环糊精基金属有机框架封装薄荷醇及其控释特性研究

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薄荷醇是薄荷精油的主要成分之一,因其气味浓烈,赋予人清爽感觉,且成本低而广泛用于糖果生产中。薄荷醇挥发性高,其在糖果生产储藏及食用过程中香气释放过快,严重影响食品质量,使其在食品中的应用受到限制。课题以α-,β-及γ-环糊精基金属有机框架(α-CD-MOF,β-CD-MOF,γ-CD-MOF)为载体封装薄荷醇,研究不同结晶结构的CD-MOFs与薄荷醇包封量的关系,以筛选出最合适的包封材料。研究薄荷醇/CD-MOF复合物在不同温度、相对湿度及模拟的口腔环境下对薄荷醇的释放行为,并将其应用于口香糖中评估缓释性能,研究结果为持香型糖果研发提供一定的理论指导。本研究以钾离子(K+)和α-,β-及γ-CD为原料,制备三种CD-MOFs,即α-CD-MOF,β-CD-MOF和γ-CD-MOF,对其结构与性质的差异进行对比。通过高压混热法封装薄荷醇,利用红外光谱证实薄荷醇复合物的形成,通过气相检测确定薄荷醇封装的最佳材料为β-CD-MOF,对薄荷醇的包封率和包封效率分别为21.76%和22.54%。通过探索不同因素对薄荷醇包封的影响,确定最佳的封装条件为:研磨法下,温度90℃、β-CD-MOF与薄荷醇质量比1:1、反应时间60 min,其包封率和包封效率分别高达27.14%和30.58%。热重分析及复合稳定性测试证明,β-CD-MOF-薄荷醇复合物稳定性较好。储存特性研究表明,在不同温、湿度条件下,薄荷醇的损失量随温、湿度的升高而增加。相比于β-CD-薄荷醇复合物,β-CD-MOF-薄荷醇复合物展现出出色的耐热性但抗湿性较弱。在75℃下持续处理1 h,保留率为13.1%(w/w);在25℃下,相对湿度为75.5%的条件下储存35天后,保留率为10.4%(w/w)。对游离态薄荷醇、β-CD-薄荷醇复合物及β-CD-MOF-薄荷醇复合物进行模拟口腔体外实验以及口香糖释放实验,并揭示了薄荷醇的释放机制:非特异性结合及位点优先。释放速率为“游离态薄荷醇>β-CD-薄荷醇复合物>β-CD-MOF-薄荷醇复合物”。β-CD-MOF能够有效稳定附载薄荷醇芳香味分子,并显著减缓薄荷醇的释放速率,这为β-CD-MOF附载芳香味化合物在生产实践中的应用提供了理论基础。
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