Preparation, Properties and Sustained-release Properties of Naringin-loaded Cyclodextrin-polysaccharide-based Gel Spheres
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摘要: 为了使柚皮苷具有更好的水溶性和缓释性能，利用羟丙基-β-环糊精对柚皮苷较强的包合能力，先形成水溶性包合物，再以果胶与海藻酸钠复合多糖为载体，利用离子凝胶法诱导形成水凝胶外层，制备柚皮苷-复合多糖水凝胶球。研究了复合多糖浓度、果胶与海藻酸钠质量比、CaCl2质量浓度和柚皮苷添加量对多糖凝胶球机械性能、粒径及载药能力的影响，并以包封率为指标进行优化实验。结果表明，复合多糖浓度为3%，果胶与海藻酸钠质量比为3:1，氯化钙质量浓度为5%，柚皮苷添加量为5.5 mg/mL，制备的凝胶球包封率为68.34%±0.49%。扫描电镜显示，复合多糖凝胶球表面皱缩但结构致密，内部结构疏松多孔；红外光谱结果表明，柚皮苷与羟丙基-β-环糊精形成的包合物被成功包埋在凝胶球中；溶胀和体外模拟消化实验表明复合多糖凝胶球具有一定的pH敏感性和较好的缓释性。本研究制备的复合多糖凝胶球载体，可有效增加柚皮苷的溶解性和提高其生物利用度，并为柑橘黄酮在食品中的应用提供参考。Abstract: In order to make naringin have better water solubility and sustained release performance, hydroxypropyl-β-cyclodextrin was used to have strong adhectogenic ability for naringenin. Firstly the water-soluble inclusion complex of hydroxypropyl-β-cyclodextrin and naringenin were prepared taking advantage of the hydroxypropyl-β-cyclodextrin’s hydrophobic cavity, then a hydrogel outer layer was induced using pectin and sodium alginate complex polysaccharides by ionogel. The effects of complex polysaccharide concentration, mass ratio of pectin to sodium alginate, mass concentration of CaCl2 and naringin addition on the mechanical properties, particle size, encapsulation rate and drug-loading capacity of the gel balls were studied. The results showed that the concentration of complex polysaccharides was 3%, the mass ratio of pectin to sodium alginate was 3:1, the mass concentration of calcium chloride was 5%, the addition of naringin was 5.5 mg/mL, and the encapsulation rate of the prepared gel balls reached 68.34%±0.49%. Scanning electron microscopy showed that the surface of the composite polysaccharide gel sphere was shrunk and dense, and the internal structure was loose and porous. The infrared spectroscopy results showed that the clathrate formed by naringin and hydroxypropyl-β-cyclodextrin was successfully embedded in the gel ball. Swelling and in vitro simulated digestion experiments showed that the complex polysaccharide gel ball had certain pH sensitivity and good control release. The complex polysaccharide gel ball carrier prepared in this study can increase the solubility and control release of naringenin, and provide a basis for the application of citrus flavonoids in food.
