20 2016, , 食品科学 ※工艺技术
响应面试验优化复凝聚法制备槲皮素微胶囊
工艺及其理化性质
廖 霞1，杨小兰1，李 瑶1，王丽颖1，明 建1,2,*
（1.西南大学食品科学学院，重庆 400715；2.重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆 400715）
摘 要：以槲皮素为芯材，壳聚糖、海藻酸钠为壁材，采用复凝聚法制备槲皮素微胶囊。以包埋率和载药量为综
合评价指标，通过单因素试验和响应面试验分析各因素，并对槲皮素微胶囊的理化性质进行研究。结果表明：壁
材比（壳聚糖-海藻酸钠质量比）1∶（g/g）、芯壁比∶1（g/g）、京尼平用量 g/100 g壳聚糖、固化温度
℃时，包埋率为%。制备的槲皮素微胶囊水分含量为%，休止角为°，溶解度为 μg/mL，粒
径大小较为均匀，平均粒径为1 362 nm，具有较好的溶解性和稳定性。
关键词：槲皮素；复凝聚法；微胶囊；理化性质
Response Surface Optimization of Preparation of Microencapsulated Quercetin Using Complex Coacervation
and Its Physicochemical Properties
LIAO Xia1, YANG Xiaolan1, LI Yao1, WANG Liying1, MING Jian1,2,*
(1. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China;
2. Chongqing Special Food Programme and Technology Research Center, Chongqing 400715, China)
Abstract: Quercetin microcapsules were prepared by complex coacervation using sodium alginate and chitosan as the wall
materials and quercetin as the core material. Single factor experiments and response surface methodology were employed to
optimize the preparation conditions based on embedding rate and drug loading. The physicochemical properties of quercetin
microcapsules were investigated as well. Under the optimized conditions: sodium alginate/chitosan ratio, :1; core/wall
material ratio, :1; genipin concentration, g/100 g chitosan; and curing temperature, ℃, the embedding rate
could reach %. The moisture content, repose angle and solubility of the quercetin microcapsules was %, ° and
μg/mL, respectively. The encapsulated quercetin had good solubility and stability.
Key words: quercetin; complex coacervation; microencapsulation; physicochemical properties
DOI:
中图分类号： 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2016）22-0020-08
引文格式：
廖霞, 杨小兰, 李瑶, 等. 响应面试验优化复凝聚法制备槲皮素微胶囊工艺及其理化性质[J]. 食品科学, 2016, 37(22):
20-27. DOI:
LIAO Xia, YANG Xiaolan, LI Yao, et al. Response surface optimization of preparation of microencapsulated quercetin
