水溶性蜂膠加工工藝研究

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摘要：蜂膠具有廣泛的生物學(xué)活性，但蜂膠在水中的溶解度極低，穩(wěn)定性差，生物利用度低，因此其應(yīng)用受到限制。如何使蜂膠均勻地分散于水中，對(duì)于蜂膠產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和發(fā)揮蜂膠的保健功效有著重要的價(jià)值。該文介紹了水溶性蜂膠加工工藝的研究進(jìn)展，重點(diǎn)介紹了使用乳化劑制備水溶性蜂膠的技術(shù)方法，評(píng)價(jià)了該技術(shù)用于蜂膠的適用性和存在的問(wèn)題，旨在為蜂膠的深入研究和加工利用提供參考。

關(guān)鍵詞：水溶性蜂膠；加工工藝；乳化；溶解度；生物學(xué)活性

蜂膠的應(yīng)用歷史悠久，化學(xué)成分復(fù)雜，生物學(xué)活性廣泛，是近20年來(lái)國(guó)內(nèi)外蜂產(chǎn)品研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。蜂膠是一種天然膠黏性物質(zhì)，溫度低時(shí)變脆，溫度高時(shí)變黏，且難溶或不溶于水，在胃腸道中吸收較差，生物利用度較低。蜂膠中大多數(shù)物質(zhì)是脂溶性和醇溶性成分，疏水性強(qiáng)，而在乙醇中具有良好的溶解性。蜂膠中的黃酮類化合物一般在水中的溶解度極低，易溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑。由于水溶性制品更容易被吸收，還可以減少乙醇作為蜂膠溶劑引起的過(guò)敏、刺激胃腸道、增加肝臟負(fù)擔(dān)等。因此，蜂膠的水溶工藝一直受到人們的關(guān)注，研究和應(yīng)用前景十分廣闊。本文介紹了水溶性蜂膠加工工藝的研究進(jìn)展，重點(diǎn)介紹使用乳化劑制備水溶性蜂膠的技術(shù)方法，評(píng)價(jià)了該技術(shù)用于蜂膠的適用性和存在的問(wèn)題，旨在為蜂膠的深入研究和加工利用提供參考。

