海藻酸甜菜汁冻干微胶囊的配方与表征

摘要

众所周知，可再生能源的使用自然资源，成本低，可大量获得，可以开发出对环境影响较小的产品。这项工作的目的是研究在海藻酸盐中封装天然活性成分(甜菜汁)的可能性。根据优化的工艺流程，实现了离子化凝胶法制备冻干甜菜汁的包封。分析了珠子的粒径和形态使用光学显微镜和扫描电镜。红外光谱分析证实甜菜汁与海藻酸盐无反应。XRD表征表明，制备后海藻酸盐的晶态转变为非晶态。此外，对其活性成分在包封状态下的抗自由基活性的研究表明，其可以长期保存，这表明海藻酸盐可以很好地支持甜菜汁(浓缩)的包封、保护和作为各种形式的治疗或膳食补充剂使用。

关键字

海藻酸钠，海藻酸钙珠，离子化凝胶，包封，甜菜汁，抗自由基活性

简介

红甜菜是一种很好的植物，吸引了许多研究领域越来越多的兴趣，比如医学、制药及食品科技[1］．这种植物，通常用作浓缩果汁或粉末[2]由于其营养成分，包括碳水化合物、维生素(C、a、叶酸)、矿物质(钾、镁、铁、硒、铜和磷)和膳食纤维，对健康有广泛的益处。甜菜的健康益处包括治疗贫血、胃肠和泌尿系统疾病、癌症和心脏病。它还有助于改善血液循环，调解呼吸系统问题，帮助皮肤护理和增强免疫系统。这种植物也是甜菜碱的独特来源，甜菜碱是一种新兴的植物营养素[3.]已被证明对人类健康具有实质性的治疗和保护作用，因为它们具有生物活性和完全安全。

红甜菜中甜菜素的抗氧化特性目前正在积极研究中[4-6］．它们似乎具有最高的细胞抗氧化活性[7，8]和极高的自由基清除活性[9]导致生物分子氧化[10］．尽管食用它们是完全安全的，但它们的化学稳定性，因此它们的活性和它们在药品、化妆品或营养药品中的潜在应用将受到严重损害，这取决于植物为提供所需产品所经历的加工操作，这当然会影响产品的符合性和健康特性[10］．据报道[11，12]，红甜菜中甜菜素等天然色素的稳定性受外在因素和内在因素的影响。外在因素包括氧气、温度、pH、光照和化学物质，内在因素主要是酶:b -葡萄糖苷酶、多酚氧化酶(PPOs)和过氧化物酶(PODs)。

为了保存天然来源化合物的化学或生物活性，微胶囊技术可能是一个很好的选择[13能够非常有效地防止过程或环境因素(氧，T，湿度等)，通过提供物理屏障保护活性基底和增加其稳定性。在现有的微胶囊技术中，如喷雾干燥、凝聚[13，14]，凝胶膜中的底物包合是一种特别有趣的方法，使用亲水生物聚合物，如海藻酸钠，由于其高生物安全性，被发现是一种高效的药物输送成膜聚合物[15］．其独特的性质是在非常温和的条件下，通过与Ca+2离子的离子化凝胶形成水不溶性海藻酸钙凝胶，使其可用于各种治疗药物的包封[16-18］．

本研究以氯化钙为交联剂，采用离子化凝胶法制备含海藻酸盐的红甜菜微胶囊，考察冷冻干燥/冻干工艺操作对微胶囊的影响。以迟藤苷含量、稳定性和抗氧化活性为指标，评价各工艺因素的影响。

材料与方法

材料

当地红甜菜的新鲜果汁(pH=7.2)是用Moulinex榨汁机和CENCOM II (Selecta .2)从先前清洗和去皮的小块材料中获得的^®)离心机。使用Chris ALPHA 1-2 LD plus仪器，在-52°C, 0,044 mbar, 48小时冷冻干燥后，得到冻干的粘性固体提取物。海藻酸钠从Fluka购买，作为低分子量聚合物，或根据本文所述的方法从本地海藻马尾藻中提取[19］．生物材料经过消毒，然后按照[20.］．本文中使用的所有其他试剂均为分析级。

甜菜提取物负载海藻酸珠的制备

根据以下实验方案制备含有甜菜汁的海藻酸珠:向20 ml 1% w/v的海藻酸钠水溶液中加入2 g冻干的甜菜汁，在持续搅拌下进行。pH值应保持在5-5.3之间，以防止降解。将得到的溶液滴入200毫升氯化钙中，1% w/v，让珠子在氯化钙中固化₂沐浴20分钟，然后过滤，用蒸馏水清洗。在冷冻干燥状态下，珠子立即用Chris ALPHA 1-2 LD加仪器在-52℃和0.044 mbar条件下冷冻干燥12小时。

分析和表征

SEM分析与微观结构

采用日本Jeol JSM-6360 LV扫描电子显微镜对含红甜菜提取物的自由液体和冷冻干燥形式的海藻酸微胶囊的形态进行了评价。在观察之前，珠子被涂上一层薄薄的金-钯(Au/Pd)。

FTIR和XRD光谱分析

在400 ~ 4000 cm范围内采集不同样品的红外光谱^－1使用Bruker ATR-FTIR Alpha-P仪器。采用Bruker D2相控衍射仪记录x射线衍射谱。

封装率(%)

