冷冻干燥法茶多酚微胶囊的制备及其在烟用复合咀棒中的应用研究

57《食品工业》2011年第8期1.江西中烟工业有限责任公司技术研发中心 (南昌 330096)；2.黑龙江烟草工业有限责任公司绥化卷烟厂 (绥化 152000)冷冻干燥法茶多酚微胶囊的制备及其在烟用复合咀棒中的应用研究谭明杰1，张春香2摘 要 介绍了冷冻干燥法制备茶多酚微胶囊，并对茶多酚微胶囊的抗氧化特性进行了研究。

通过对微胶囊制备工艺参数的研究得出较优的参数条件：芯材与壁材比例1︰5、均质压力60 MPa 、均质时间6 min 、真空度80 KPa 、冷冻温度-20 ℃、冷冻时间12 min ；在卷烟咀棒上的应用结果表明：含茶多酚0.02%微胶囊的咀棒，对卷烟产品香韵的功效最好。

关键词 冷冻干燥；微胶囊；茶多酚；Studies on Freeze Drying Microencapsulation Technology of TeaPolyphenols and Its Antioxidative EffectTan Ming-jie 1，Zhang Chun-xiang 21.Technology & Research Center of Jiangxi Tobacco Industrial Corporation (Nanchang 330096);2.Suihua Cigarette Factory of Heilongjiang Tobacco Industrial Corporation (Suihua 152000)Abstract This paper studied the freeze drying microencapsulation technology of tea polyphenols and its anti-oxidative effect. More appropriate technological conditions have been determined. Results show that the ration of internal to external capsule 1︰5; the pressure of homogenization is 60 MPa; the time of homogenization is 6 min; the pressure of vacuum is 80 KPa ；the chilling temperature is -20 ℃；the chilling time is 12 min. The antioxidant activity of microencapsulation tea polyphenols was studied and was compared with other antioxidants.Keywords freeze drying; microencapsulation technology; tea polyphenols;茶多酚(tea polyphenols )是茶叶中多酚类物质的总称，包括黄烷醇类、花色苷类、黄酮类、黄酮醇类和酚酸类等[1-2]。

其中以黄烷醇类物质(儿茶素)最为重要。

茶多酚又称茶鞣或茶单宁，是形成茶叶色香味的主要成份之一，也是茶叶中有保健功能的主要成份之一[3-6]。

茶多酚具有很强的消除有害自由基、抗衰老、抗辐射、 抑制癌细胞、抗菌、杀菌、抑制艾滋病病毒等作用，而且对烟民有好处，可以清洗肺部尼古丁[1-7]。

但茶多酚易溶于水，难溶于油，所以目前在食品工业中主要用于水溶性食品的抗氧化。

微胶囊技术，是利用天然的或合成的高分子材料将固体的、液体的，甚至气体的微小颗粒，包埋在微小封闭的微胶囊内，使有效成分以稳定的状态存在，并使其内容物以可控的速率释放的技术[8-9]。

因此，采用微胶囊技术对茶多酚进行包埋处理，可以提高其在油溶性产品中的应用。

在微胶囊生产技术上喷雾干燥是一种比较成熟的技术，然而喷雾干燥技术需要在较高的温度条件下操作[8]，这对于不稳定的芯材尤其不利，一些天然提取物如：茶多酚、黄酮、萜类、甾类等产品易于氧化变质。

因此需要一种在常温或者低温状态下进行微胶囊生产的技术。

冷冻干燥是将待干燥物快速冻结后，再在高真空条件下将其中的冰升华为水蒸气而去除的干燥方法[9]。

由于冰的升华带走热量使冻干整个过程保持低温冻结状态，有利于保留一些生物样品(如蛋白质)的活性。

因此试用冷冻干燥法制备茶多酚微胶囊。

1 材料与方法1.1 材料茶多酚：安徽红星药业提供，含量≥98%；明胶：郑州天顺食品添加剂有限公司；壳聚糖：山东奥康生物科技有限公司，脱乙酰度≥95%；β-环糊精：江苏丰园生物技术有限公司，食品级。

1.2 主要设备冷冻干燥机：自制；高压均质机：美国APV 公司；电子天平：上海良平仪器仪表有限公司。

1.3 试验方法1.3.1 茶多酚微胶囊的制备采用冷冻干燥法，用适量水充分溶解茶多酚，然后将其加入到一定质量分数的β-环糊精饱和水溶液中混合均匀，加入一定质量浓度的明胶溶液，30 min 后，缓慢加入壳聚糖溶液，搅拌均匀，经高压均质机均质均质处理，即制成乳化液。

将乳化液装入培养皿，然后放入冷冻干燥机中冷冻干燥一定时间即制成茶多酚微胶囊[10-12]。

1.3.2 壁材的选择在前期试验的基础上选用β-环糊精∶明胶∶壳聚糖比例为4∶3∶3的复合壁材。

1.3.3 包埋率的测定包埋率：指产品中被包埋的茶多酚含量与产品中实际含有的总茶多酚的量之比。

《食品工业》2011年第8期581.3.4 茶多酚微胶囊在烟用复合咀棒上的应用试验制备不同茶多酚含量的微胶囊(按单只卷烟烟丝重量的0.01%，0.02%，0.04%，0.08%)；组成7人以上的卷烟评吸专家组，对其功效进行评价。

2 结果与分析2.1 芯材与壁材比例对包埋率的影响在均质压力和时间分别为60 MPa 和6 min 、真空度为80 KPa 、冷冻温度-20℃和冷冻时间12 min 条件下，芯材与壁材比例对茶多酚微胶囊包埋率的影响结果如图1所示。