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黄烷酮是柑橘类水果中主要的黄酮类化合物，其中柚皮苷（naringin，NR）是其主要的糖苷形式[1]。NR具有抗氧化、抗炎、抗癌、神经保护、抗肥胖和抗糖尿病等生物活性[2-3]，此外，NR也被发现具有有效的广谱抗菌活性，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和无害李斯特菌等细菌以及不同的病毒和真菌具有抗菌作用[4-5]。虽然NR有着很好的生物活性，但其同时存在苦味、水溶性差、生物可及性差和生物利用度低等缺点，这些缺点使得NR在食品产业中应用存在缺陷[6]。因此，人们开始设计一些生物递送系统，如脂质体、凝胶球和和纳米颗粒等来克服这些障碍，其中凝胶球是具有三维网络结构的凝胶，由高聚化合物通过物理或化学交联构成，其具有一定的溶胀性和孔隙率，可负载生物活性因子，并可控制活性因子的有效释放。其中活性因子的释放特性是由凝胶自身结构的控制和其在不同环境影响下的结构变化来调节[7-8]。
环糊精及其衍生物羟丙基-β-环糊精（hydroxypropyl-β-cyclodextrin，HPCD）的疏水性空腔对NR等小分子难溶性化合物具有较强的包合能力，增加难溶性活性物质的溶解性，但由于溶解度的增大，可能导致其在肠道难以达到缓释的效果[9-10]。同时由多糖作为单独载体来负载难溶性活性物质，虽有很高的载药能力，但当载体因肠道微生物作用破裂时，活性物质大量逸出，仍会有部分活性物质存在不溶性，造成活性物质的浪费[11]。因此，在包合物（NR-HPCD）的外层再形成一层外壳，可克服上述缺点。果胶和海藻酸钠作为天然的水溶性阴离子多糖具有优良的生物相容性、生物降解性以及良好的靶向缓释特性，受到很多学者的青睐[12-13]。由于果胶在水中的易溶胀性，以两者单体作为基质形成的凝胶强度较低，网络结构疏松，活性物质在消化道易提前释放[14]。果胶和海藻酸钠的结构与成胶原理相似，且与单一多糖相比，海藻酸盐可通过链-链相互作用与果胶形成络合物，使形成的水凝胶更稳定，因此利用果胶与海藻酸钠复合作为活性物质的载体可降低果胶的溶胀性，并提高活性物质的稳定性[15]。
综上所述，本文利用HPCD、果胶与海藻酸钠，制备了能够负载难溶性的NR的递送系统，负载柚皮苷的复合多糖凝胶球形成机制如图1所示，研究复合多糖浓度、果胶与海藻酸钠质量比、CaCl2质量浓度和柚皮苷添加量对复合多糖凝胶球物理特性（硬度与弹性、包封率与负载量以及粒径）的影响，通过扫描电镜和红外光谱验证凝胶球对NR的负载，并通过溶胀、缓释实验研究复合多糖凝胶球的消化特性，为提高NR溶解性、缓释性和生物利用度提供理论依据，并为柑橘黄酮在普通食品和功能食品的应用提供参考。
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图 1 负载柚皮苷的复合多糖凝胶球形成机制示意图Figure 1. Schematic diagram of the formation mechanism of compound polysaccharide gel spheres loaded with naringin1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
NR标准品（纯度≥98%）、果胶酶（500 U/mg）、HPCD （纯度≥98%） 上海源叶生物科技有限公司；样品NR（纯度≥95%） 上海阿拉丁生化科技股份有限公司；柑橘果胶（YNCP201）（食品级，半乳糖醛酸含量≥75%，酯化度35%） 淮北凯乐生物科技有限公司；海藻酸钠（食品级） 连云港天天海藻工业有限公司；氯化钙、氯化钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、盐酸和无水乙醇 均为分析纯。
SHJ-2AB多孔恒温磁力搅拌水浴锅 常州金坛良友仪器有限公司；UV-1800紫外分光光度计 岛津仪器（苏州）有限公司；KQ-500DB数控超声波仪 昆山市超声仪器有限公司；SCIENTZ-10N冷冻干燥机 宁波新芝生物科技股份有限公司；TMS-Touch质构仪 美国FTC；数显卡尺 宁波得力工具有限公司；ZHWY-2102C全温振荡培养箱 江苏省太仓市华美生化仪器厂。
