魏 巍，李 敏，李 春，*，張 微，劉 寧，

（1.東北農(nóng)業(yè)大學食品學院，乳品科學教育部重點實驗室，黑龍江哈爾濱150030；2.國家乳業(yè)工程技術研究中心，黑龍江省乳品工業(yè)技術開發(fā)中心，黑龍江哈爾濱150086）

結構油脂（SL，structured lipid），是指通過酶或非酶催化或者任何生物的、物理的方法改變脂肪酸組成或分布產(chǎn)生的新的三酰基甘油。與常規(guī)油脂相比其理化特性并沒有大的區(qū)別，但由于其脂肪酸組成與位置分布的不同，結構油脂還具備一些特殊的生理功能，主要包括以下幾個方面[1-2]：a.結構油脂可利用Sn-2位上的?；视王砀纳颇承╅L鏈必需脂肪酸的吸收[1]。ELLEN[3]通過動物實驗證明，結構油脂與常規(guī)油脂相比，脂肪的吸收率明顯提高。b.改善氮平衡、增強免疫功能。對于囊腫性纖維化患者，食用含LCFA、MCFA的結構油脂（亞油酸分布在Sn-2位），可明顯增強亞油酸的吸收[1]。c.保護內(nèi)皮組織，用于腸道內(nèi)外的營養(yǎng)。d.能降低血脂和膽固醇含量[1，4]。e.促進其他營養(yǎng)成分的吸收，如向嬰幼兒乳粉中添加富含Sn-2位棕櫚酸的結構油脂，可以明顯提高嬰兒對脂肪和鈣的吸收[2]。f.防癌、抗癌性。研究發(fā)現(xiàn)，用由MCFA和魚油制得的結構油脂喂食患有惡性腫瘤的小鼠，能明顯抑制其腫瘤生長，調(diào)節(jié)體重和氮平衡。g.可用于生產(chǎn)低能量脂肪。然而在生產(chǎn)加工的過程中，光照、與過渡金屬離子的接觸及溫度升高等，不飽和脂肪酸易發(fā)生氧化降解，導致雙鍵被破壞，并生成了醛、酮、酸、醇及環(huán)氧化物等，既失去了原有的營養(yǎng)，又生成對人體有害的物質(zhì)。微膠囊是比較成熟的技術工藝，能夠提高結構油脂的功能和效率，達到預期目的。

微膠囊技術（Microencapsulation）是指通過密封的、微型的膠囊將小液滴、氣體物質(zhì)或固體物質(zhì)包埋起來，形成具有流動性的固體顆粒，并且能被很好的控制釋放的一項技術[5-6]。結構油脂經(jīng)微膠囊化可以延緩油脂氧化、改變油脂的物理形態(tài)及性能、掩蓋油脂的腥異味[7]。Kolanowski等[16]曾采用噴霧干燥法研究魚油微膠囊，結果所得的魚油微膠囊保留率高達98.5%，且使膠囊的抗氧化性得到很好的提高。而結構油脂微膠囊未曾有人研究過。因此本文研制結構油脂微膠囊，提高其氧化穩(wěn)定性，為工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)，也為以后用于嬰兒配方乳提供實踐基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1，3-二油酸-2-棕櫚酸結構油脂 徐州一統(tǒng)食品工業(yè)有限公司；麥芽糊精 黑龍江龍鳳玉米開發(fā)有限公司；濃縮乳清蛋白80 美國奶普利樂公司；單甘脂 伊康生物工程有限責任公司；無水乙醚 上海晶純試劑有限公司；石油醚 天津市東麗區(qū)天大化學試劑廠；95%乙醇 齊齊哈爾藥研消毒劑廠；甲醇 北京索萊寶科技有限公司。

高壓均質(zhì)機 上海東華高壓均質(zhì)機廠；小型實驗噴霧干燥機Buchi Mini Spray Dryer B-290 瑞典BUCHI公司；ALC-210.4型分析天平 德國賽多利斯；PL2002型電子天平 瑞士梅特勒—托利多儀器有限公司；FM200型高速乳化器 北京東南儀誠實驗室設備有限公司；電熱數(shù)顯恒溫水浴鍋 天津市華北實驗儀器有限公司；恒溫箱 上海一恒科技有限公司；超聲清洗機 杭州機電五廠。

1.2 實驗方法

圖1 結構油脂微膠囊制備工藝Fig.1 Structured lipid microcapsules technology

1.2.1 1，3-二油酸-2-棕櫚酸結構油脂微膠囊的制備工藝 本研究采用乳清蛋白和麥芽糊精為壁材，單甘脂為乳化劑，使用噴霧干燥法制備結構油脂微膠囊，制備工藝如圖1所示。