按式1计算包封率(EY)。

(1）

式中:Cf:封装后的残留浓度，Ci:封装前的初始浓度。在波长λ=535 nm时，用紫外-可见分光光度法测定两种浓度。通过对氯化钙的吸收，绘制校准曲线₂-红甜菜汁。

抗氧化活性

为了研究封装和冷冻干燥形式的甜菜提取物的抗氧化能力，DPPH测定在水体系中按照[21，22稍加修改。将32 mg溶解在1 L 80% HPLC级甲醇中制备DPPH溶液。将1 ml甲醇DPPH溶液(0.1 mM)加入1 ml水提取物(甜菜汁提取物)中，将所得混合物在室温下置于黑暗中保存30分钟。使用Jasco V-630 UV-Vis分光光度计在517 nm处测量吸光度。同样，在甲醇水溶液中制备了含有DPPH的参比样品。抗氧化能力与测定BHT含量有关，BHT含量是本研究的参考化合物。根据公式2计算抑制ARA百分比，并根据标准回归曲线确定等效抗氧化能力值。采用图解法得到各样品提取物的EC50值估计值。(稀释甲醇中的甜菜提取物溶液，进行DPPH测定，发现抑制率为50%)。

（2）

地点:Abs_控制对照试验和Abs吸光度是多少_样本为红甜菜样品的吸光度。

结果与讨论

微粒的形态和大小

为本研究制备的珠子在干燥前后在光学显微镜下观察。用商业海藻酸盐(B.C)制备的湿珠呈球形，并在干燥过程中保持球形(图1A及1B)，但用提取的藻酸盐(B.S)制备的珠子呈拉长状。新鲜的珠子表面光滑，干燥后表面不规则。新鲜的珠子直径约为3毫米，干燥的珠子直径约为1毫米(冻干)。

扫描电子显微镜(SEM)

通过扫描电子显微镜对微珠进行了分析，这种表征方法可以对微珠的形貌和表面进行评价。微胶囊遭受了材料的挤压，用商业海藻酸盐制成的珠子看起来是球形的，但表面非常不规则和粗糙，它们更像一个贝壳，或多或少卷曲在自己身上，里面有一个多孔系统，看起来像海绵(图2A及2B)．

干燥方法对所得珠粒的形态和质地有较大影响。冻干过程中使用的压力是造成微珠表面变形的原因。

红外光谱表征

通过红外光谱的表征，证实了甜菜汁在海藻酸珠中的稳定性。在3288、2940、1594、1406和1033 cm处，海藻酸盐的FTIR光谱显示了-OH拉伸、-CH拉伸、>C=O拉伸、C- h弯曲和C-O-C拉伸的特征波段^－1,分别。在冻干甜菜汁的FTIR光谱中，我们观察到在3300和1620 cm处oh基团的振动拉伸和NH变形(伯胺)^－1［23］．从配方珠子中获得的光谱表明，甜菜汁和海藻酸盐在几乎相同的波数下存在两个特征波段。值得注意的是，在通过冻干干燥的情况下，海藻酸盐和甜菜汁的所有特征带都存在，这证实了温度和压力没有touché海藻酸盐的性质或活性成分。

从这些结果可以推断，甜菜汁和海藻酸盐两种材料之间没有发生反应，它们保留了主要的官能团，证实了甜菜汁的包封性和其原始状态的保存(图3)．

x射线衍射表征

x射线衍射可以突出海藻酸钠粉末和海藻酸珠粉末之间的结构差异。海藻酸钠的x射线衍射谱在2θ=18.5°、19.5°、24.5°(图4)．海藻酸珠的x射线衍射谱在2θ=19°处有一个宽峰(图5)．

通过比较XRD的结果，可以观察到其衍射图样有了明显的变化。海藻酸钠图显示了一定程度的结晶度，因为珠子呈现出几乎无定形的结构。

在海藻酸珠中出现宽峰可能是由于离子交联增加了海藻酸链的结合，从而扭曲了结晶区域。衍射线的增大和测量强度的减小表明晶体尺寸的净减小。这表明用离子化凝胶法制备珠的过程中发生了晶态的变化。

DPPH法测定抗自由基能力

采用DPPH法测定海藻酸珠、冻干甜菜汁和BHT的抗自由基活性。结果显示为直线(图6及7)．我们的提取物的抗自由基活性表现为IC₅₀，该提取物具有最低的IC₅₀发挥最强大的反激进活动(表1)．

表1。集成电路₅₀甲醇提取物和水提取物的BHT值。

表2表明随着时间的推移，珠子提取物与IC保持良好的活性₅₀约0.142 mg/ml, 0.152 mg/ml和0.162 mg/ml分别为7天，30天和60天。根据这些结果可以得出结论，海藻酸盐是一种生物聚合物，可以为甜菜汁的微胶囊化提供支持。

表2。集成电路₅₀珠子提取物的价值。

结论

本研究研究了甜菜汁在海藻酸盐中的包封。对于冻干的珠子，可以获得小于1毫米大小的珠子。红外光谱证实了两种材料的稳定性，证实了甜菜汁的封装及其在原始状态下的保存。用自由基DPPH还原法对珠粒提取物的抗自由基活性进行了研究，结果表明，随着时间的推移，珠粒提取物的抗自由基活性保持良好。结果表明，海藻酸盐是甜菜汁的良好载体。因此，这些胶囊可以作为食品、医疗等领域某些应用的替代品。

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