5. 分析方法
5.6 表密度
參考陳和李(2006)的方法，稱取約 10g 微膠囊放入量筒中，輕拍 20 下 後記錄量筒的刻度，即為表體積(bulk volume)，每樣品重複 3 次，換算微膠
囊表密度：
表密度=微膠囊重量/表體積 (g/cm3) 5.7 熱性質分析
以示相差掃瞄熱分析儀進行實驗，參考Chen(1995)的方法，稱取約 15mg 樣品，並精稱至 0.1mg，以確保熱量換算的可靠性。為減少 DSC 圖譜基準 線上的偏移，將近似樣品含水率(約 80%)的 12mg 蒸餾水放入另一試樣皿 中，作為對照組與樣品同步測定，以消去試樣皿及水分造成的比熱變化影 響。每一試樣至少三重複，直到有明顯再現性，再選擇具代表性的圖譜。
DSC 溫度及熱量的修正均以銦(Indium)為標準，升溫速度為 10℃/min，濕態
樣品從10℃升溫至 90℃，乾態樣品從 10℃升溫至 200℃，記錄轉移溫度及 焓值，分析樣品熱安定性的變化。
5.8 流變性質分析
參考陳等(2005)的方法，以動態流變儀測量樣品的流變性質，液態樣品
選擇60mm 2o角錐板，固態樣品選擇 40mm及 20mm平板，利用stress sweep 確認黏彈範圍，並進行strain, frequency, time, temperature sweep，以決定不 同樣品的合適操作條件。實驗時，取適當的樣品量，蓋上防氣逸護罩(cover split)防止水分蒸發，以電子式控溫配合冷媒浴槽增加溫控準確度，以 2℃/min進行溫度掃描，記錄儲存模值、損失模值、損耗正切值(tanδ)、複數 黏度(complex viscosity, η*)及等流變性質，每樣品重複 2-3 次，取再現性數
據判讀分析。
5.9 影像分析 5.9.1 光學顯微鏡
以位相差及立體光學顯微鏡照像系統觀察微膠囊外型及大小。
5.9.2 掃瞄式電子顯微鏡
樣品經凍結處理後，再以冷凍乾燥機凍乾，將黑色膠帶黏貼於鋁台上，
樣品以輕灑方式平舖於黑色膠帶上，在真空狀態下，樣品表面以鍍金器鍍 上金膜一分鐘(35±1 mA/0.1 mbar)，以掃瞄式電子顯微鏡觀察樣品表面形態。
5.10 統計分析
試驗結果以套裝軟體(SPSS，2005)進行統計分析，並以 Duncan's test，
顯著水準為α=0.05 比較數據平均值之差異性。
肆、結果與討論
1. 添加 HPMC 改善魚皮明膠的凝膠能力
1.1 魚皮明膠與 HPMC 之交互作用
濃度 6.67%的魚皮明膠布魯姆值為 246g 左右，隨著 HPMC 添加比例增 加，凝膠強度也隨著增加，添加量至 2%及 4%時，凝膠強度已達約 1000g 左右(表一)，二者已無顯著差異，顯示添加 2%HPMC 已經足夠形成一定的
混合凝膠強度，更多的 HPMC 已無法明顯增加其凝膠強度，故後續實驗 HPMC 之添加量都固定為 2%。
單獨魚皮明膠與HPMC 未混合前，吸光值分別為 0.14 和 0.07 左右，並 未隨著靜置時間有明顯增加的趨勢。但二者均勻混合後，即呈現較高的吸 光值(0.33)，在 4℃或 10℃靜置 1 小時後，吸光值都已達 1.0 左右(圖一)，由
於明膠與多醣類溶液在 400nm 的吸光值增加，表示不溶性複合物的生成量 增加(Gilsenan et al., 2003；王和張，2004)，故 HPMC 與明膠靜置凝膠過程 中相互結合形成水不溶性大分子複合物，證明二者有混合凝膠的效果。
在靜置初期(4 小時內)，10℃靜置者吸光值大於 4℃靜置者，但靜置 8 小時後，4℃靜置者反大於 10℃靜置者(圖一)，顯示在靜置初期，10℃靜置 的混合凝膠之交互作用較為明顯，靜置長時間後，4℃靜置的混合凝膠之交 互作用反而比較明顯。
魚皮明膠與 HPMC 混合凝膠的膠強度為單獨魚皮明膠 3-5 倍，且隨著