using complex coacervation and its physicochemical properties[J]. Food Science, 2016, 37(22): 20-27. (in Chinese with
English abstract) DOI:
收稿日期：2016-04-06
基金项目：国家自然科学基金面上项目（31471576）；重庆市社会民生科技创新专项（cstc2015shmszx80019）
作者简介：廖霞（1992—），女，硕士研究生，研究方向为食品化学与营养学。E-mail：994671521@
*通信作者：明建（1972—），男，教授，博士，研究方向为食品化学与营养学。E-mail：mingjian1972@
槲皮素是一类天然的黄酮类化合物[1]，广泛存在于食
用植物，具有抗氧化[2]、抗肿瘤[3]、抗炎[4]、抗糖尿病[5]等
多种生物活性，近年来颇受国内外学者重视。由于槲皮
素亲水性、亲脂性较差[6]，在酸性和中性条件下易被氧
化，对光、热和氧气敏感，生物利用率低，限制了其在
食品工业中的应用。为此，国内外大量的研究者对槲皮
素的研究方向主要是对槲皮素的结构进行修饰、改性、
合成槲皮素衍生物，改善槲皮素的生物活性及溶解性，
并采用亲水性物质对槲皮素进行包埋从而提高其水溶
性。微胶囊包埋可减少功能因子在加工或贮藏过程中的
※工艺技术 食品科学 2016, , 21
损失，保护其免受肠道不利环境的影响，使芯材对靶细
胞具有较好的靶向性[7]，提高功能因子的生物利用度。壳
聚糖-海藻酸钠微胶囊在食品中主要用于包埋营养物质、
固化酶类制剂，在微胶囊缓释、控制功能因子释放方面
应用广泛。
复凝聚法是采用带有相反电荷的聚电解质作为壁
材，将芯材分散在壁材溶液中，通过调节溶液pH值、温
度、质量浓度或加入无机盐电解质等，使电解质发生静
电作用，使得壁材溶解度降低，发生凝聚以形成微胶囊
将芯材包覆[8]。其凝聚过程温和，适于对芯材为非水溶性
的固体粉末或液体的包埋，尤其对一些不稳定的物质，
如多酚类物质，复凝聚包埋效率较高。由于有良好的控
释特性[9]，复凝聚包埋技术广泛应用于食品成分微胶囊
化、提高食品功能成分稳定性[10]。海藻酸钠和壳聚糖是
无毒、生物相容性高、具有生物降解性、可再生性的天
然多糖[11]，由于二者复合物具有聚电解质的性质，被广
泛应用于微胶囊制备[12]，两种壁材通过静电作用力形成
囊壁结构，同时，氢键、范德华力、疏水相互作用、其
他非共价键等作用力也对囊壁结构的稳定性具有辅助作
用[13]。京尼平是近几年研究比较热的一种交联剂，以共
价键的形式对壳聚糖、明胶、蛋白质、胶原等富含自由
氨基的聚合物进行交联[14]，其交联壳聚糖等含氨基基团
的化合物交联的机理还不是很明确，其中，最为成熟的
机理是pH值依赖型机理，在不同的pH值条件下，京尼平
与壳聚糖等的交联机理不同[15-16]。本研究以壳聚糖、海藻
酸钠为复合壁材，采用复凝聚法对槲皮素进行微胶囊化
包埋，进行制备工艺优化和理化性质分析，进而评价其
溶解性和稳定性。
1 材料与方法
材料与试剂
槲皮素、京尼平 西安小草植物科技有限责任
公司；壳聚糖（食品级） 济南海得贝海洋生物工程
有限公司；海藻酸钠（食品级） 青岛明月海藻有限
公司；水溶性V E聚乙二醇琥珀酸酯（ v i t a m i n E
polyethylene glycol succinate，TPGS） 杭州天诚药业
有限公司；其他化学试剂（均为分析纯） 成都科龙化
工试剂公司。
仪器与设备
XHF-D均质机 宁波新芝生物科技股份有限公司；
HH-6数显恒温水浴锅 金坛市富华仪器有限公司；
1-15PK离心机 美国Sigma公司；UV-2450紫外分光
光度计 日本岛津公司；DHG-9140A电热恒温鼓风干
燥箱 上海齐欣科学仪器有限公司；85-2数显恒温磁
力搅拌器 金坛市易晨仪器制造有限公司；5810台式
高速离心机 德国Eppendorf公司；RE-5296旋转蒸发器
上海亚荣生化仪器厂；LGJ-10真空冷冻干燥 北京松原
华兴科技发展有限公司；Nano-ZS90纳米粒度及Zeta电位
分析仪 英国Malvern仪器有限公司；DSC400差示扫描
量热（differential scanning calorimetry，DSC）仪 美国
PerkinElmer公司。
方法
槲皮素微胶囊的制备