1.2 实验方法
1.2.1 果胶-海藻酸钠复合多糖凝胶球的制备
以NR:HPCD=1:5的质量比将NR（纯度≥95%）与HPCD加至10 mL蒸馏水的锥形瓶中，于60 ℃，400 r/min的磁力搅拌30 min，制得NR-HPCD包合物[10]。NR-HPCD溶液中加入所需质量的果胶，继续搅拌1 h，同时按照设定的果胶和海藻酸钠的质量比，另称取相应质量的海藻酸钠于装有10 mL蒸馏水的锥形瓶中，室温搅拌1 h（400 r/min）。将完全溶解的海藻酸钠溶液转移至前述的混合溶液中，于400 r/min条件下继续搅拌1 h，形成复合多糖水溶液。体系在水浴中（20 ℃）快速冷却30 min，超声去除溶液中的气泡。将溶液转移至5 mL注射器中，匀速逐滴加到一定质量浓度的CaCl2溶液中，同时缓慢搅拌CaCl2溶液（200 r/min），胶凝5 min后过滤分离，蒸馏水洗涤3次，冷冻干燥得到负载NR的复合多糖凝胶球。
1.2.2 单因素实验
以蒸馏水为溶剂：复合多糖浓度3%，果胶与海藻酸钠质量比分别为1:1、2:1、3:1、4:1、5:1，CaCl2质量浓度5%，柚皮苷添加量5 mg/mL的条件下制备复合多糖凝胶球；在复合多糖浓度分别为1.875%、2.250%、2.625%、3.000%、3.375%，果胶与海藻酸钠质量比2:1，CaCl2质量浓度5%，柚皮苷添加量5 mg/mL条件下制备复合多糖凝胶球；在复合多糖浓度3%，果胶与海藻酸钠质量比2:1，CaCl2质量浓度分别为3%、4%、5%、6%、7%，柚皮苷添加量5 mg/mL的条件下制备复合多糖凝胶球；在复合多糖浓度3%，果胶与海藻酸钠质量比2:1，CaCl2质量浓度5%，NR添加量分别为4.0、4.5、5.0、5.5、6.0 mg/mL的条件下，制备复合多糖凝胶球。考察四个因素对凝胶球载药能力、质构及粒径的影响。
1.2.3 凝胶球制备工艺的优化
经1.2.2的单因素实验，以包封率为评价指标，复合多糖浓度、果胶与海藻酸钠质量比、CaCl2质量浓度和柚皮苷添加量为因素，设计正交试验，试验的因素水平如表1所示。
表 1 正交试验因素及水平Table 1. Orthogonal experimental factors and levels水平 因素 A
复合多糖浓度
（%）B
果胶与海藻酸钠
质量比C
CaCl2质量浓度
（%）D
柚皮苷添加量
（mg/mL）1 2.625 1:1 4 4.5 2 3.000 2:1 5 5.0 3 3.375 3:1 6 5.5 1.2.4 复合多糖凝胶球对NR包封率和负载量的测定
柚皮苷标准曲线绘制：以无水乙醇配制浓度分别为0.004、0.008、0.012、0.016、0.020、0.024 mg/mL的NR标准品溶液，于280 nm下测定吸光度（OD）值，绘制NR标准曲线。得到标准曲线Y=31.384x+0.0014，R2=0.9986。
取1.2.1制备的新鲜湿球，置于研钵中，分次加入25 mL无水乙醇进行研磨粉碎，后于200 W超声机中超声10 min，密封避光静置进一步提取。提取液经0.45 μm滤膜过滤后，以无水乙醇作为空白，于280 nm波长下测定滤液OD值，由标准曲线计算NR的含量[16]。其中：
凝胶球的包封率(%)=凝胶球中柚皮苷的量原始加入的柚皮苷的量×100 负载量(mg/100mg)=凝胶球中柚皮苷的量干球的量 1.2.5 质构特性分析
利用TMS-Touch质构仪对复合多糖凝胶球的硬度与弹性进行测定。测试条件：力量感应元250 N，力量分辨率0.01 g，直径12.7 mm圆柱型挤压检测探头 ，测试速度30 mm/min，触发力0.05 N，压缩量30%[17]。
1.2.6 复合多糖凝胶球的粒径测定
利用数显卡尺测量复合多糖凝胶球的平均粒径。
1.2.7 复合多糖凝胶球表面与内部形态结构观察
