高媛媛，鄭為完*，楊 婧，劉 凡，馮韜霖，薛 軍，陳倩雯

(南昌大學(xué) 食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330047)

以雪蓮果汁為壁材制備月見草油微膠囊粉末

高媛媛，鄭為完*，楊 婧，劉 凡，馮韜霖，薛 軍，陳倩雯

(南昌大學(xué) 食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330047)

以月見草油為芯材、雪蓮果汁等為壁材，采用噴霧干燥微膠囊技術(shù)制備新型的雪蓮果汁粉末油脂。結(jié)果表明：最佳工藝配方為月見草油30%、聚甘油酯1.7%、自制辛烯基琥珀酸糯玉米非晶化淀粉酯14%、穩(wěn)定劑藻酸丙二醇酯0.5%、黃原膠0.5%、羧甲基纖維素鈉0.5%、雪蓮果汁(以干基計(jì))25%、麥芽糊精27.8%。制備的雪蓮果汁粉末油脂表面油含量1.20%、包埋率96.0%，富含低聚果糖，沖溶后的乳狀液有雪蓮果香且穩(wěn)定性好。

雪蓮果；雪蓮果汁；月見草油；粉末油脂；微膠囊

雪蓮果(Smallanthus so nchifolius)，俗名Yacon，為多年生草本植物，屬菊科向日葵屬，別名亞貢、菊薯、地參果等，是南美洲印第安人的傳統(tǒng)食物，多生長在海拔1000～3200m的秘魯及玻利維亞境內(nèi)[1]。雪蓮果肉質(zhì)水嫩多汁、甘甜可口，可生食、煮食、焙烤及榨汁飲用[2]。其塊莖質(zhì)量一般為100～2000g，以碳水化合物為主的干物質(zhì)占10%～14%，這些碳水化合物多為糖類物質(zhì)，不含淀粉。其中低聚果糖是主要的糖類物質(zhì)，含量是已知蔬果中最高的，被稱為“低聚果糖之王”[3]。它是一種難以被人體胃腸道中的酶所降解的糖類，含有很低的熱量，并且能夠通過刺激人體腸道中的有益菌如雙歧桿菌或乳酸桿菌的生長，從而極大地改善腸道功能[4-5]。雪蓮果還含有多種人體必需氨基酸、酚酸、類黃酮、萜類、揮發(fā)油、纖維素以及豐富的礦物質(zhì)[6]，具有特殊的藥用保健功能，可清肝解毒，清理腸胃，排毒通便，養(yǎng)顏美容，以及降血糖、降血脂、抑菌和促進(jìn)鐵鈣吸收等藥理作用[7]。

粉末油脂是為避免油脂不溶于水、易氧化或有異味，將其包裹于微小的膠囊中，使油脂具有良好的流動性及穩(wěn)定性[8-9]。傳統(tǒng)粉末油脂微膠囊化的過程和目的都圍繞著芯材進(jìn)行，可包埋具有保健功能和生理功能的油脂，如VE油、微藻油等[10-11]。以月見草油為芯材，因?yàn)槠涓缓?亞麻酸(gamma-linolenic acid，GLA)，為所有食用植物油之冠。GLA既是必需的營養(yǎng)元素，又是預(yù)防和治療疾病的重要藥物。已有實(shí)驗(yàn)證明，月見草油具有明顯的抗炎、抗氧化、抗血栓、降血脂、降糖、減肥等作用。但液體月見草油易氧化、使用不方便，采用微膠囊技術(shù)將其制成粉末食品添加劑，可用于生產(chǎn)具有保健功能的食品，如配方奶粉、固體飲料等[12-13]。

本實(shí)驗(yàn)再以富含低聚果糖的雪蓮果汁為壁材包埋月見草油研發(fā)新型的雪蓮果汁粉末油脂，尋找合適的穩(wěn)定體系避免果汁中含有的有機(jī)酸、果肉、細(xì)小纖維素等對乳狀液穩(wěn)定性的破壞。制備的粉末油脂既具有低聚果糖的生理功能又具有γ-亞麻酸的功效，且有雪蓮果清香舒爽的口感，復(fù)水即成為穩(wěn)定的乳狀液。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮雪蓮果 市售。辛烯基琥珀酸糯玉米非晶化淀粉酯 自制；月見草油 萬佳植物香料油提煉油廠；其他試劑均為AR級。