由图1，可以看出随着壁材比例的增大，茶多酚微胶囊的包埋率不断增加。

在芯材与壁材比例达到1︰5以后，包埋率随着芯材与壁材比例的上升速度减慢，但变化不是十分明显。

因此，综合各种因素，芯材与壁材比例为1︰5包埋率最高。

2.2 均质压力对包埋率的影响芯材与壁材比例为1︰5、均质时间为6 min 、真空度为80 KPa 、冷冻温度-20 ℃和冷冻时间12 min 的条件下，均质压力对茶多酚微胶囊包埋率的影响如图2。

图2表明，随着均质压力的上升，茶多酚微胶囊的包埋率不断增加，当均质压力为60 MPa 时，微胶囊的包埋率已达到95%。

从试验效果来看，压力继续增大并不会对包埋率有明显的影响；但会导致分散好乳化液小颗粒又重新聚集，增加了乳化液的不稳定性。

因此，选择均质压力为60 MPa 。

2.3 均质时间对包埋率的影响图1 芯材与壁材比例对包埋率的影响图2 均质压力对包埋率的影响芯材与壁材比例为1︰5、均质压力为60 MPa 、真空度为80 KPa 、冷冻温度-20 ℃、冷冻时间12 min 时，均质时间对茶多酚微胶囊包埋率的影响如图3。

由图3可知，随着均质时间的延长，微胶囊的包埋率在前6 min 增加明显，6 min 之后，包埋率增长缓慢。

但随着均质时间的延长，一方面乳化液温度升高，黏度下降，导致微胶囊稳定性下降；另一方面乳化液微粒子的变化较大，微粒子的不稳定性增加，从而导致微胶囊稳定性的下降。

所以，均质时间为6 min 较为合理。

2.4 真空度对微胶囊特性的影响芯材与壁材比例为1︰5、均质压力为60 MPa 、均质时间为6 min 、冷冻温度-20 ℃及冷冻时间12 min 时，真空度对茶多酚微胶囊包埋率的影响测定结果如图4所示。

由图4可知，真空度处于90 KPa~80 KPa 范围内，茶多酚微胶囊的质量逐渐变好；真空度处于80 KPa~70 KPa 范围内，茶多酚微胶囊的质量开始下降。

试验过程表明：当真空度过低时，微滴乳液中水分挥发效果不佳，颗粒凝聚成团；而当真空度太高时，半固化微乳滴内外压力差增大，内部高压水气会急速冲破壳化的表皮逃逸而出，导致微胶囊颗粒膨胀变大并产生大量孔洞。

因此，为真空度80 KPa 时，茶多酚微胶囊的质量最佳。

2.5 冷冻温度对微胶囊特性的影响芯材与壁材比例为1︰5、均质压力为60 MPa 、均质时间为6 min 、真空度为80 KPa 、冷冻时间12 min 时；冷冻温度对茶多酚微胶囊特性的影响分析结果见图5。

图5表明：冷冻温度在-10 ℃～-15 ℃范围内时，微胶囊产品的质量较差；冷冻温度处于-20 ℃～-25 ℃范围内时，微胶囊的质量较为优良；冷冻温度处于-25 ℃～-30 ℃之间时，微胶囊产品的质量开始下降。

2.6 冷冻时间对微胶囊特性的影响芯材与壁材比例为1︰5，均质压力为60 MPa ，均质时间为6 min ，冷冻温度-20 ℃，真空度为80 KPa 的图3 均质时间对包埋率的影响图4 真空度对微胶囊特性的影响图5 冷冻温度对微胶囊特性的影响包埋率=实际包埋量茶多酚总量X100%59《食品工业》2011年第8期条件下，冷冻时间对茶多酚微胶囊特性的影响如图6所示。

由图6可知，随着冷冻时间的增加，微胶囊产品的质量逐渐改善；冷冻时间低于8 min 时，微胶囊产品的质量较差；在12 min 以后微胶囊产品的质量变化不大。

2.7 茶多酚微胶囊的DPPH 抑制率DPPH 是一种很稳定的氮中心的自由基，广泛用于测定生物试样和食品的抗氧化能力[1,14]。

当有自由基清除剂存在时，由于与其单电子配对而使其吸收逐渐消失，其褪色程度与其接受的电子数量成定量关系，因而可用分光光度计进行快速的定量分析。

四种抗氧化产品对DPPH 抑制率检测结果见图7。

由图7可知，四种抗氧化产品对DPPH 的抑制率顺序为：茶多酚＞茶多酚微胶囊＞PG ＞BHA 。

茶多酚微胶囊的DPPH 抑制率虽然低于茶多酚，但是单位茶多酚微胶囊中总多酚含量相对低于茶多酚。

2.8 茶多酚微胶囊在烟用复合咀棒上的应用效果不同茶多酚含量微胶囊应用于咀棒中，卷烟产品香韵的变化感官评价结果如表1所示。

上表显示：应用含茶多酚0.02%微胶囊的咀棒，对卷烟产品香韵的功效最好，尤其是芳香香韵浓郁，茶香香韵凸显。

3 小结上述研究结果显示：微胶囊的最佳制备工艺参数是芯材与壁材比例1︰5、均质压力60 MPa 、均质时间6 min 、真空度80 KPa 、冷冻温度-20 ℃、冷冻时间12 min ；微胶图6 冷冻时间对微胶囊特性的影响图7 茶多酚微胶囊的DPPH抑制率表1 不同茶多酚含量微胶囊应用于咀棒中的感官评价结果项目芳香韵茶香韵协调性空白0.01%+++0.02%+++++++0.04%++++0.08%++++—表中：“+”代表正面功效；“—”代表负面功效；空白则表示 功效不明显。