靜置時間，膠強度有逐漸上升的趨勢，在靜置17 小時後，即可達一高值，
之後並無顯著增加趨勢（表二）。另外，魚皮明膠及其混合凝膠在靜置初期，
10℃靜置增加膠強度效果比 4℃快，但是靜置 8 小時後，在 4℃靜置者的膠 強度，就明顯高於 10℃，此結果與吸光值在不同溫度下靜置的變化趨勢類 似。Harrington and Rao (1970)認為急速冷卻會造成數個明膠凝膠晶核靠近而 形成混亂的不定形區，推論是由於較高的靜置溫度在短時間內明膠分子形 成有秩序的結晶區，使膠體較低溫靜置者穩定，但長時間低溫靜置後，因 形成更大量結晶區及不定形區，亦可形成高凝膠強度。此推論正可說明魚 皮明膠與 HPMC 在高溫靜置時可較快速凝膠，但是低溫長時間靜置時可形 成結構較強的混合凝膠。
再者，由於 HPMC 無法形成固態膠體，但與魚皮明膠混合後樣品膠強 度約為單獨魚皮明膠的3-5 倍(表二)，且混合凝膠吸光值遠高於單獨魚皮明 膠或 HPMC 的吸光值總和（圖一），證明 HPMC 對於魚皮明膠的凝膠能力 有相乘效果。
1.2 魚皮明膠與 HPMC 混合凝膠的流變性質
魚皮明膠在 TSRM 圖譜中，G’隨溫度升高而下降，在 8-10℃附近，即 明顯有下降之趨勢，在20℃附近，G’已趨近 0（圖二 A1 及 A2），在 4℃、
10℃靜置 1-24 小時，G’明顯增加，尤其在 4℃靜置條件下，靜置凝膠效果 較明顯，在掃瞄溫度 4℃附近 G’已高達 6-7kPa，為單獨魚皮明膠未靜置時
的 2 倍左右；10℃靜置對增高 G’的程度，就沒 4℃靜置效果明顯。魚皮明 膠添加 HPMC 後可提高 G’，尤其在 4℃靜置條件下，在掃瞄溫度 4℃附近 G’已高達 9-10kPa(圖二 B1)，為單獨魚皮明膠未靜置時的 3 倍左右，靜置溫
度效果與單獨魚皮明膠情形類似，在4℃靜置對增高 G’的效果較 10℃靜置 時明顯(圖二 B2)。
在討論膠體的流變性與其結構時，G’為儲存模值，通常推估是由有效 分子鏈硬度、接合區強度（包括鍵結強度和形成接合區之分子鏈平均大小）
及鍵結數量所貢獻，可反映黏彈性物質固態相的鍵結強度。G’’為損失模值，
屬於流性性質，反映液態相的摩擦消耗量，是由小分子流動、分子鏈移動、
摩擦及官能基的振動與轉動所貢獻。η*為複數黏度，代表動態頻率下，以剪 切應力的諧波振盪所測得的黏度，和複數剪切模值以及剪切應力、應變之 間的相角有關，可反映具黏彈性流體的流動性質。而tanδ為損耗正切值，代 表固定頻率下，物質的黏流性與彈性的相互關係，配合tanδ的變化，可有效 觀察膠體或乳化液的流變性質，故一般文獻常以G’>G”或G’<G”為決定凝膠 溫度或融解溫度的條件，tanδ=1 或達到波峰(或波谷)時為相轉移溫度(phase transition temperature)。因此由膠體的黏彈行為模值G’、G”及tanδ可分析凝 膠行為、凝膠網狀結構形成的速率及結構特性(Clark and Goss-Murphy, 1987；Hamman et al., 1990)，也可以反映內部結構的發展和改善溶液中分子 交互作用之影響，支持蛋白質網狀結構形成的事實(Musampa et al., 2007)。
魚皮明膠靜置及添加HPMC 後，G”及 η*變化的趨勢與 G’類似(圖三及 圖四)，其中尤其以添加 HPMC 之混合凝膠，G”提高的幅度最大，這些模值 在 20℃附近急遽下降，由於實驗中混合凝膠為 4℃靜置 1 小時後的樣品，
已凝膠呈現固態樣品，因此，混合膠液在TSRM 圖譜中 20℃的相轉移現象 應為魚皮明膠融解所造成。
本實驗中，靜置及添加 HPMC 可有效提高魚皮明膠的 G’、G”及 η*，