1.2 儀器與設(shè)備

食品料理機(jī) 山東九陽股份有限公司；FA1604電子天平 上海精天電子儀器廠；SLS高壓均質(zhì)機(jī) 上海東華高壓均質(zhì)機(jī)廠；MDRP-5型離心機(jī)、壓力二流體噴霧干燥機(jī) 錫山市現(xiàn)代噴霧干燥機(jī)廠；XL-30-E環(huán)境掃描電鏡 荷蘭飛利浦公司。

1.3 方法

1.3.1 雪蓮果汁粉末油脂的工藝流程

1.3.2 雪蓮果汁粉末油脂穩(wěn)定性測定方法[14]

采用分層體積數(shù)法，將均質(zhì)后的乳狀液倒入帶有刻度的試管內(nèi)，常溫靜置6 h，觀察分層情況。

1.3.3 油相乳化體系的選擇

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)驗(yàn)，選擇較成熟的幾個(gè)乳化體系制備的粉末油脂，以鮮榨雪蓮果汁進(jìn)行沖調(diào)，觀察現(xiàn)象，比較最好的一個(gè)作為雪蓮果汁粉末油脂油相乳化體系。

1.3.4 自制辛烯基琥珀酸糯玉米非晶化淀粉酯添加量的選擇

分別選擇占總固形物含量8%、10%、12%、14%、16%的自制淀粉酯，對月見草油進(jìn)行包埋，根據(jù)均質(zhì)后乳狀液的穩(wěn)定性，確定淀粉酯的添加量。

1.3.5 雪蓮果汁添加量的確定

分別選擇占總固形物含量1 0%、1 5%、2 0%、 25%、30%的雪蓮果汁(以干基計(jì))考察添加量對乳狀液穩(wěn)定性的影響，麥芽糊精添加量相應(yīng)減少。

1.3.6 單一穩(wěn)定劑的選擇

分別選擇黃原膠、卡拉膠、阿拉伯膠、羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)和藻酸丙二醇酯(PGA)作為穩(wěn)定劑進(jìn)行單因素試驗(yàn)，空白試驗(yàn)為對照，考察穩(wěn)定劑對乳狀液穩(wěn)定性及雪蓮果汁粉末油脂的影響。

1.3.7 復(fù)配穩(wěn)定劑的選擇

根據(jù)文獻(xiàn)記載，復(fù)合穩(wěn)定劑要優(yōu)于單一穩(wěn)定劑的穩(wěn)定效果[15]。因此選擇穩(wěn)定效果較好的3種穩(wěn)定劑進(jìn)行復(fù)配試驗(yàn)，考慮到兩種穩(wěn)定劑復(fù)配效果可能要優(yōu)于3種，因此選擇一種水平添加量為0，研究穩(wěn)定劑的最佳配比。

1.3.8 雪蓮果汁粉末油脂品質(zhì)及性能檢測

1.3.8.1 感官指標(biāo)評價(jià)

用外觀、色澤、滋味與氣味、組織狀態(tài)等感官指標(biāo)來評定雪蓮果汁粉末油脂及復(fù)原乳狀液。

1.3.8.2 雪蓮果汁粉末油脂含油量的測定

采用堿性乙醚提取法[16]測定雪蓮果汁粉末油脂含油量。

1.3.8.3 雪蓮果汁粉末油脂表面油含量的測定[17]

準(zhǔn)確稱取2～3g雪蓮果汁粉末油脂樣品(m)于100mL燒杯中，加入40mL石油醚，輕微攪拌準(zhǔn)確浸提1min，立即用G3砂芯漏斗抽濾，再用25mL石油醚洗滌濾渣后立即抽濾，將濾液轉(zhuǎn)移至已烘干至質(zhì)量恒定的的錐形瓶(m1)中，回收石油醚后蒸干，65℃真空烘干至質(zhì)量恒定(m2)。計(jì)算公式如下：

1.3.8.4 雪蓮果汁粉末油脂包埋率的測定

雪蓮果汁粉末油脂作為微膠囊產(chǎn)品，油脂包埋率是衡量微膠囊化效果(microencapsulation efficiency，ME)的重要指標(biāo)。

1.3.8.5 雪蓮果汁粉末油脂理化指標(biāo)的測定

水分：參照GB/T 5009.3—2010《食品中水分的測定》進(jìn)行測定；蛋白質(zhì)：參照GB 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測定》進(jìn)行測定；脂肪含量：即粉末油脂的含油量；灰分：參照GB 500 9.4—2010《食品中灰分的測定》進(jìn)行測定；碳水化合物含量＝100%-(水分含量＋灰分含量＋蛋白質(zhì)含量＋脂肪含量。