稱取一定量的麥芽糊精和乳清蛋白，乳清蛋白與麥芽糊精比例為2∶1，使其溶解于50℃的蒸餾水中，再將此混合溶液置于60℃水浴鍋中恒溫20min，不停攪拌，使其充分溶解，加入結構油脂和乳化劑，芯材∶壁材為1∶2，壁材固形物含量為20%～30%，最后加入單甘脂為乳化劑，乳化劑用量為0.2%～0.4%。持續(xù)攪拌10min，乳化后，將混合液在25MPa下均質(zhì)，均質(zhì)后噴霧干燥，進風溫度設為180～190℃，出風溫度設為85～95℃，噴霧干燥后即可得到1，3-二油酸-2-棕櫚酸結構油脂微膠囊。

1.2.2 1，3-二油酸-2-棕櫚酸結構油脂微膠囊乳化工藝單因素實驗 通過單因素實驗確定乳化液配方的最佳優(yōu)化范圍。

1.2.2.1 壁材配比對結構油脂微膠囊化效率的影響

在芯材/壁材比例為1∶1、乳化劑用量為0.3%和固形物含量為20%的條件下，分別考察壁材配比（乳清蛋白∶麥芽糊精）為1∶2、1∶1、2∶1、3∶1時結構油脂微膠囊化效率。

1.2.2.2 芯材/壁材比例對結構油脂微膠囊化效率的影響 在壁材配比（乳清蛋白∶麥芽糊精）為1∶1、乳化劑用量為0.3%和固形物含量為20%的條件下，分別考察芯材/壁材比例為1∶3、1∶2、1∶1、3∶2、2∶1時結構油脂微膠囊化效率。

1.2.2.3 乳化劑用量對結構油脂微膠囊化效率的影響 在壁材配比（乳清蛋白∶麥芽糊精）為1∶1、芯材/壁材比例為1∶1和固形物含量為20%的條件下，分別考察乳化劑用量為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%時結構油脂微膠囊化效率。

1.2.2.4 固形物含量對結構油脂微膠囊化效率的影響 在壁材配比（乳清蛋白∶麥芽糊精）為1∶1、芯材/壁材比例為1∶1和乳化劑用量為0.3%的條件下，分別考察固形物含量為15%、20%、25%、30%、35%時結構油脂微膠囊化效率。

1.2.3 1，3-二油酸-2-棕櫚酸結構油脂微膠囊噴霧干燥工藝單因素實驗 通過單因素實驗確定噴霧干燥的最佳工藝參數(shù)范圍。

1.2.3.1 均質(zhì)壓力對結構油脂微膠囊化效率的影響

在進風溫度為180℃、出風溫度為85℃的條件下，分別考察均質(zhì)壓力為20、25、30、35、40MPa時結構油脂微膠囊化效率。

1.2.3.2 進風溫度對結構油脂微膠囊化效率的影響

在均質(zhì)壓力為30MPa、出風溫度為85℃的條件下，分別考察進風溫度為175、180、185、190、195℃時結構油脂微膠囊化效率。

1.2.3.3 出風溫度對結構油脂微膠囊化效率的影響

在均質(zhì)壓力為30MPa、進風溫度為180℃的條件下，分別考察出風溫度為80、85、90、95、100℃時結構油脂微膠囊化效率。

1.2.4 正交實驗及響應面實驗設計 以壁材配比（乳清蛋白∶麥牙糊精）、芯材/壁材比例、乳化劑用量和固形物含量為因素水平，以微膠囊化效率為指標，采用正交設計優(yōu)化實驗對以上四個因素進行考察，按L9（34）正交表安排實驗，確定結構油脂微膠囊乳化工藝的最佳配方。實驗因素水平編碼見表1。

通過單因素實驗，確定均質(zhì)壓力、進風溫度、出風溫度的最佳參數(shù)范圍，采用三因素三水平的響應面實驗，通過Design-Expert軟件進行統(tǒng)計分析，最終確定微膠囊噴霧干燥的最佳工藝參數(shù)。實驗因素水平設計見表2。

表1 正交實驗因素水平編碼表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

表2 響應面優(yōu)化噴霧干燥實驗因素水平編碼表Table 2 Factors and levels coding of the spray-drying conditions optimized by RSM

1.2.5 微膠囊化效率的測定方法 微膠囊化效率指樣品中包埋的芯材含量和樣品中總油含量的比值，代表的是被包埋在微膠囊樣品里的芯材含量的多少[8]。計算公式如下：

微膠囊產(chǎn)品的表面油含量和總油含量的檢測方法如下：

1.2.5.1 微膠囊產(chǎn)品表面油含量的測定 取一個已稱量至恒重的三角瓶（m1），加入2g微膠囊樣品，再添加石油醚30mL提取10min，保持30℃下振蕩使提取充分，用稱重好的濾紙（m2）過濾，洗滌三角瓶和濾紙，最后放入60℃烘箱中，保持20min后取出，冷卻，稱重（m3）計算。公式如下[9]：

W（表面油含量）=m3-m2-m1

1.2.5.2 微膠囊產(chǎn)品總油含量的測定 準確稱取2g樣品于三角瓶中，加10mL蒸餾水，超聲溶解2min后，依次加入無水乙醇、乙醚和石油醚（V∶V∶V=2∶1∶1）進行兩次萃取，合并萃取液放入已知質(zhì)量的小燒杯（W1）中，60℃水浴加熱，除盡溶劑后放入烘箱（105℃），烘干至恒重（W3）。計算公式如下[10]：

