Alginate Beads of Self-emulsifying Isoflavone and Evaluation of Its Solubility and Release Characteristics

大豆異黃酮 (soy isoflavone) 為一種大豆中所含的「植化素」(phytochemicals)，其具有諸多人體功效，包括預防乳腺癌、心血管疾病以及緩解更年期症狀等，為一種極具發展潛力之保健食品素材。然而，有研究顯示，大豆異黃酮之生物利用率小於4%，原因為其具生物活性之型式─苷元 (aglycon) 水溶性差，導致難溶於人體消化液中，進而影響其生物利用性。本研究欲利用自乳化傳遞系統改善大豆異黃酮水溶性不佳之問題，實驗結果顯示，中鏈脂肪酸、乳化劑Tween 80、助溶劑Labrasol® 對大豆異黃酮之溶解度分別為4.72 mg/ mL、16.03 mg/ mL、30.14 mg/ mL，相較於其難溶於水之性質，確實有效提升其溶解度之效果。將大豆異黃酮自乳化液製備成凝膠球粒後，其粒徑大小為1.75 ± 0.11 mm、圓形度為0.26、硬度為2.03 ± 0.07 N、包埋率為95.31 ± 0.15%，熱焓值為1616 J/g，在熱處理試驗中，其硬度變化下降至1.85 N，膨潤力由0提升至92.63%，熱釋放率僅為0.70 ±0.01 %。在體外模擬試驗中，實驗結果顯示，三組自乳化凝膠球粒在胃部釋放約0.6 ~ 0.75 %之大豆異黃酮，經十小時模擬腸道後，三組樣品之累積釋放率最高可達87.51 %，顯示大豆異黃酮可透過自乳化凝膠之載體達到高釋放量。Soy isoflavone is a kind of 'phytochemicals' contained in soybeans. It has many human effects, including prevention of breast cancer, cardiovascular disease and alleviation of menopausal symptoms. However, studies have shown that the bioavailability of soy isoflavones is less than 4% due to its low solubility. This study aims to improve the water solubility of soy isoflavones by using the technology of self-emulsification delivery system (SEDS). The results show that the solubility of MCT is 4.72 mg/mL, the emulsifier Tween 80 is 16.03 mg/mL, and the cosolvent Labrasol® is 30.14 mg/mL. After the preparation of self-emulsified isoflavone hydrogel bead, the particle size, sphericity, hardness, encapsulation rate and thermal enthalpy is 1.75 ± 0.11 mm, 2.03 ± 0.07 N, 95.31 ± 0.15 % and 1616 J/g respectively. In the heat treatment test, the hardness change is reduced to 1.85 N, and the swelling capacity is 0 % to 92.63%. In the in vitro simulation test, the experimental results show that in the simulated stomach, the release of the release amount of self-emulsified isoflavone hydrogel bead in simulated gastric fluid (SGF) are 0.6 ~ 0.75%. It shows that the soy isoflavones is encapsulated well by hydrogel bead and have sustained release effect in stomach. In the simulated intestinal environment, the highest cumulative amounts of soy isoflavones is 87.51 %, which shows that the isoflavone self-emulsified hydrogel bead reaches high release amount in the intestine.