1.3.8.6 雪蓮果汁粉末油脂低聚果糖含量測定

樣品處理：將1.3.8.3節(jié)中抽濾后的濾渣用石油醚轉(zhuǎn)移至錐形瓶中，蒸干石油醚，加入120mL超純水于沸水浴中抽提30min，超聲波輔助提取5min，3000r/min離心5min后分離，取上清液。

采用高效液相色譜檢測方法[18]，以水和乙腈為流動相，梯度洗脫，氨基色譜柱分離，蒸發(fā)光散射檢測器(evaporative light-scattering detector，ELSD)檢測濾液中的低聚果糖含量。

1.3.8.7 雪蓮果汁粉末油脂電鏡掃描分析

通過掃描電鏡(scanning electron microscope，SEM)可以觀察雪蓮果汁粉末油脂顆粒的表面結(jié)構(gòu)，將樣品均勻地撒在有膠性物質(zhì)的樣品臺上，噴金后置于電子顯微鏡樣品室中，對樣品進(jìn)行觀察并拍照，放大倍數(shù)為200～6000倍。

2 結(jié)果與分析

2.1 雪蓮果汁粉末油脂油相乳化體系的確定

選擇實(shí)驗(yàn)室較成熟的3個(gè)乳化體系包埋月見草油制備粉末油脂，以鮮榨雪蓮果汁進(jìn)行沖調(diào)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，結(jié)果如表1所示。

鮮榨雪蓮果汁經(jīng)檸檬酸護(hù)色后pH4.2～4.5，酪蛋白等電點(diǎn)為4.6。體系Ⅲ中的酪朊酸鈉是酪蛋白的一種衍生物，在微膠囊中作為乳化穩(wěn)定劑使用。雪蓮果汁的pH值與酪蛋白等電點(diǎn)較接近，因此產(chǎn)生絮凝。體系Ⅱ中的蔗糖酯在酸性環(huán)境中易分解，乳化能力降低，產(chǎn)生分層、破乳現(xiàn)象。乳化體系Ⅰ相對較好，因此選擇合適的穩(wěn)定劑、結(jié)合油相配方研發(fā)雪蓮果汁粉末油脂。

2.2 自制辛烯基琥珀酸糯玉米非晶化淀粉酯添加量的確定

選擇乳化體系Ⅰ中的油相配方，20%的雪蓮果汁(以干基計(jì))，不加穩(wěn)定劑，麥芽糊精添加量相應(yīng)減少，考察以自制淀粉酯為水相乳化劑，添加量為0、8%、10%、12%、14%、16%時(shí)，均質(zhì)后乳狀液穩(wěn)定性的變化結(jié)果如圖1所示。

不添加淀粉酯時(shí)，雪蓮果汁粉末油脂乳狀液的穩(wěn)定性較差。當(dāng)添加量在8%～14%逐漸增加時(shí)，乳狀液的穩(wěn)定性也逐漸增加，增加至16%，穩(wěn)定性降低。這說明，淀粉酯對乳狀液的穩(wěn)定性有較大影響，但添加量過多會使高壓均質(zhì)效果不好，影響穩(wěn)定性。因此選擇淀粉酯添加量為14%，此時(shí)穩(wěn)定性為82.5%。

圖1 淀粉酯添加量對乳化穩(wěn)定性的影響Fig.1 Effect of starch ester amount on emulsion stability

2.3 雪蓮果汁添加量對穩(wěn)定性的影響

圖2 雪蓮果汁添加量對乳化穩(wěn)定性的影響Fig.2 Effect of yacon juice amount on emulsion stability

將雪蓮果汁添加到壁材，制備微膠囊粉末油脂，既要富有雪蓮果清新味道，又要保證均質(zhì)后乳狀液的穩(wěn)定性，因此，雪蓮果汁的添加量(以干基計(jì))對產(chǎn)品有很大的影響。根據(jù)表1中的乳化體系Ⅰ及2.2節(jié)結(jié)果，得到配方：30%月見草油、1.7%聚甘油脂、14%淀粉酯，添加10%～30%的雪蓮果汁(以干基計(jì))，不加穩(wěn)定劑。麥芽糊精添加量相應(yīng)減少，結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，添加雪蓮果汁后乳狀液并非完全穩(wěn)定，這是因?yàn)檠┥徆泻械挠袡C(jī)酸、果肉、細(xì)小纖維素等會破壞乳狀液的穩(wěn)定性。較少的雪蓮果汁添加量會使粉末油脂失去雪蓮果特定的清香和味道，喪失制備的意義。