1乳化劑法

乳化是指一種或多種液體以微粒的形式均勻分散在另一種不相混溶的液體中以形成相對(duì)穩(wěn)定的乳狀液的過(guò)程。乳化劑可以改變?nèi)榛w系中各組成相之間的表面張力，形成均勻分散的乳狀液。乳化劑的復(fù)合使用更有助于降低界面張力，阻止液滴的聚集傾向，有助于改善乳化效果，增加乳液的穩(wěn)定性。目前大多使用有機(jī)溶劑和乳化劑來(lái)配制蜂膠乳化液。蜂膠乳化工藝的研究概況見(jiàn)表1。1.1乳化劑的單一使用與復(fù)合使用。Tween系列乳化劑對(duì)蜂膠的乳化作用研究最多，實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明Tween系列乳化劑對(duì)蜂膠具有良好的乳化效果。使用一種乳化劑不如多種乳化劑復(fù)合使用對(duì)蜂膠的乳化效果好[1]。使用乳化劑所得的蜂膠乳液保持了較高的抗菌活性和抗氧化活性，但是抗菌效果低于蜂膠乙醇溶液[4]。蜂膠還可以與一些抗菌活性物質(zhì)（如銀離子、殼聚糖）結(jié)合配制成抗菌乳液[6-8]。Yang等[9]用Tween-80和親水性磷脂組成的復(fù)合乳化劑乳化蜂膠PEG-400溶液，乳液中蜂膠的濃度為0.02g/mL。該蜂膠乳液顯示出對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)和L-抗壞血酸降解的顯著抑制作用，并且有效保持了橙汁pH值、可滴定酸度、總酚含量、色澤和抗氧化能力，說(shuō)明作為化學(xué)防腐劑的替代，蜂膠乳液有希望用作橙汁或其他果汁的天然添加劑。除Tween系列外，親水性磷脂[9]、蔗糖酯、黃原膠和明膠[4]都可以乳化蜂膠，配制成非常穩(wěn)定的乳狀液。明膠對(duì)蜂膠有良好的乳化效果，原因可能是：明膠是一種親水性基團(tuán)較多的蛋白質(zhì)，蜂膠中含有許多酚羥基化合物，兩者能夠構(gòu)成復(fù)合物。而Span系列非離子型乳化劑和分子蒸餾單甘酯不能使蜂膠均勻分散在水中[16]，這可能是因?yàn)槠溆H水親油平衡值（HLB值）偏低。羧甲基纖維素鈉和阿拉伯膠同樣對(duì)蜂膠的乳化效果較差。陳崇羔[5]的研究表明，HLB值與對(duì)蜂膠的乳化效果沒(méi)有呈正相關(guān)或負(fù)相關(guān)。而曹煒[16]研究發(fā)現(xiàn)隨著Tween系列乳化劑HLB值的增加，其對(duì)蜂膠的乳化能力也隨之增加，并給出了解釋。Tween系列乳化劑的乳化機(jī)理是分散相與聚氧乙烯基結(jié)合，分散相分散在膠團(tuán)的柵狀結(jié)構(gòu)中，HLB值大的Tween-20可以復(fù)合更多的蜂膠。而Tween-60比Tween-20疏水性強(qiáng)，當(dāng)與蜂膠絡(luò)合時(shí)，其HLB值比Tween-20下降快，因此Tween-20對(duì)蜂膠的乳化能力最強(qiáng)。使用HLB法作為乳化劑的粗略選擇依據(jù)是目前常見(jiàn)的篩選方法，但是也具有局限性。蜂膠的組成復(fù)雜，不能簡(jiǎn)單地從HLB值推斷出具體乳化劑的選擇，還需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)加以確定。由于蜂膠水溶性很差，現(xiàn)在一般使用有機(jī)溶劑（如乙醇、聚乙二醇等）和乳化劑（Tween-80、磷脂等）來(lái)制備蜂膠溶液，所用的物質(zhì)大部分為非常用物質(zhì)，國(guó)家對(duì)這些物質(zhì)的添加有嚴(yán)格的規(guī)定和限制，同時(shí)這些物質(zhì)的添加可能會(huì)降低蜂膠的藥理作用，增加毒副作用和產(chǎn)品成本。因此，探索有機(jī)溶劑或乳化劑添加量少甚至不添加、制備簡(jiǎn)單、機(jī)體吸收率高的水溶性蜂膠的加工工藝是目前高效利用蜂膠資源的難點(diǎn)之一。1.2微乳化。微乳是一種透明或半透明、低黏度、各向同性且熱力學(xué)穩(wěn)定的油-水混合體系，其通過(guò)油相、水相、乳化劑和助乳化劑以適當(dāng)?shù)谋壤园l(fā)形成。乳化劑可降低油相和水相之間的界面張力，然而，此條件下的界面張力只能形成乳液，助乳化劑可進(jìn)一步幫助乳化劑降低油相和水相之間的界面張力，從而促進(jìn)微乳液自發(fā)形成，并提高其穩(wěn)定性。蜂膠微乳的制備一般先借助偽三元相圖篩選出乳化劑、助乳化劑和油相。至今已有許多學(xué)者研究了蜂膠微乳的制備方法，發(fā)現(xiàn)所得乳液具有良好的愈合燒傷的能力[19]，可用于治療口腔和咽喉炎癥[25]等。