导读：
天然植物色素花青素因药理价值备受关注，但其稳定性差易受环境因素影响。近期，有研究人员采用喷雾干燥技术，将富含花青素的嘉宝果果汁与麦芽糊精混合制备微胶囊，系统研究了麦芽糊精含量对微胶囊物理化学性质的影响，发现15%麦芽糊精是最佳载体浓度，能够有效保护花青素并保持其色泽稳定性。相关研究以“Spray drying and characterisation of anthocyanin rich microcapsules from jaboticaba juice with maltodextrin”为题目，发表在期刊《Food Bioscience》上。
本文要点：
1、本研究使用麦芽糊精作为壁材，通过喷雾干燥技术封装富含花青素的嘉宝果汁，并评估不同麦芽糊精浓度（10%-25%）对微胶囊物理化学性质的影响。
2、利用超声辅助提取果汁，通过喷雾干燥制备微胶囊并分析包封率、总花青素含量、颗粒形态及颜色特性。
3、结果显示：25%麦芽糊精包封率最高（97.1%），但颗粒收缩明显；15%麦芽糊精微胶囊呈均匀球形，粒径6.42–8.65 μm，虽包封率仅65%，但保留最多矢车菊素-3-葡萄糖苷（51 mg/L），且色度值最优。
4、综合理化性质，15%麦芽糊精在平衡花青素保留与颗粒形态方面表现最佳。
5、研究表明，壁材浓度需权衡总花青素包封率与特定成分稳定性，未来可结合其他壁材优化工艺。
喷雾干燥过程中麦芽糊精浓度对微胶囊形态和花青素保留的影响机制是什么？
麦芽糊精浓度通过调控溶液粘度和干燥动力学，直接影响微胶囊形态与功能：
1、形态控制机制：
15%浓度时，粘度适中（23.1 cP），液滴干燥时形成均匀球形颗粒，内部水分均匀蒸发避免塌缩。
25%浓度时，高粘度（31.1 cP）导致雾化液滴表面快速硬化，内部蒸汽压力引发收缩，形成褶皱表面。
2、花青素保留机制：
低浓度（15%）壁材允许花青素充分嵌入多糖链间隙，氢键保护其免于热降解，保留51 mg/L矢车菊素-3-葡萄糖苷。
高浓度（25%）致密结构虽减少表面暴露，但阻碍花青素与壁材的分子间作用力，反因内部热应力加剧降解。
技术优化方向：
复合壁材设计：混合麦芽糊精与阿拉伯胶（1:1），利用阿拉伯胶的乳化性改善分散均匀性，降低临界粘度。
原位监测技术：集成近红外传感器实时监测干燥塔内颗粒湿度，动态调整进风温度（±10°C）以平衡干燥速率与结构完整性。
如何通过动态调控喷雾干燥工艺参数解决高麦芽糊精浓度下的微胶囊收缩问题？
1、梯度温度控制
入口温度调整：将入口温度从190°C降至160–180°C，减缓液滴表面固化速度，允许内部水分逐步蒸发，避免因内外干燥速率差异导致的收缩。
出口温度提升：将出口温度从108°C升至110–120°C，确保颗粒内部水分充分蒸发，减少残留水分引起的冷却塌缩。
2、雾化工艺优化
高压雾化或超声雾化：采用高压雾化喷嘴（压力3–4 bar）或超声辅助雾化，生成更小（<10 μm）、更均匀的液滴，缩短干燥时间，改善热传递均匀性。
雾化压力动态调节：根据溶液粘度实时调整雾化压力，确保液滴尺寸稳定（如25%麦芽糊精溶液需更高压力）。
3、进料速率与固含量平衡
提高进料速率：从4 mL/min增至6–8 mL/min，缩短液滴在高温区的停留时间，降低局部过热风险。
固含量优化：将麦芽糊精浓度从25%降至15–20%，降低溶液粘度（从31.1 cP降至23.1 cP），改善干燥均匀性。
4、复合壁材与结构强化
混合壁材设计：添加1–2%阿拉伯胶或羟丙基甲基纤维素（HPMC），降低溶液粘度的同时增强壁材柔韧性，减少收缩变形。
纳米颗粒填充：引入1–3%二氧化硅纳米颗粒，通过物理填充提升壁材机械强度，抑制收缩。
5、原位监测与动态反馈
近红外（NIR）实时监测：在干燥塔内集成NIR传感器，实时检测颗粒水分含量及花青素稳定性，动态调整温度或雾化参数。
机器学习优化：基于历史数据训练算法，预测最佳工艺组合（如温度、进料速率），实现闭环控制。
图1.(a)添加不同百分比麦芽糊精的嘉宝果汁的固形物含量（条形图）及其对应的喷雾干燥产率（折线图）。(b)由不同百分比麦芽糊精包埋的嘉宝果汁的包埋效率。不同字母（主y轴）或符号（次y轴）表示各组均值之间存在显著差异，p<0.05。所有数据均以三次实验的平均值±标准差表示。
图2.用不同浓度麦芽糊精制备的嘉宝果汁微胶囊的总花青素含量（实心条）和表面花青素含量（折线）。不同字母（主y轴）或符号（次y轴）表示各组均值之间存在显著差异，p<0.05。所有数据均以三次实验的平均值±标准差表示。
图3.以(a)0%、(b)10%、(c)15%、(d)20%和(e)25%麦芽糊精为壁材喷雾干燥的嘉宝果汁微胶囊。嘉宝果汁微胶囊的定量颜色属性，如(f)总色差（ΔE，蓝色实心条）、(g)色度（C*，红色实心条）和色调角（Ho，绿色折线）以三次实验的平均值±标准差表示。不同字母（主y轴）或符号（次y轴）表示各组均值之间存在显著差异，p<0.05。
图4.(a)不同麦芽糊精百分比的嘉宝果汁微胶囊的松装密度（实心条）和振实密度（折线），(b)休止角（实心条）和压缩性（折线）。不同字母（主y轴）或符号（次y轴）表示各组均值之间存在显著差异，p<0.05。所有数据均以三次实验的平均值±标准差表示。
图5.用(a)10%、(b)15%、(c)20%和(d)25%麦芽糊精包埋的嘉宝果汁的形态图像。
图6.含10%–25%麦芽糊精的嘉宝果汁微胶囊中残留的矢车菊素-3-葡萄糖苷的HPLC色谱图。不同字母表示各组均值之间存在显著差异，p<0.05。所有数据均以三次实验的平均值±标准差表示。
图7.(a)含10%–25%麦芽糊精的嘉宝果汁微胶囊的FT-IR总谱图，(b)FT-IR指纹区谱图。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.fbio.2025.106446