表1 油相乳化體系的確定Table 1 Oil and aqueous phases and layering phenomena in three different emulsion systems

當(dāng)雪蓮果汁添加量為30%時(shí)，穩(wěn)定性有明顯下降，這是因?yàn)樘砑舆^多的雪蓮果汁會導(dǎo)致乳狀液的酸度增加，對自制淀粉酯的乳化性有影響，雜質(zhì)過多也對穩(wěn)定性造成影響。因此選擇雪蓮果汁添加量25%，具有雪蓮果的氣味特征。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，必須添加穩(wěn)定劑使乳狀液穩(wěn)定性接近于1，否則不能制備性質(zhì)穩(wěn)定的雪蓮果汁微膠囊粉末油脂。

2.4 單一穩(wěn)定劑的確定

對于微膠囊化的粉末油脂，穩(wěn)定劑一方面能提高產(chǎn)品黏度，減少分散介質(zhì)間的吸附，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性；另一方面也是微膠囊的壁材中形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的骨架物質(zhì)[19]。選擇常見的幾種穩(wěn)定劑做單因素及空白試驗(yàn)，考察穩(wěn)定劑對乳狀液穩(wěn)定性及性狀的影響，穩(wěn)定劑添加量為0.5%。

從表2可以看出，單獨(dú)使用穩(wěn)定劑時(shí)，PGA的效果較好。因PGA分子結(jié)構(gòu)中有疏水基團(tuán)和親水基團(tuán)，它在微膠囊的乳狀液中不僅有穩(wěn)定增稠作用，還能在油水界面形成界面膜，有一定的乳化作用[20]，對辛烯基琥珀酸淀粉酯也有一定的協(xié)同作用。

因?yàn)榭ɡz在酸性溶液中不穩(wěn)定，阿拉伯膠的水溶液黏度較低，因此對雪蓮果汁粉末油脂乳狀液的穩(wěn)定作用較差。綜上考慮，選擇PGA、黃原膠和CMC-Na做復(fù)配穩(wěn)定劑的正交試驗(yàn)。

2.5 復(fù)配穩(wěn)定劑的確定

表2 單一穩(wěn)定劑的確定Table 2 Effect of different stabilizers on emulsion stability and physical phenomena

表3 復(fù)配穩(wěn)定劑正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 3 Orthogonal array design and results for optimizing formulation of selected stabilizers

從表3可知，這3種穩(wěn)定劑對雪蓮果汁粉末油脂乳狀液穩(wěn)定性影響的順序?yàn)锳＞B＞C，即PGA用量對穩(wěn)定性的影響最大，這與單一穩(wěn)定劑的試驗(yàn)結(jié)果相一致。從7、8、9號試驗(yàn)結(jié)果可以看出，當(dāng)PGA添加量為1.0%時(shí)，雪蓮果汁粉末油脂的穩(wěn)定性都不是很好，可能因?yàn)樘砑舆^多的PGA，與乳化劑及其他穩(wěn)定劑產(chǎn)生相分離現(xiàn)象。在試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)PGA添加量為1.0%時(shí)，穩(wěn)定劑較難溶解，乳狀液中有許多大塊的膠狀顆粒，影響均質(zhì)和噴霧。

通過正交試驗(yàn)得到的復(fù)配穩(wěn)定劑為A2B2C1，經(jīng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)其穩(wěn)定性為99.6%，考慮到CMC-Na的耐酸性及黏稠作用較好，采用A2B2C2為最佳組合，即PGA用量0.5%、黃原膠用量0.5%、CMC-Na用量0.5%。經(jīng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，此復(fù)配穩(wěn)定劑的穩(wěn)定效果較好，穩(wěn)定性接近100%，乳狀液色澤乳白、分布均勻、不掛壁，無異味、有雪蓮果淡淡的清香。

2.6 雪蓮果汁粉末油脂及復(fù)原乳感官指標(biāo)

表4 雪蓮果汁粉末油脂感官指標(biāo)Table 4 Sensory characteristics of yacon juice microencapsulated oil powder

表5 復(fù)原乳狀液感官指標(biāo)Table 5 Sensory characteristics of reconstituted emulsion of yacon juice microencapsulated oil powder