謝誌 i 摘要 ii Abstract iii 圖表索引 ix 表次 ix 圖次 x 壹、引言 1 貳、文獻回顧 3 一、保健食品 3 (一) 台灣保健食品的發展概況 3 (二) 全球保健食品的發展概況 6 (三) 保健食品的未來發展趨向 10 (四) 保健食品劑型開發 10 二、大豆異黃酮 15 (一) 大豆異黃酮簡介及分類 15 (二)含糖基及無糖基異黃酮之間的轉換 19 (三)大豆異黃酮的生理功效 21 (四)大豆異黃酮在人體中的代謝途徑 25 三、自乳化傳遞系統 (Self- Emulsifying Delivery System ,SEDS) 29 (一) 自乳化傳遞系統簡介 31 1. 脂類化合物傳遞系統之分類 31 2. 自乳化傳遞系統簡介 35 3. SEDS (Self- Emulsifying Delivery System) 的形成原理 36 4. 自乳化傳遞系統 (SEDS) 之品質評估 37 5. 乳化液、微乳液之區別 38 6. 自乳化系統 (SEDS)之分類 (Types of self-emulsifying system) 39 (二)自乳化劑型之基材組成 42 1. 一般選擇標準 42 2. 油相 44 3. 介面活性劑 44 4. 助溶劑 45 (三)自乳化劑型常用之基材簡介 46 1. Span 80及Tween 80 46 2. MDG（Mono-, Di-glyceride單甘油酯和二甘油酯） 48 3. Labrasol® 49 4. 丙二醇 (PG) (1,2-Propanediol) 49 5. 聚乙二醇 (PEG) 50 6. 聚氧乙烯 (40) 氫化蓖麻油 (PEG-40 Hydrogenated Castor Oil, HC) 51 7. 丙三醇 (Glycerol) 51 (四)自乳化傳遞系統與溶解度之關係 52 1. 粒徑大小及乳滴極性 52 2. 介面活性劑 52 3. 脂質的影響 53 (五)自乳化技術在市面上的普及程度 54 參、實驗目的 55 肆、實驗架構 56 伍、材料與方法 57 一、實驗材料 57 二、實驗方法 61 (一)大豆異黃酮之HPLC分析 61 (二) 脂肪酸分析 64 (三) 自乳化劑型篩選 64 (四) 大豆異黃酮自乳化液 (Self-emulsified formulation,SEF) 的製備與液滴粒徑測定 68 (五) 製備含有SEF之凝膠球粒 (自乳化凝膠球粒) 68 (六)自乳化凝膠球粒品質及理化性質分析 70 (七)凝膠球粒加熱釋放實驗 73 (八) 自乳化凝膠球粒於模擬腸胃液之侵蝕膨潤與釋放試驗 73 陸、結果與討論 75 第一章、大豆異黃酮自乳化液之製備及其最適條件探討 75 (一) 脂肪酸分析 76 (二) 互溶性試驗 (Miscibility Test) 78 (三) 溶解度試驗 82 (四) 三相圖繪製 (Pseudoternary phase diagram) 84 (五) 自乳化製劑品質評估 86 (六) 自乳化製劑之粒徑分佈 88 (七) 第一章小結論 92 第二章、海藻酸鈉/幾丁聚醣/澱粉-大豆異黃酮之自乳化凝膠球粒製備及其品質分析 93 (一)凝膠球粒膠體較佳條件探討 94 1.糊化甘藷澱粉的添加量對自乳化凝膠球粒之外觀影響 95 2. 糊化甘藷澱粉的添加量對自乳化凝膠球粒之平均粒徑、圓形度、硬度、包埋率影響 97 3. 糊化甘藷澱粉的添加量對自乳化凝膠球粒之熱處理評估─外觀變化 101 4. 糊化甘藷澱粉的添加量對自乳化凝膠球粒之熱處理評估─細微結構 104 5. 糊化甘藷澱粉的添加量對自乳化凝膠球粒之熱處理評估─硬度變化 107 6. 糊化甘藷澱粉的添加量對自乳化凝膠球粒之熱處理評估─-膨潤力 (swelling capacity)分析 111 7. 糊化甘藷澱粉的添加量對自乳化凝膠球粒之熱處理評估─-釋放率 (Release amount)分析 115 8. 第二章第一部分小結論 117 (二) 大豆異黃酮自乳化液的添加量對自乳化凝膠球粒之影響 119 1. 自乳化液的添加量對自乳化凝膠球粒之外觀影響 119 2. 自乳化液的添加量對自乳化凝膠球粒之平均粒徑、圓形度、硬度、包埋率影響 121 3. 自乳化液的添加量對自乳化凝膠球粒之示差熱掃描分析 (DSC, Differential scanning calorimetry) 123 4. 自乳化液的添加量對自乳化凝膠球粒之X-ray圖譜影響 125 5. 自乳化液的添加量對自乳化凝膠球粒之FT-IR 128 6. 自乳化液的添加量對自乳化凝膠球粒之熱處理評估─外觀變化 130 7. 自乳化液 (SEF) 的添加量對自乳化凝膠球粒之熱處理評估─細微結構 133 8. 自乳化液的添加量對自乳化凝膠球粒之熱處理評估─硬度變化 136 9. 自乳化液的添加量對自乳化凝膠球粒之熱處理評估─膨潤力變化 139 10. 自乳化液的添加量對自乳化凝膠球粒之熱處理評估─釋放率變化 142 11. 第二章第二部分小結論 144 第三章、大豆異黃酮/自乳化液凝膠球粒之體外模擬試驗 146 (一) 大豆異黃酮自乳化凝膠球粒於體外模擬消化試驗中之外觀變化 147 (二) 大豆異黃酮自乳化凝膠球粒於體外胃部消化試驗中之釋放特性 152 (三) 脂肪酸釋放量及大豆異黃酮釋放量之關係 154 (四) 大豆異黃酮自乳化凝膠球粒於體外腸道消化試驗中之釋放特性 156 (五)第三章小結論 159 柒、結論 160 捌、參考文獻 16