利用SU1800场发射扫描电镜扫描NR、HPCD、NR-HPCD、冻干复合多糖凝胶球表面、空载凝胶球剖面、载NR-HPCD凝胶球剖面，观察其结构形态。经冷冻干燥的复合多糖凝胶球在显微镜下以刀片切面，将复合多糖凝胶球及其剖面粘附在黑色导电胶上，样品经真空喷金后在1.5 kV下观察。
1.2.8 FTIR光谱测定
比较HPCD、NR、NR-HPCD、果胶、海藻酸钠、果胶-海藻酸钠空白凝胶球、果胶和海藻酸钠的物理混合物及载药复合多糖凝胶球的FTIR光谱，以验证柚皮苷和凝胶球各组分之间的化学相互作用。将完全干燥后的凝胶球粉碎，与无水溴化钾混合于玛瑙研钵中进一步研磨成粉末，粉末置于烤灯下一段时间，减少水分对测定结果的影响。粉末细粉压缩至透明圆盘，使用以 4 cm−1 的分辨率在 400~4000 cm−1 的波数区域内记录每个圆盘的FTIR光谱。
1.2.9 复合多糖凝胶球在不同pH溶胀介质的溶胀性能实验
准确称100 mg干复合多糖凝胶球分别置于25 mL的不同pH溶胀介质（pH4：KCl-HCl溶液，pH7：磷酸盐缓冲液，pH9：硼酸盐缓冲液）中，每隔1 h将复合多糖凝胶球由不同介质中分离出来，擦干表面多余液体，测定凝胶球质量，后将凝胶球放回介质中[18]。使用如下公式计算复合多糖凝胶球的溶胀比：
溶胀比(%)=W1−W2W2×100 式中：W1为复合多糖凝胶球于不同时间段的质量，mg；W2为干凝胶球的起始质量，mg。
1.2.10 复合多糖凝胶球的体外模拟消化累计释放实验
NR的体外模拟消化实验是在恒温振荡培养箱上中进行的[19-20]。称取NR、NR-HPCD包合物和复合多糖凝胶球（所有样品均含有5 mg NR，具体质量因负载量而异）分成三组置于试管中。在每个样品管中加入10 mL模拟胃液（pH1.2的HCl-KCl溶液）置于37 ℃，100 r/min培养箱中避光振荡2 h。然后在释放介质中加入适量Na3PO4调节pH至6.8（模拟小肠环境），继续于37 ℃，100 r/min的培养箱中释放2 h。最后，向模拟释放体系中加Na3PO4调节pH至7.8，并加入70 mg果胶酶振荡5 h以模拟结肠环境。从实验开始时起，每隔30 min吸取1 mL消化液上清液，同时补充1 mL新鲜的相应介质溶液。用紫外-可见分光光度计于280 nm处测定消化液样品的OD值，计算NR在释放介质中的浓度及其相应的累计释放率（CR）[7]，计算公式如下，并绘制NR在释放介质中的释放曲线。
CR(%)=cn×v+∑n−1i=0cn−1×vn−1w0×LE×100 式中：cn为第n次取样测得NR浓度，mg/mL；v为释放体系总体积，mL；cn−1为第n−1次取样测得NR浓度，mg/mL；vn−1为第n−1次取样体积，mL；w0为凝胶球的初始质量，mg；LE为凝胶球负载量，mg/100 mg。
1.3 数据处理
数据分析、作图均采用Origin pro 2018C 64-bit，显著性分析采用SPSS处理，图注字母表示显著性差异（P<0.05），由单因素方差分析结合Duncan分析得出，所有实验至少三次重复。
2. 结果与分析
2.1 制备工艺对柚皮苷-多糖基凝胶球特性的影响
2.1.1 果胶与海藻酸钠质量比对复合多糖凝胶球特性的影响
如图2所示，随着果胶与海藻酸钠质量比的增加，复合多糖凝胶球的硬度和弹性、载药能力均先增大后下降，而复合多糖凝胶球的粒径呈现先减小后增大的趋势。因海藻酸钠溶液较果胶溶液黏度大[17]，当果胶占比较低时（果胶:海藻酸钠<2:1），体系黏性过大，凝胶球的成型效果较差，对内部NR保护作用较弱而易造成泄漏，因而包封率和负载量较低；但当果胶:海藻酸钠>2:1时，体系黏度下降，造成凝胶球内部“盒状”网络结构变得稀疏[21]，形状由圆形变成椭圆形，内部NR与外界溶液的接触面积增大，因此凝胶球的硬度和弹性减小，粒径变大，包封率和负载量也较低。
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2.1.2 复合多糖浓度对复合多糖凝胶球特性的影响