工艺流程：壳聚糖＋乳化剂→搅拌混合→加入槲皮
素→高速剪切乳化→加入海藻酸钠→充分反应→加入固化
剂→固化→冷冻干燥→产品。
称取 g TPGS于烧杯中，置于50 ℃的水浴锅中熔
融成可以流动的状态，加入10 g质量分数1%的壳聚糖溶
液，混匀，加入一定量槲皮素，高速（10 000 r/min）
剪切乳化50 s。将乳剂和30 g质量分数1%的海藻酸钠
溶液，同时滴加到25 mL 10 ℃的蒸馏水中，充分反应
（800 r/min）30 min。升温至20 ℃，缓慢加入20 mL京
尼平溶液（含20 mg京尼平），固化30 min。调节溶液
pH ，继续反应30 min。升温至50 ℃，继续固化反应
60 min。降温至20 ℃，静置，沉降，抽滤，用蒸馏水多
次洗涤，真空冷冻干燥得到槲皮素微胶囊样品。
槲皮素微胶囊的效果评定
槲皮素标准曲线制作[17]
精确称取10 mg槲皮素标准品，于100 mL容量瓶中用
无水乙醇溶解，稀释适当倍数，以无水乙醇为空白，在
200～600 nm波长范围扫描，确定最大吸收波长在373 nm
处。精确量取一定量槲皮素标准液，用无水乙醇稀释为
质量浓度分别为2、4、6、8、10 μg/mL的标准溶液，于
373 nm波长处测定吸光度，并以吸光度为纵坐标（Y）、
槲皮素标准溶液质量浓度为横坐标（X），得到标准曲线
为y= 4x＋ 4，R2= 8（n=5）。
槲皮素含量测定
精确称取20 mg槲皮素微胶囊样品，置于棕色容量瓶
中，加入少量无水乙醇，超声提取15 min，使得其微胶
囊结构被破坏，用无水乙醇定容至50 mL，过滤，准确量
取1 mL上清液，置于棕色容量瓶中，用无水乙醇定容至
50 mL，于373 nm波长处测定吸光度。
包埋率计算ᗞ㜦ѝ⨶䇪•Ⳟ㍐䟿ᗞ㜦ѝᇎ䱵•Ⳟ㍐䟿 h100व⦷/%= （1）
载药量计算 ᗞ㜦䍘䟿ᗞ㜦ѝᇎ䱵•Ⳟ㍐䟿 h100䖭㦟䟿/%= （2）
槲皮素微胶囊制备工艺优化
单因素试验
对乳化剂（S p a n 8 0、Tw e e n 8 0、P E G 4 0 0、
22 2016, , 食品科学 ※工艺技术
TPGS）、乳化剂加入量（2、3、4、5 g/g壳聚糖）、壁
材质量分数（%、%、%）、壁材（壳聚糖-海藻
酸钠）比（2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4（g/g））、芯壁
比（5∶1、4∶1、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3（g/g））、
pH值（、、、）、京尼平用量（5、10、15、
20、25 g/100 g壳聚糖）、固化温度（10、20、30、40、
50 ℃）进行单因素试验。
响应面试验
在单因素试验基础上，选取对槲皮素微胶囊包埋
率和载药量影响较大的4 个因素壁材比、芯壁比、京尼
平用量、固化温度为自变量，以包埋率为响应值，采用
Design-Expert 分析软件设计响应面组合，对制备工
艺进行优化。因素与水平设计见表1。
表 1 响应面试验因素与水平
Table 1 The coded levels and corresponding actual levels of the factors
investigated in response surface analysis
水平
因素
A壁材比
（g/g）
B芯壁比
（g/g）
C京尼平用量/
（g/100 g壳聚糖）
D固化
温度/℃
－1 1∶2 3∶1 15 30
0 1∶3 4∶1 20 40
1 1∶4 5∶1 25 50
槲皮素微胶囊理化性质的测定
含水量测定
参照GB —2010《食品中水分的测定》[18]直接
干燥法测定。
流动性测定
粉体的流动性常用休止角来表示，参照GB 11986—
1989《表面活性剂：粉体和颗粒休止角的测定》[19]固定
圆锥底法。
溶解度测定
称取适量槲皮素微胶囊样品置于质量分数2%的
TPGS溶液，在室温条件下搅拌3 d，8 000 r/min离心
30 min，上清液经过 μm微孔滤膜，滤液于45 ℃旋转
蒸发至蒸干，然后用少量乙醇溶解，并稀释适当倍数，
于373 nm波长处测定吸光度，根据标准曲线计算出槲皮
素的溶解量，实验做3 次平行。
Zeta电位测定
称取一定量槲皮素微胶囊样品，配制成质量分数
%的溶液，室温条件下分别调至不同pH值，每次测
定吸取1 mL样液，采用Zeta电位分析仪，于25 ℃测定不
同pH值条件下的Zeta电位。