蜂膠還可與黃芪多糖復(fù)配形成復(fù)合蜂膠微乳[26]。蜂膠微乳對(duì)大腸桿菌O157、金黃色葡萄球菌、痢疾志賀氏菌等細(xì)菌的抑菌效果優(yōu)于蜂膠乙醇溶液，對(duì)酵母菌、霉菌具有相同的抑菌作用[14]。但也有研究發(fā)現(xiàn)乳化后的蜂膠抑菌作用降低顯著[11]。由蜂膠醇提物制備的微乳液具有良好的抑制致齲細(xì)菌生長(zhǎng)的能力和使牙釉質(zhì)表面再礦化的能力，可代替氟化銨用以防止齲齒[23]。Fan等[21,22]以RH-40、無(wú)水乙醇、乙酸乙酯和蜂膠黃酮為原料制備蜂膠黃酮微乳（propolisflavonemi-croemulsion，PFM），在最佳制備條件下，蜂膠黃酮濃度為3.0mg/mL；透射電鏡下呈球形，平均粒徑為12.70±0.63nm，zeta電位為-3.27±0.15mV；在體外，PFM能夠顯著促進(jìn)淋巴細(xì)胞增殖，促進(jìn)IL-2、IFN-γ的分泌；在體內(nèi)，高、中劑量的PFM可以明顯增強(qiáng)淋巴細(xì)胞活性，提高血清中IgG、IgM、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶的含量，并降低丙二醛含量。結(jié)果表明，PFM能夠顯著提高蜂膠黃酮的免疫和抗氧化活性，有望開(kāi)發(fā)成新型的蜂膠黃酮制劑。微乳液的物理化學(xué)性質(zhì)主要取決于乳化劑、助乳化劑、油和水的比例[19]。微乳的優(yōu)勢(shì)是能夠同時(shí)增溶溶解性有差異的組分，并且具有良好的分散性，有利于吸收，提高生物利用度。傳統(tǒng)的蜂膠乳化方法，加入乳化劑并通過(guò)高剪切、超聲波、高壓均質(zhì)等方式進(jìn)行乳化，但其穩(wěn)定性問(wèn)題至今還沒(méi)有解決。蜂膠乳化液顆粒粒徑較大，不穩(wěn)定，易分層，而且蜂膠乳化液的穩(wěn)定性易受溫度、雜質(zhì)等環(huán)境因素的影響，所以必須尋找合適的乳化劑或復(fù)合乳化劑，以形成較寬范圍下穩(wěn)定的蜂膠乳化液。與傳統(tǒng)的乳化方式相比，微乳化蜂膠具有以下優(yōu)勢(shì)：①制備相對(duì)簡(jiǎn)單，只需把有機(jī)相、水相、乳化劑、助劑等以相應(yīng)的比例混合，經(jīng)攪拌均勻．即可自發(fā)形成；②穩(wěn)定性高，具有較寬的儲(chǔ)藏溫度，長(zhǎng)時(shí)間貯存不分層；③黏度增大不顯著，流動(dòng)性好，便于霧化。1.3納米乳化。納米乳液是一種非熱力學(xué)穩(wěn)定體系，通過(guò)混合不同比例的水相、油相、乳化劑和助乳化劑制備而成。與微乳液相比，納米乳液中使用的助乳化劑和乳化劑的量小于微乳液中的添加量，并且類型不只局限于小分子量的化合物，還包括高分子量化合物，如蛋白質(zhì)、多糖等，所以不易使油水兩相界面間的能值降低至最優(yōu)值，需要通過(guò)超聲[27]或高壓均質(zhì)[28]等外力加入。而微乳中添加的乳化劑和助乳化劑通常為低分子量化合物，并且添加量大，由于負(fù)界面張力而自發(fā)形成微乳體系。Chae和Park[29]使用脂質(zhì)和卵磷脂通過(guò)高壓均質(zhì)化制備了含維生素C、維生素E和蜂膠的納米乳液，通過(guò)體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)了該納米乳劑對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌有很好的抗菌性，還可以降低白細(xì)胞介素-1β的表達(dá)。由此可以期望該納米乳液對(duì)牙齦疾病具有良好的治療效果。Chae等[30]還應(yīng)用此納米乳液制成了一種凝膠型功能性牙膏。患者使用牙膏后，軟組織、牙齦組織和黏膜傷口上的潰瘍和炎癥的情況得到有效改善，傷口愈合迅速，且沒(méi)有顯示出任何副作用。Mauludin等[17]制得的蜂膠納米乳液透明，顆粒幾乎為球形，粒徑為23.7nm，多分散指數(shù)為0.338。蜂膠納米乳液經(jīng)過(guò)6個(gè)循環(huán)的凍融試驗(yàn)和穩(wěn)定性試驗(yàn)，表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性；與原始蜂膠提取物相比，納米乳液對(duì)DPPH自由基的清除率下降不明顯，并且被證明是安全的。