如图3所示，随着复合多糖浓度的增加，凝胶球的硬度先增大后保持稳定，弹性逐渐减小后趋于稳定，粒径先减小后增大，包封率先增大后减小，负载量持续下降。当复合多糖浓度<3%时，更多的-COOH与Ca2+结合，体系的黏度也随着浓度的增加而增加，凝胶球的成型好，内部网络更加致密，因此硬度增大，粒径变小，较硬的外壳和紧密的内部网络结构使凝胶球对NR的包封效果更好，但此时球外壳脆性增大，导致弹性变小[22]。当复合多糖浓度>3%，凝胶溶液体系浓度和黏度过高，易堵塞针头，形成的凝胶球存在拖尾的现象，凝胶球的粒径变大，NR容易泄露，因此包封率降低[23]。由于复合多糖浓度的增加使干燥后的凝胶球质量增加，负载量降低。
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图 3 不同复合多糖浓度对多糖凝胶球的特性的影响Figure 3. Effect of different complex polysaccharide concentration on the characteristics of polysaccharide gel balls2.1.3 CaCl2质量浓度对复合多糖凝胶球特性的影响
由图4可知，随着CaCl2质量浓度的增加，凝胶球的硬度和弹性、包封率和负载量先增大后减小，凝胶球的粒径无明显变化。这是因为当CaCl2质量浓度<5%时，形成的凝胶球外层薄且疏松多孔，对NR的包封率和负载量较低，但CaCl2浓度的增加，可促进-COOH与Ca2+交联，凝胶球网络结构变得更加的致密，故凝胶球的硬度增大。当CaCl2质量浓度>5%时，快速的固化反应形成硬度较好且致密的外层，凝胶球内部网络结构减少，对NR的附着性能下降，使得NR包封率和负载量的下降[24]。
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图 4 不同CaCl2质量浓度对多糖凝胶球特性的影响Figure 4. Effects of different calcium chloride mass concentrations on the characteristics of polysaccharide gel balls2.1.4 柚皮苷添加量对复合多糖凝胶球特性的影响
如图5所示，随着NR添加量的增加，凝胶球的硬度、包封率和负载量先增大后减小，而弹性减小，粒径增大。当NR添加量较低时（<5.0 mg/mL），凝胶球内部的三维网络结构对NR的包合尚未达到饱和，随着NR添加量的增加，凝胶球的硬度随之增加，而弹性降低，凝胶球对NR的包封率和负载量逐渐增大；当NR添加量>5.0 mg/mL时，凝胶球的三维空间网络结构对NR的包合达到饱和，使凝胶球对NR的载药能力下降，同时含量过高的NR阻碍了体系中-COOH与Ca2+的交联[22]，使凝胶球的硬度和弹性均持续降低，这也是导致凝胶球的粒径变大的原因。
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图 5 不同NR添加量对多糖凝胶球特性的影响Figure 5. Effects of different NR additions on the characteristics of polysaccharide gel balls2.2 复合多糖凝胶球制备条件的优化结果
根据2.1的实验结果，选取果胶与海藻酸钠质量比、复合多糖浓度、氯化钙质量浓度和柚皮苷添加量为影响因素，以复合多糖凝胶球对柚皮苷的包封率为指标设计正交试验如表2。
表 2 正交试验结果Table 2. Orthogonal test results实验号 A B C D 包封率（%） 1 1 1 1 1 54.92 2 1 2 2 2 58.11 3 1 3 3 3 62.09 4 2 1 2 3 66.20 5 2 2 3 1 63.87 6 2 3 1 2 66.89 7 3 1 3 2 59.96 8 3 2 1 3 61.82 9 3 3 2 1 65.82 K1 58.37 60.36 61.21 61.54 K2 65.65 61.27 63.38 61.65 K3 62.53 64.93 61.97 63.37 R 7.28 4.57 2.17 1.83 由表2 可知，通过对实验条件的优化，发现影响柚皮苷包封率的因素依次为：复合多糖浓度>果胶与海藻酸钠质量比>CaCl2质量浓度>柚皮苷添加量，且当凝胶球的制备条件为复合多糖浓度浓度3%，果胶与海藻酸钠质量比3:1，氯化钙质量浓度为5%，柚皮苷的添加量为5.5 mg/mL时，可达到对柚皮苷的最佳包封率。根据此条件，进行平行实验验证，结果得到柚皮苷的平均包封率68.34%±0.49%，该实验结果高于单因素实验，因此优化的工艺条件具有一定的可靠性。