通過表4、5可知，雪蓮果汁粉末油脂及復(fù)原乳的感官指標(biāo)除了具有雪蓮果特有的清香，滋味酸甜可口外，其他指標(biāo)與一般粉末油脂無差別，符合微膠囊粉末油脂的感官標(biāo)準(zhǔn)。

2.7 雪蓮果汁粉末油脂的理化指標(biāo)

表6 雪蓮果汁粉末油理化指標(biāo)Table 6 Physical and chemical indices of yacon juice microencapsulated oil powder

表7 低聚果糖含量Table 7 Contents of fructo-oligosaccharides in yacon juice microencapsulated oil powder

由表6可知，雪蓮果汁粉末油脂水分含量2.75%，能夠達(dá)到長期保存的目的。脂肪即月見草油的含量29.53%，與配方中30%月見草油相比有少量損失。表面油含量1.20%，包埋率為96.0%，說明制備的粉末油脂的質(zhì)量良好。由表7可知，雪蓮果汁粉末油脂中含有低聚果糖，證明其具有功能性，可應(yīng)用于功能食品中。

2.8 雪蓮果汁粉末油脂的電鏡掃描圖

圖3 粉末油脂電鏡掃描圖Fig.3 SEM images of yacon juice microencapsulated oil powder

從圖3可以看出，制備的雪蓮果汁粉末油脂大小形態(tài)比較均一，表面并不完全光滑，有輕微凹陷，這可能是雪蓮果汁含有少許纖維素等雜質(zhì)，作為微膠囊壁材黏附在表面上。

3 結(jié) 論

以雪蓮果汁和其他材料為壁材、月見草油為芯材，采用微膠囊技術(shù)制備具有保健功能的雪蓮果汁粉末油脂，較佳的工藝配方為30%月見草油、1.7%聚甘油酯、14%自制辛烯基琥珀酸糯玉米非晶化淀粉酯、穩(wěn)定劑為0.5% PGA＋0.5%黃原膠＋0.5% CMC-Na、25%雪蓮果汁添加量(以干基計(jì))、27.8%麥芽糊精。

雪蓮果汁粉末油脂色澤乳白，熱水沖溶后有雪蓮果香、穩(wěn)定性好。其表面油含量1.20%較低，包埋率96.0%較高，這說明成功將雪蓮果汁添加到微膠囊壁材中，制備了新型的雪蓮果汁粉末油脂，克服了雪蓮鮮果易腐敗氧化、營養(yǎng)損失大等缺點(diǎn)，提高了雪蓮果的利用價(jià)值。

制備的雪蓮果汁粉末油脂富含低聚果糖，且以富含γ-亞油酸的月見草油為芯材，具有特殊的生理功能，可作為原材料開發(fā)功能性食品，也可作為粉末食品添加劑應(yīng)用于乳品中開發(fā)配方奶粉或功能性固體飲料等。

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Preparation of Microencapsulated Evening Primrose Oil Powder Using Yacon Juice as Wall Material

GAO Yuan-yuan，ZHENG Wei-wan*，YANG Jing，LIU Fan，F(xiàn)ENG Tao-lin，XUE Jun，CHEN Qian-wen
(State Key Laboratory of Food Science and Technology, Nanchang University, Nanchang 330047, China)

A new type of yacon (Smallanthus sonchifolius) juice microencapsulated oil powder was prepared by spray drying using evening primrose oil as the core material and Yacon juice as the wall material. The results showed that the optimal formula was 30% evening primrose oil, 1.7% polyglycerol ester, 14% self-made octenyl succinic anhydride-modified maize starch, 0.5% propylene glycol alginate (PGA), 0.5% xanthan gum, 0.5% sodium carboxymethyl cellulose (CMC), 25% yacon juice (dry matter basis), and 27.8% maltodextrin. The oil content on the surface of microencapsulated evening primrose oil powder was 1.20% and the embedding efficiency of evening primrose oil 96.0%. Meanwhile, microencapsulated evening primrose oil powder was rich in fructo-oligosaccharide (FOS). After dissolved, microencapsulated evening primrose oil powder became an emulsion with good stability and yacon flavor.

yacon；juice；primrose oil；powder oil；microencapsulation

TS255.4

A

1002-6630(2011)16-0136-05

2011-05-04

高媛媛(1985—)，女，碩士研究生，主要從事糧油與植物蛋白工程研究。E-mail：1472288989@qq.com

*通信作者：鄭為完(1946—)，男，教授，碩士，主要從事食品新資源開發(fā)研究。E-mail：zheng3008@126.com