粒度测定
称取一定量槲皮素微胶囊样品，均匀分散在蒸馏水
中，配制成 g/L左右溶液，用磁力搅拌器搅拌分散均
匀，静置，用注射器吸取1 mL微胶囊分散液，置于纳米
粒度分析仪中测定粒度。
DSC分析
称取 mg槲皮素微胶囊样品加到DSC铝盒中，
以空白铝盒为对照，以10 ℃/min 的速率从25 ℃加热至
400 ℃，在氮气的保护下，采用DSC仪记录加热过程中的
图谱。
2 结果与分析
单因素试验结果
乳化剂种类对槲皮素微胶囊的影响
A B
C D
E F
G H
A. 1% PEG 400；B. 1% PEG 400＋槲皮素；C. 1% Span 80；
D. 1% Span 80＋槲皮素；E. 1% Tween 80；F. 1% Tween
80＋槲皮素；G. 1% TPGS；H. 1% TPGS＋槲皮素。
图 1 槲皮素在不同乳化剂中的显微形态（400×）
Fig. 1 Morphology of quercetin emulsified with different
emulsifiers (400 ×)
由图1可知，1% PEG 400、1% Tween 80、1% TPGS
为均匀的分散乳液，槲皮素乳剂易过滤，澄清透明，稳
定，没有出现分层。1% TPGS槲皮素乳剂为溶液状，在
1% TPGS条件下乳剂颜色最深，槲皮素相对质量浓度最
大；1% Span 80条件下槲皮素乳剂为乳黄色半透明混悬
液，呈现圆球状，液滴不均匀，槲皮素乳剂粒径较大，不
易过滤，放置一段时间（24 h）会出现分层，稳定性差。
乳剂特性与表面活性剂亲水亲油平衡值相关，考虑到溶解
性等综合因素，后续试验选用TPGS作为表面活性剂。
※工艺技术 食品科学 2016, , 23
TPGS加入量对槲皮素微胶囊的影响
50
2 3 4 5
55
60
65
70
包
埋
率
/%
载
药
量
/%
TPGS加入量/˄g/g壳聚糖˅包埋率载药量
图 2 TPGS加入量对微胶囊包埋效果的影响
Fig. 2 Effects of TPGS addition on the embedding efficiency and yield
of quercetin microcapsules
如图2所示，乳化剂加入量增加，包埋率和载药量相
应增加，TPGS加入量为3 g/g壳聚糖溶液时，包埋效果最
好。当TPGS加入量超过3 g/g壳聚糖溶液时，包埋率和载
药量则呈现下降趋势。可能的原因是TPGS室温条件下在
水中溶解度为20%（质量分数），超过此质量分数将形
成高黏度的液晶相。随着TPGS在水中质量分数的增加，
液晶相结构逐渐变化，从各向同性的球状胶束到圆筒状
胶束、正反六角形胶束、反球状胶束变化，最后形成薄
层片状液晶态[20]，在一定程度上将影响槲皮素的乳化性
和溶解性。为此，后续试验确定TPGS加入量为3 g/g壳聚
糖溶液。
壁材质量分数对槲皮素微胶囊的影响
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55
60
65
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包
埋
率
/%
载
药
量
/% ᶀ䍘䟿࠶ᮠ/%包埋率载药量
图 3 壁材质量分数对微胶囊包埋效果的影响
Fig. 3 Effect of wall material concentration on the embedding
efficiency and yield of quercetin microcapsules
由图3可知，当壁材质量分数为%时，包埋率和载
药量都较低，对槲皮素的包埋效果较差；当壁材质量分
数为%时，包埋率和载药量都达到最高值。当壁材质
量分数为%时，包埋率和载药量都有所下降。而壁材
质量分数过低时，壁材对槲皮素包覆不完全，形成的微
胶囊囊壁厚度不均匀，稳定性差，容易破裂，使芯材渗
漏；随着壁材质量分数的增加，其黏度增大，流动性也
相应变差，微胶囊容易聚集成团，黏连较严重，不利于
形成均一稳定的槲皮素微胶囊。根据包埋率和载药率的
综合评价，壁材质量分数为1%时，包埋效果最好。
壁材比对槲皮素微胶囊的影响
30
40
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60
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80