2.3 复合多糖凝胶球表面与内部结构特征
由图6所示，扫描电镜下观察到NR和HPCD分别以针状晶体形式和无定形球体形式存在。NR-HPCD为不规则颗粒形态，NR和HPCD原始形态消失。表明两者形成了紧密的缔合，以包合物的形式存在，NR不再以晶态存在[6]。复合多糖凝胶球经冻干后，其表面出现收缩凹陷的现象，多有褶皱，但结构质地致密，由复合多糖凝胶球的剖面可以发现其内部空间结构疏松多孔[17]。这些孔洞结构和凝胶球致密的外壳，有利于对NR-HPCD 的截留。空载凝胶球剖面孔洞壁较光滑，载NR-HPCD凝胶球剖面孔洞壁多有毛刺，表明NR-HPCD被成功包埋进复合多糖凝胶球。
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图 6 NR（A）、HPCD（B）、NR-HPCD（C）、冻干复合多糖凝胶球表面（D）、空载凝胶球剖面（E）、载NR-HPCD凝胶球剖面（F）的SEM图Figure 6. SEM diagram of NR (A), HPCD (B), NR-HPCD (C), lyophilized composite polysaccharide gel sphere surface (D), no-load gel sphere profile (E), and NR-HPCD gel sphere profile (F)2.4 复合多糖凝胶球的FTIR分析
由图7可知，NR存在3400 cm−1处的羟基特征峰，在1630 cm−1处有着NR特有的芳族共轭羰基，在1514 cm−1、1423 cm−1和820 cm−1处存在芳香核特征峰。HPCD的C-H伸缩振动在2929 cm−1、1159 cm−1和1023 cm−1处分别存在C-H及C-O的伸缩振动，845 cm−1处有着C-O-C的特征峰。而在NR-HPCD中属于NR在1514 cm−1、1423 cm−1和820 cm−1处的芳香核特征峰，变弱甚至几乎消失，与物理混合物相比，NR-HPCD在3700~3017 cm−1处的-OH伸缩振动吸收峰更强，说明两者形成了氢键[25]。所以当NR与HPCD的质量比1:5时，且仅仅通过搅拌30 min即可达到HPCD对NR的有效包合，即有利于NR在凝胶球中的均匀分散。果胶在1740 cm−1处存在C=O特征峰，1640 cm−1处指的是羧酸盐的特征峰，由复合多糖凝胶的光谱图显示，与果胶相比，1740 cm−1处的特征峰变窄变弱，而在1640 cm−1，1438~1378 cm−1范围内吸收峰明显增强，说明Ca2+和-COOH形成了羧酸盐[26-27]。在1514 cm−1处复合多糖凝胶中存在着与NR-HPCD同样的弱峰，且出现在845 cm−1处的特征峰，而这两处特征峰在空白凝胶球中并未出现，说明复合多糖凝胶中存在NR-HPCD。因此，NR在复合多糖凝胶球中的成功封装被证实。
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图 7 HPCD（A）、NR（B）、NR-HPCD（C）、SA（D）、PEC（E）、物理混合物（F）、空白凝胶球（G）、复合多糖凝胶球（H）的FTIR图谱Figure 7. FTIR maps of HPCD (A), NR (B), NR-HPCD (C), SA (D), PEC (E), physical mixture (F), blank gel sphere (G), complex polysaccharide gel sphere (H)2.5 复合多糖凝胶球靶向缓释性分析
2.5.1 溶胀性能分析
