3次。按式（1）、（2）计算精油微胶囊包埋率和保留率。

包埋率（%）=总精油α-松油醇含量-表面精油α-松油醇含量总精油α-松油醇含量×100（1）

保留率（%）=样品中实际α-松油醇含量样品中理论α-松油醇含量×100（2）

1.3.5 储藏稳定性 取洁净铝制小盒，置于105℃烘箱中，斜盖支于盒边，加热1h，取出放在干燥器内，冷却0.5h，称量，重复干燥至前后质量差不超过2mg，即为恒重。精确称取5.000g肉豆蔻精油（或微胶囊粉末2.000g）放入铝制小盒中，置40℃干燥箱中，瓶盖斜支于盒边，每隔2h将小盒盖好取出，放入干燥器内冷却至恒重，分析精油成分和α-松油醇含量变化，每组3个平行。样品在烘箱中随加热时间剩余质量百分率按照式（3）计算。

剩余质量百分率（%）=不同加热时间样品质量初始样品质量×100（3）

2 结果与分析

2.1 肉豆蔻精油成分分析

由表1可知，GC-MS共鉴定出肉豆蔻精油中14种化合物，占总峰面积的91.54%，其中主要成分为单萜烯类和酚醇类物质，如α-蒎烯（35.48%）、3-烯丙基-6-甲氧基苯酚（18.28%）、α-松油醇（12.84%）等，达到了挥发油总量的66.6%。

2.2 肉豆蔻精油微胶囊的包埋率和保留率

2.2.1 α-松油醇线性关系 以α-松油醇标准溶液浓度为横坐标，样品峰面积为纵坐标绘制标准曲线（图1）。α-松油醇标准曲线回归方程：Y=2 185X-325.9，R2=0.999。α-松油醇标准品溶液在0～10mg/mL内线性关系良好。同时，加标回收率为109.16%，RSD=0.52%（n=3），回收率良好。

2.2.2 微胶囊中α-松油醇含量及包埋率和保留率 精油微胶囊的包埋率和保留率是评定精油微胶囊产品包埋效果的重要指标。精油微胶囊产品的包埋率高则裸露于微胶囊表面的精油就少，微胶囊化效率高。精油微胶囊产品的保留率越高，则芯材精油在制备过程中损失就越少，产品中的精油包埋量就越高。肉豆蔻精油经过乳化、喷雾干燥之后得到的微胶囊颗粒细腻，水分低，分散性良好。从表2可以看出，包埋后的精油微胶囊包埋率达到了99%以上，说明包埋效果非常好。而总的α-松油醇含量也達到了理论含量的88.15%，说明大部分的精油在包埋过程中都被完好地保留了下来。部分精油则可能是由于在整个乳化及加热过程中不可避免的因机械搅拌作用或加热而挥发，从而造成精油的损失。

2.2.2 微胶囊中α-松油醇含量及包埋率和保留率 精油微胶囊的包埋率和保留率是评定精油微胶囊产品包埋效果的重要指标。精油微胶囊产品的包埋率高则裸露于微胶囊表面的精油就少，微胶囊化效率高。精油微胶囊产品的保留率越高，则芯材精油在制备过程中损失就越少，产品中的精油包埋量就越高。肉豆蔻精油经过乳化、喷雾干燥之后得到的微胶囊颗粒细腻，水分低，分散性良好。从表2可以看出，包埋后的精油微胶囊包埋率达到了99%以上，说明包埋效果非常好。而总的α-松油醇含量也达到了理论含量的88.15%，说明大部分的精油在包埋过程中都被完好地保留了下来。部分精油则可能是由于在整个乳化及加热过程中不可避免的因机械搅拌作用或加热而挥发，从而造成精油的损失。

2.3 肉豆蔻精油微胶囊的热稳定性

2.3.1 肉豆蔻精油及其微胶囊的热稳定性 肉豆蔻精油及其微胶囊在40℃烘箱中连续放置12h，精油质量逐渐减少，最后剩下粘度极大的黄色硬膜，而微胶囊粉末未见明显变化。从图3可以看出，在刚开始的2h内，精油迅速挥发，剩余质量降至55.70%，其后速率缓慢。而包埋后的肉豆蔻精油质量在12h连续加热过程中未见明显质量变化，保持在99%以上。因此，微胶囊化后的肉豆蔻精油的热稳定性得到显著提高。

2.3.2 肉豆蔻精油及包埋精油成分含量的变化 由表3可以看出，12h后肉豆蔻精油主要成分发生明显变化，保留时间在12min以前的所有成分均已挥发或由于受热遭到破坏，而包埋后的精油（表4）在连续加热12h后主要成分基本维持不变，说明包埋后的精油成分更加稳定，不易受外界环境影响。由图4可知，加热条件下未包埋的精油中α-松油醇损失显著，从127.96mg/g减少到63.98mg/g，减少了50%，而包埋后精油α-松油醇只减少了5%左右。加热过程中精油中低沸点的成分损失比高沸点损失的速度更快，而相对含量较高、沸点高的成分，虽然也有损失，但损失速度比较慢，从而在剩余成分中的相对含量反而比之前更高。其他更高沸点成分，如黄樟素等，由于相对含量本身就比较低，加热过程中又有部分损失，故相对含量变化不大。

3 结论

本研究以辛烯基琥珀酸淀粉酯/麦芽糊精为复合壁材，利用喷雾干燥法制备肉豆蔻精油微胶囊，其精油包埋率及保留率分别达到99.28%和88.15%，包埋效果好，明显高于传统的β-环糊精分子包合法。喷雾干燥法微囊化工艺过程简单，在短时间内完成了对热敏性物料的包埋，非常利于工业化生产，同时制备的肉豆蔻精油微胶囊热稳定得到明显提高。该方法解决了肉豆蔻精油稳定性和水溶性差，在制剂中易挥发，性质不稳定，遇光、热易氧化分解的问题，为肉豆蔻精油进一步产品开发、应用及生产提供了研究基础。◇

参考文献

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[8]杨红艳，王国炳，林三清.β-环糊精包合肉豆蔻挥发油的工艺研究[J].中国药业，2009，18（7）：30-31.