2IJ1 1IJ1 1IJ2 1IJ3 1IJ4包埋率/% 载药量/% ᶀ∄˄g/g˅包埋率载药量
图 4 壁材比对微胶囊包埋效果的影响
Fig. 4 Effect of wall material ALG/CS ration on the embedding
efficiency and yield of quercetin microcapsules
由图4可知，壁材比在1∶1～1∶3区间，随着壁材海藻
酸钠比例增加，包埋率呈现增加趋势；壁材比为1∶3时，
槲皮素的包埋率达到最高值；而1∶3后，包埋率则呈现下
降趋势。载药量随着壁材中海藻酸钠比例的增大一直呈
现上升趋势，当壳聚糖-海藻酸钠质量比在1∶3之后，载
药量增加趋势趋于平缓。为此优化试验壁材选用壳聚糖
与海藻酸钠最佳质量比为1∶3。
芯壁比对槲皮素微胶囊的影响
30
20
10
40
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60
70
5IJ1 4IJ1 3IJ1 3IJ1 1IJ1 1IJ2 1IJ3包埋率/% 载药量/% 㣟∄˄g/g˅包埋率载药量
图 5 芯壁比对微胶囊包埋效果的影响
Fig. 5 Effect of core/wall material ratio on the embedding efficiency
and yield of quercetin microcapsules
由图5可知，芯壁比在4∶1～1∶1区间，包埋率较高，
随着体系芯材比例提高，包埋率和载药量逐渐提高，因
为随芯材比例的增加，单位质量的壁材包埋芯材的量也
逐渐增加。当芯壁比为4∶1时，包埋率达到最高。但随着
芯材比例不断增大，单位质量的壁材包埋芯材的量也逐
渐增加，会导致凝聚在芯材液滴周围的壁材复合物含量
减少[21]，使得微胶囊的囊壁越来越薄，难以形成完整的
囊壁而呈现裂缝，未包埋芯材易渗透出来[22]，微囊粒相
互黏连严重。当壁材含量升高时，包埋率和载药量都相
应的降低。当壁材含量过高时，微胶囊壁材所带的正负
电荷相互吸引，容易发生聚集，不利于微胶囊的形成。
综合考虑后续试验确定芯壁比为4∶1。
pH值对槲皮素微胶囊的影响
当体系的pH值为时，微胶囊粒径均一，囊粒之间
不黏连，包埋效果好，与吴春等[23]的研究结果相似；当
pH值为、、时，微胶囊囊粒黏连非常严重，聚
24 2016, , 食品科学 ※工艺技术
集成团，因此包埋率和载药量的计算值不准确。为此，
确定制备槲皮素微胶囊的pH 为最佳值，其微胶囊包埋
率和载药量分别为%和%。
京尼平用量对槲皮素微胶囊的影响
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50
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10 2015
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包
埋
率
/%
载
药
量
/% Ӝቬᒣ⭘䟿/˄g/100 g༣㚊㌆˅包埋率载药量
图 6 京尼平用量对微胶囊包埋效果的影响
Fig. 6 Effect of cross-linker (genipin) concentration on the embedding
efficiency and yield of quercetin microcapsules
由图6可知，当京尼平用量为20 g/100 g壳聚糖时，
包埋率和载药量都达到最大值。当京尼平用量较小时，
京尼平与壁材中的壳聚糖结合量少，微胶囊因交联不充
分而发生变形，囊粒间出现黏连，包埋率和载药量较
低。当京尼平用量低于20 g/100 g壳聚糖时，随着京尼平
用量增加，交联剂与壳聚糖的氨基结合数量增加，包埋
率和载药量也相应增加。当京尼平用量高于20 g/100 g
壳聚糖，壳聚糖与京尼平交联度过高，囊粒也会出现严
重的黏连，甚至析出京尼平。过量的京尼平在与壳聚糖
分子上的氨基反应的同时，京尼平还能自发的与官能团
氨基发生反应，发生自聚反应，生成一种蓝色素，导致
包埋率和载药量下降。最后确定固化剂的最佳用量为
20 g/100 g壳聚糖。
固化温度对槲皮素微胶囊的影响
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包
埋
率
/%
载
药
量
/% പॆᓖ/ć 包埋率载药量
图 7 固化温度对微胶囊包埋效果的影响