凝胶球在不同pH溶液介质中的溶胀比可验证其对pH的敏感性，且溶胀性能与凝胶球对负载物的释放性能密切相关，是衡量其在食品、药品中应用的重要因素[24]。由图8可知，复合多糖凝胶球在酸性（pH4）和中性介质中溶胀比相差不大，而在碱性介质中的溶胀比明显高于在酸性和中性介质中的溶胀比。这是因为复合多糖中存在一定的羧基基团，这些羧基基团在中性和酸性环境中，几乎不带电荷，但在碱性环境中，这些羧基基团会被离子化，使得离子间的静电排斥力增大，导致溶胀比增加[28]。复合多糖凝胶球长期处于碱性环境中时，果胶在碱性介质中会被脱酯化，复合多糖凝胶球易出现破碎现象，导致溶胀比下降[29]。
2.5.2 复合多糖凝胶球体外模拟消化分析
图9显示了NR、NR-HPCD和复合多糖凝胶球在模拟胃肠液中NR的累计释放率。与NR-HPCD相比，游离的NR由于水溶性差，在胃液中2 h后，释放累计率达到44.77%，且在到达结肠环境前，游离NR的累计释放率已达到68.97%。由于NR与HPCD形成了包合物NR-HPCD，NR的溶解性大大增加，NR-HPCD在2 h的模拟胃液释放中，便表现出高达64.26%的累计释放率，且在经过6 h的模拟胃肠液消化，其中的NR累计释放率可达到98.19%，几乎达到完全释放。而由图9中的复合多糖凝胶球中NR的释放曲线可以发现，NR-HPCD被包封在凝胶球中，其释放率因凝胶球多孔结构的阻碍而有所降低[10]。在模拟胃液中，由于较低的pH环境及溶胀率，使得凝胶球有着较低的释放率，累计释放率仅为25.95%。经过肠液的消化，NR的累计释放率逐渐增大，且在结肠环境中达到最大释放率。这是由于结肠液中存在果胶酶，凝胶球经小肠和结肠液中的进一步的溶胀，加速了NR的释放[30]。NR-HPCD的高累计释放率不利于肠道对NR的吸收，而制备的载NR凝胶球，不仅利用了环糊精对NR的增溶效果，还减缓了其在胃肠道的释放速率，可有效增加NR在人体中的生物利用度[31]。
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图 9 NR-HPCD（a）、NR（b）和复合多糖凝胶球（c）在体外模拟消化中的累计释放曲线Figure 9. Cumulative release curves of NR-HPCD (a), NR (b) and complex polysaccharide gel balls (c) in vitro simulated digestion3. 结论
本文在不使用任何表面活性剂及有机试剂的情况下，制备了能够递送疏水性柑橘黄酮NR的复合多糖凝胶球载体。且研究发现当复合多糖浓度浓度3%，果胶与海藻酸钠质量比3:1，氯化钙质量浓度为5%，柚皮苷的添加量为5.5 mg/mL时，且此时的凝胶球载药能力最佳。扫描电镜显示制备的凝胶球表面致密内部疏松的空间结构可对NR进行有效包埋，红外光谱进一步证实了凝胶球对NR的负载，后续可利用多种技术手段深入探讨各物质之间的相互作用。溶胀实验表明制备的凝胶球具有一定的pH敏感性。虽然已有研究表明HPCD对NR有较好的增溶效果，但NR的溶解度增加，使其在胃肠环境中的累计释放量也增加，而制备的复合多糖凝胶球不仅利用了HPCD对NR的增溶效果，还降低了NR在胃肠道的释放速率，实现了对NR的有效缓释和结肠中的最大释放。本文对柚皮苷的增溶、缓释和生物利用率的改善具有重要作用，也为柑橘黄酮应用拓展和在柑橘汁中的脱苦应用提供借鉴和依据。
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图 1 负载柚皮苷的复合多糖凝胶球形成机制示意图
Figure 1. Schematic diagram of the formation mechanism of compound polysaccharide gel spheres loaded with naringin
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图 3 不同复合多糖浓度对多糖凝胶球的特性的影响
Figure 3. Effect of different complex polysaccharide concentration on the characteristics of polysaccharide gel balls