顯示魚皮明膠在 4℃靜置所形成的凝膠較 10℃靜置者有更穩定的網狀結 構，與在較低溫度下，膠體形成較多結晶區及不定形區有關，而添加HPMC 也可提高網狀結構的強度，使混合凝膠具有更高的模值。
1.3 魚皮明膠與 HPMC 混合凝膠的熱性質
參考 Ding 等(2005)將膠體在升溫及降溫過程中，G’與 G”曲線交點時 (tanδ=1)的相轉移溫度，分別定義為凝膠和融解的溫度。本實驗中單獨魚皮
明膠在 4℃靜置後，融解溫度可增加 1.4-1.8℃，在 10℃靜置則最高可增加 2.7℃。Choi and Regenstein (2000)發現，明膠溶液在較高溫時，凝膠形成的 膠體有較高的融點，低溫迅速凝膠反而不能提供一個穏定的融點，推論原 因為明膠融點增加，使得聚胜肽鏈變得有次序，原有接合區擴大或有新的 接合區形成，但由於接合區的羥脯胺酸殘留物含量低，此結合作用仍較不 穩定，此現象可說明在 10℃靜置後的魚皮明膠融解溫度高於 4℃靜置者的 原因。
添加 HPMC 亦可提高混合凝膠的融解溫度(增加約 1.3℃)(表三)，表現 較高的熱安定性。Perez 等(2006)亦發現，乳清蛋白與 HPMC 混合凝膠後，
可提高凝膠溫度。顯示添加HPMC 於蛋白質中，有提高熱安定性的能力。
魚皮明膠與HPMC混合凝膠，溫度掃瞄從 10℃掃瞄至 90℃時，魚皮明 膠在相轉移(融解)後，G’、G”及η*在約 30℃降至最低點，在升溫至 60℃附 近，這些模值又開始有增高之趨勢(圖五)，此說明二者混合凝膠後，魚皮明 膠仍維持冷凝膠性質、HPMC仍維持原有熱凝膠性質。
由混合凝膠在升溫及降溫(圖六A及B)過程中，G’、G”、tanδ及η*的變化，
發現二者的圖譜型態相似，亦證明混合HPMC後，魚皮明膠仍維持可逆性的 凝膠性質。唯升溫及降溫過程中的相轉移溫度，分別為25℃及 18℃，即加 熱過程中融解溫度大於冷卻過程中凝膠溫度，顯示在冷卻過程有遲滯凝膠 的現象。
以DSC 分析魚皮明膠熱安定性時，發現未靜置魚皮明膠的融解溫度為 24.2℃，在 4℃及 10℃靜置 24 小時，融解溫度都小幅增高為 25.4℃，焓值
則增加一倍左右。添加HPMC 的混合凝膠融解溫度增高約 1.2-1.3℃，靜置 過程中，混合凝膠的焓值都高於單獨魚皮明膠(表四)。
由於 DSC 圖譜可觀察蛋白質在加熱過程中，由凝膠轉變成溶膠的溫度 及焓值差異，分析其熱安定性(Rochdi et al., 2000)，圖譜中熱變性溫度往高 溫移動或焓值提高，可反映蛋白質熱安定性提高(Chen, 1995)。由 DSC 分析
結果顯示，魚皮明膠與 HPMC 混合凝膠，並靜置交互作用後，需較高的溫 度和能量來破壞才能導致魚皮明膠溶膠，因此魚皮明膠的熱安定性提高。
但是由於 HPMC 為非離子(nonionic)的纖維衍生物(Sovilj and Petrovic, 2006)，Perez 等(2006)發現，乳清蛋白和 HPMC 的混合物，在加熱和冷卻過
程中，凝膠和相分離兩個現象會相互競爭，發生HPMC 鏈脫水，產生疏水 基的交互作用。另肌原纖維蛋白(myofibrillar protein)與 HPMC 間的結合主 要是由氫鍵或疏水作用等較弱的次級鍵結(secondary bondings)相互吸引 (Chen, 2006)。因為氫鍵或疏水基交互作用是吸引力較弱的次級鍵結，推論 是HPMC 對魚皮明膠融解溫度增高幅度不大的原因。
2. 製備微膠囊用魚皮明膠乳化液及其性質分析
微膠囊的複合配方中，以 HPMC 及魚皮明膠為親水相，蠟為疏水相，
分為水中油滴型(O/W)及油中水滴型(W/O)二類乳化液(表五)，為瞭解乳化液
的機械適性，分別以動態粘彈性測定儀及示差掃瞄熱分析儀分析其流變及
的機械適性，分別以動態粘彈性測定儀及示差掃瞄熱分析儀分析其流變及