Fig. 7 Effect of cross-linking temperature on the embedding efficiency
and yield of quercetin microcapsules
由图7可知，当京尼平的固化温度为40 ℃时，包埋
率和载药量最高。体系温度的升高，一方面可以提高京
尼平在水中的溶解性。另外，分子运动速率会随着温度
的升高而加剧，促进交联反应的发生，提高微胶囊的包
埋率和载药量。但京尼平在高温条件下稳定性差，超过
55 ℃，京尼平会发生分解。当体系交联温度为50 ℃时，
京尼平稳定性降低，所以交联温度升高，微胶囊的包埋
率和载药量下降。因此，确定京尼平的固化温度为40 ℃，这
个反应温度值与Peng Chao等[24]的研究结果相吻合。
响应面试验结果
响应面试验设计与结果
基于单因素试验结果，响应面试验确定TPGS作为
乳化剂、TPGS加入量3 g/g壳聚糖、pH 。根据Box-
Behnken设计原理，对影响槲皮素微胶囊包埋率的壁材
比、芯壁比、京尼平用量、固化温度进行响应面优化，
试验设计与结果见表2。
表 2 槲皮素微胶囊响应面试验设计与结果
Table 2 The experimental design and results for response surface analysis
试验号 A壁材比 B芯壁比 C京尼平用量 D固化温度 包埋率/%
1 －1 －1 0 0
2 －1 1 0 0
3 0 0 －1 －1
4 1 1 0 0
5 1 0 0 －1
6 0 0 1 1
7 －1 0 0 －1
8 －1 0 －1 0
9 0 0 0 0
10 1 －1 0 0
11 0 1 －1 0
12 0 1 0 1
13 0 1 1 0
14 0 －1 －1 0
15 1 0 1 0
16 0 0 0 0
17 0 0 0 0
18 0 －1 1 0
19 1 0 0 1
20 0 －1 0 －1
21 0 1 0 －1
22 0 0 1 －1
23 0 －1 0 1
24 1 0 －1 0
25 0 0 0 0
26 －1 0 0 1
27 －1 0 1 0
28 0 0 －1 1
29 0 0 0 0
采用Design-Expert 对试验数据进行二次完
全回归分析，得到4 个因素与包埋率的回归方程：
Y/%=＋＋－＋－－
＋＋－＋－－
－－。
由表3可知，用回归方程描述的方程的全体自变量
与响应值之间的线性关系显著，回归模型达到显著水平
（P＜），R2= 5，失拟项不显著，纯误差值
小，说明该模型与试验中的实际情况拟合较好，试验误
差小。方差分析还表明，一次项和二次项中各因素对包
埋率都有较显著影响，交互项CD高度显著。结果显示，
※工艺技术 食品科学 2016, , 25
一次项中影响槲皮素微胶囊包埋率的各因素按大小排
序依次为：B（芯壁比）＞C（京尼平用量）＞A（壁材
比）＞D（固化温度）。
表 3 响应面模型的方差分析
Table 3 Analysis of variance and significance test of the response
surface quadratic regression model
来源 自由度 离差平方和 均方 F值 P值 显著性
模型 14 ＜ 1 **
A壁材比 1 9 *
B芯壁比 1 ＜ 1 **
C京尼平用量 1 1 *
D固化温度 1 5 *
AB 1 4 *
AC 1 8
AD 1 7 *
BC 1 3
BD 1 0
CD 1 ＜ 1 **
A2 1 3 *
B2 1 6 *
C2 1 7 *
D2 1 ＜ 1 **
残余 14
失拟 10 6
纯误差 4
总和 28
注：**.差异高度显著（P＜ 1）；*.差异显著（P＜）。
响应面及等高线分析
66
67
68
69
70
71
ˉˉ ˉ ˉ 芯壁比 A 壁材比包埋率/%
ˉˉ 568 ˉ ˉ
A 壁材比
B
芯
壁
比
व⦷/%
a.壁材比与芯壁比
66
67
68
69
70
71
ˉˉ ˉ ˉ 固化温度
A 壁
材比
包
埋
率
/%
ˉˉ 568 ˉ ˉ
A 壁材比
D
固
化
温
度
व⦷/%
b.壁材比与固化温度
66
67
68
69
70
71
ˉˉ ˉ ˉ 固化温度
C 京尼
平用
量
包
埋
率
/%
ˉˉ 69 695 68 ˉ ˉ
C 京尼平用量
D
固
化
温
度
व⦷/%
c.京尼平用量与固化温度
图 8 因素交互作用对包埋率影响的响应面和等高线图