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图 4 不同CaCl2质量浓度对多糖凝胶球特性的影响
Figure 4. Effects of different calcium chloride mass concentrations on the characteristics of polysaccharide gel balls
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图 5 不同NR添加量对多糖凝胶球特性的影响
Figure 5. Effects of different NR additions on the characteristics of polysaccharide gel balls
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图 6 NR（A）、HPCD（B）、NR-HPCD（C）、冻干复合多糖凝胶球表面（D）、空载凝胶球剖面（E）、载NR-HPCD凝胶球剖面（F）的SEM图
Figure 6. SEM diagram of NR (A), HPCD (B), NR-HPCD (C), lyophilized composite polysaccharide gel sphere surface (D), no-load gel sphere profile (E), and NR-HPCD gel sphere profile (F)
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图 7 HPCD（A）、NR（B）、NR-HPCD（C）、SA（D）、PEC（E）、物理混合物（F）、空白凝胶球（G）、复合多糖凝胶球（H）的FTIR图谱
Figure 7. FTIR maps of HPCD (A), NR (B), NR-HPCD (C), SA (D), PEC (E), physical mixture (F), blank gel sphere (G), complex polysaccharide gel sphere (H)
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图 9 NR-HPCD（a）、NR（b）和复合多糖凝胶球（c）在体外模拟消化中的累计释放曲线
Figure 9. Cumulative release curves of NR-HPCD (a), NR (b) and complex polysaccharide gel balls (c) in vitro simulated digestion
表 1 正交试验因素及水平
Table 1 Orthogonal experimental factors and levels
水平 因素 A
复合多糖浓度
（%）B
果胶与海藻酸钠
质量比C
CaCl2质量浓度
（%）D
柚皮苷添加量
（mg/mL）1 2.625 1:1 4 4.5 2 3.000 2:1 5 5.0 3 3.375 3:1 6 5.5 
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表 2 正交试验结果
Table 2 Orthogonal test results
实验号 A B C D 包封率（%） 1 1 1 1 1 54.92 2 1 2 2 2 58.11 3 1 3 3 3 62.09 4 2 1 2 3 66.20 5 2 2 3 1 63.87 6 2 3 1 2 66.89 7 3 1 3 2 59.96 8 3 2 1 3 61.82 9 3 3 2 1 65.82 K1 58.37 60.36 61.21 61.54 K2 65.65 61.27 63.38 61.65 K3 62.53 64.93 61.97 63.37 R 7.28 4.57 2.17 1.83
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