2其他水溶性蜂膠加工工藝

除乳化方法外，還可通過(guò)以下加工工藝增加蜂膠在水中的溶解性。(1)微膠囊法：麥芽糊精[31]、β-環(huán)糊精[32]、明膠[33]、水溶性玉米蛋白等都是很好的蜂膠微膠囊壁材。壁材對(duì)蜂膠的有效成分進(jìn)行包埋，可以提高蜂膠制品的保質(zhì)期[31]，可掩蓋蜂膠的特殊氣味，并保持良好的抗菌作用[33]。蜂膠微膠囊化克服了蜂膠水溶性差、有異味、揮發(fā)性成分易損失的缺點(diǎn)，不但使蜂膠原有活性成分不會(huì)損失，且緩慢釋放。李雅晶和胡福良[32]制備的粒徑在納米范圍的蜂膠微膠囊能夠顯著降低血清膽固醇。(2)脂質(zhì)體法：蜂膠中極性較大的化合物被包裹在脂質(zhì)體的水相中，而一些極性較小的脂溶性化合物被包裹在脂質(zhì)膜中，有利于防止光、熱、氧氣和金屬離子等環(huán)境因素影響蜂膠的有效組分。蜂膠脂質(zhì)體也能解決蜂膠穩(wěn)定性差、水溶性差、氣味強(qiáng)烈等問(wèn)題。(3)水提取法：目前蜂膠的有效成分主要使用乙醇提取法提取，所得的蜂膠醇提物不易分散于水相中，具有刺激性，使用乳化劑制備的蜂膠乳化液作為功能性食品長(zhǎng)期食用，可能存在著不良反應(yīng)和生產(chǎn)成本增加的問(wèn)題。而醇溶水提法克服了這些問(wèn)題，并且生產(chǎn)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單。用這種方法制備的水溶性蜂膠盡管活性物質(zhì)的種類和數(shù)量少于蜂膠醇提物，但水提取物的許多生物學(xué)活性卻明顯強(qiáng)于醇提物[34]。但是也有一些研究有相反的結(jié)果[36]。(4)酶提法：選用合適的酶處理蜂膠以破壞蜂膠的結(jié)構(gòu)，引起局部塌陷、溶解或松散等，加速活性物質(zhì)的溶解，提高提取效率，縮短提取時(shí)間。酶法提取有效活性組分的新興技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域。與乳化法相比，酶法制備的水溶性蜂膠擁有無(wú)毒、高效、水解液透明及易調(diào)節(jié)控制等優(yōu)點(diǎn)[35]。隨著對(duì)酶技術(shù)的繼續(xù)探索，酶技術(shù)與其他方法如超聲、超高壓、微波等方法的結(jié)合可以為水溶性蜂膠的加工工藝拓展新的思路。

3總結(jié)與展望

蜂膠中大多數(shù)成分是脂溶性和醇溶性的，在水中的溶解度極低。目前水溶性蜂膠一般通過(guò)添加乳化劑法來(lái)制備蜂膠乳化液，許多學(xué)者研究了蜂膠微乳液和納米乳液的加工工藝。常用的乳化劑是Tween-80和其他Tween系列乳化劑。將蜂膠制備成微膠囊或脂質(zhì)體增大其在水中的溶解度也有很多研究，還有學(xué)者研究了蜂膠的醇溶水提法和酶提法。這些研究為提高蜂膠深加工的技術(shù)水平、利用蜂膠開(kāi)發(fā)相關(guān)功能性產(chǎn)品、豐富蜂膠產(chǎn)品多樣化、增加蜂膠在醫(yī)藥和食品行業(yè)中的應(yīng)用提供了重要的理論依據(jù)。基于目前蜂膠制品中存在的問(wèn)題，要促進(jìn)水溶性蜂膠產(chǎn)品的快速、健康、可持續(xù)發(fā)展，可以從以下三個(gè)方面入手，繼續(xù)加強(qiáng)相關(guān)的研究與開(kāi)發(fā)。3.1研究開(kāi)發(fā)優(yōu)質(zhì)蜂膠乳化劑和復(fù)合乳化劑。乳化劑的類型很多，其作用也稍有差異。幾種乳化劑的組合，能夠起到協(xié)同功效，但其協(xié)同作用程度不同，有必要優(yōu)化不同乳化劑的配比，進(jìn)一步研究乳化劑對(duì)蜂膠的作用機(jī)理。3.2研究開(kāi)發(fā)天然的蜂膠乳化劑。我國(guó)天然乳化劑的種類仍然偏少，而且我國(guó)作為小麥、玉米、馬鈴薯、茶葉、人工養(yǎng)殖海藻的生產(chǎn)大國(guó)，改性淀粉類、植物膠、茶皂素、海藻酸鈉等天然的乳化劑卻沒(méi)有得到廣泛使用，天然乳化劑和近年來(lái)新開(kāi)發(fā)的乳化劑對(duì)蜂膠的乳化效果研究較少。為了適應(yīng)消費(fèi)者天然、安全、營(yíng)養(yǎng)、健康的食品消費(fèi)新趨勢(shì)，加強(qiáng)天然乳化劑開(kāi)發(fā)具有重要意義。3.3完善水溶性蜂膠的系統(tǒng)研究。不同工藝條件下制備的水溶性蜂膠與醇溶性蜂膠之間化學(xué)成分、體內(nèi)體外功能活性、安全性、藥理活性等的差異目前尚未有系統(tǒng)的研究。水溶性蜂膠的成分、活性、穩(wěn)定性和人體吸收等問(wèn)題有待深入系統(tǒng)的研究。

作者:黃鶯鶯 張翠平 胡福良 單位:浙江大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院