Fig. 8 Response surface and corresponding contour plots showing
the effects of preparation conditions on the embedding efficiency of
quercetin microcapsules
从图8可以看出，C（京尼平用量）与D（固化温
度）交互作用显著，等高线图最扁平，说明这两个因素
之间的交互作用最大；A（壁材比）与D（固化温度）
的交互作用较显著，表现为曲线较陡；A（壁材比）与B
（芯壁比）交互作用最小。而其他因素之间的交互作用
不显著，曲面图较平滑。响应面结果与响应面方差分析
结果相同。
验证实验
结合回归方程和响应曲面图可以得到复凝聚法制备槲
皮素微胶囊的最佳工艺参数为壁材比1∶、芯壁比∶1、
京尼平用量 g/100 g壳聚糖、固化温度 ℃，此工艺
条件下，理论最高包埋率为%。根据最优方案进行
验证实验，得到槲皮素的最高包埋率为%，与理论
值接近，表明响应面法优化得到的方案可靠。
槲皮素微胶囊的理化特性
槲皮素微胶囊的含水量、流动性和溶解度
槲皮素微胶囊水分含量为%，此条件有利于微胶
26 2016, , 食品科学 ※工艺技术
囊产品保存。粉体产品的休止角越小，摩擦力越小，流
动性也越好，测定槲皮素微胶囊粉末的休止角为°，
说明产品的流动性较好。未包埋之前，槲皮素几乎不溶
于水，在水中的溶解度仅有 μg/mL，包埋后溶解度为
μg/mL，提高了近50 倍。溶解度的提高与制备中使
用了TPGS乳化剂有关，此外微胶囊壁材采用水溶性壳聚
糖和海藻酸钠，对槲皮素的溶解度有促进作用。
槲皮素微胶囊的Zeta电位及粒径分布分析
0
100 000
200 000
300 000
400 000
0 1000ˉ100 200
Zeta⭥ս/mV强度
图 9 槲皮素微胶囊的Zeta电位分布图
Fig. 9 Zeta potential distribution of quercetin microcapsules
图9中槲皮素微胶囊的Zeta电位为－ mV。体系Zeta
电位绝对值大于30 mV时，粒子之间能达到稳定状态[25]。本
体系Zeta电位绝对值足够大，微胶囊稳定性较好。由图
10可知，槲皮素微囊平均粒径为1 362 nm，多分散系数
为，粒径呈正态分布且区域狭窄，说明槲皮素胶粒
均匀。
0
5
10
15
20
1 0001001 10 10 000
粒径/nm
ሩѠᓖ/%
图 10 槲皮素微胶囊的粒径分布图
Fig. 10 Particle size distribution of quercetin microcapsules
槲皮素微胶囊的DSC分析
0 50 100 150 200 250 300 350 450400
温度/ć •Ⳟ㍐ᗞ㜦•Ⳟ㍐༣㚊㌆-⎧㰫䞨䫐༽ਸ⢙༣㚊㌆-⎧㰫䞨䫐⢙⨶ਸ⢙⎧㰫䞨䫐༣㚊㌆
图 11 槲皮素微胶囊及其单体成分的DSC图谱
Fig. 11 DSC curves of quercetin microcapsules and its individual components
由图11可知，所有的物质在25～100 ℃范围内，都出
现了一个吸热峰，这是由于在升温的过程中，样品失水
和结构变化导致的一个放热过程。壳聚糖-海藻酸钠复合
物的吸热峰的温度与壳聚糖、海藻酸钠以及壳聚糖-海藻
酸钠物理混合物相比要低，这可能是由于壳聚糖和海藻
酸钠发生静电相互作用过程中发生能量变化引起的。壳
聚糖、海藻酸钠的放热峰、 ℃。槲皮素和槲
皮素微胶囊的DSC曲线趋势大致相同，二者在25～75 ℃
范围内，由于水分丢失以及温度升高引起的槲皮素的结
构变化而引起的一个吸热峰分别为、 ℃。说
明，槲皮素与壳聚糖-海藻酸钠复合物之间的相互作用一
定程度上导致了吸收热量的变化，影响了槲皮素的热稳
定性。
3 结 论
本研究以壳聚糖、海藻酸钠复凝聚法制备槲皮素微
胶囊，在单因素试验的基础上，采用响应面法对制备工
艺优化，得到最佳工艺参数为TPGS为乳化剂、TPGS加
入量3 g/g壳聚糖、壁材质量分数%、壁材比（壳聚糖-
海藻酸钠质量比）1∶、芯壁比∶1、pH 、京尼
平用量 g/100 g壳聚糖、固化温度 ℃，得到的
包埋率为%。所得槲皮素微胶囊具有较好的热稳定
性、流动性和溶解性，冷冻干燥后易于保存。
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