W（總含油量）=W3-W1

1.2.6 結構油脂微膠囊氧化穩(wěn)定性的測定

1.2.6.1 超聲波振蕩破壁提油 稱取4g微膠囊樣品置于50mL比色管中，加入7.5mL甲醇，超聲振蕩約3min，再添加17.5mL三氯甲烷，繼續(xù)振蕩，超聲3min，過濾，混合溶液（三氯甲烷-甲醇（V∶V=7∶3））洗滌后，在25mL容量瓶中定容，待用[11]。

1.2.6.2 過氧化值的測定 按照GB/T 5009.37-2003方法測定微膠囊產(chǎn)品和結構油脂（原料油）的過氧化值。

2 結果與分析

2.1 1，3-二油酸-2-棕櫚酸結構油脂微膠囊乳化工藝單因素實驗

2.1.1 壁材配比對微膠囊化效率的影響 微膠囊壁材的種類及添加比例是決定微膠囊化效果的關鍵因素，由于本實驗研究的結構油脂產(chǎn)品主要應用于嬰兒配方乳，因此，對壁材的要求就更加嚴格，不僅要達到嬰兒食品的衛(wèi)生安全標準，而且要嚴格控制其添加劑量，最好選用可以直接應用于嬰兒配方乳中的原料作為壁材。麥芽糊精是淀粉在酸、酶等條件下水解制得，作為壁材具有粘度低、易溶解、成膜性好、價格低廉等優(yōu)勢，但是乳化性能較弱[12]。而乳清蛋白由于其分子結構中既有親水基團又有疏水基團，因此具備良好的乳化性，兩者復配能彌補麥芽糊精的不足。此外，乳清蛋白的加入還可以調(diào)整嬰兒配方乳中蛋白質(zhì)比例，盡量縮小其與母乳之間的差異。所以，本研究采用麥芽糊精和乳清蛋白作為壁材，能達到很好的乳化效果，實驗結果如圖2所示。

圖2 壁材配比對微膠囊化效率的影響Fig.2 Effect of the ratio between wall material on the microencapsulation efficiency

由圖2可以看出，壁材配比對微膠囊化效率有顯著影響。當乳清蛋白與麥芽糊精的比例低于2∶1時，壁材的乳化能力不足，油滴表面成膜困難，致使產(chǎn)品的微膠囊化效率降低；但當乳清蛋白比例過大時，又會造成油滴表面微膠囊膜不夠致密，強度降低，通透性增強，微膠囊化效率也降低[13]。因此，當壁材配比為2∶1時，微膠囊化效率最高。所以，確定壁材配比1∶2、1∶1和2∶1為最佳參數(shù)范圍。

2.1.2 芯材/壁材比對微膠囊化效率的影響 芯材/壁材比是影響微膠囊產(chǎn)品品質(zhì)的重要因素，它對產(chǎn)品成本、微膠囊化效果等方面都有直接影響。如果芯材比例過大，就會使部分芯材暴露于壁材表面，使包埋不完全，從而降低產(chǎn)品的品質(zhì)；若芯材添加比例過小，雖然有可能使包埋更徹底，但生產(chǎn)成本也會提高，因此，選擇合適的芯壁比對微膠囊產(chǎn)品有著很大的意義，與產(chǎn)品的儲藏性能、色澤等都有一定關聯(lián)。從圖3可以看出，隨芯壁比例增大，微膠囊化效率先增加后減小，在芯壁比為1∶2時達到最高。當壁材含量較高、芯材含量較低時，噴霧干燥過程中囊壁玻璃體形成較慢，芯材向外滲透時間過長，就會引起微膠囊化效率的降低；而壁材含量較低、芯材含量較高時，所形成的微膠囊壁太薄，不夠致密，易有裂紋，囊壁通透性增強，致使芯材外漏，微膠囊化效率降低，且芯材含油率過高也會降低其乳化穩(wěn)定性，從而影響微膠囊化效率。在實際的生產(chǎn)應用中，考慮成本原因，在保證微膠囊化效果的同時應盡可能提高芯材含量。綜合考慮，選擇芯材/壁材比為1∶2時效果最佳。因此，本研究選取芯壁比1∶3、1∶2和1∶1作為單因素參數(shù)范圍進行下一步優(yōu)化實驗。

圖3 芯壁比對微膠囊化效率的影響Fig.3 Effect of the ratio between coer and wall on the microencapsulation efficiency

2.1.3 乳化劑用量對微膠囊化效率的影響 乳化劑是乳濁液的穩(wěn)定劑，也可作為表面活性劑使用，其分子結構由親水部分和疏水部分兩部分組成，當兩種不相容的液體發(fā)生混合時，通過均質(zhì)剪切等手段雖然可以使其分散均勻，但這種混合狀態(tài)通常是不穩(wěn)定的，而乳化劑的加入則可以明顯降低不相容兩相間的自由能，同時，通過靜電排斥或立體位阻也可以防止分散粒子間的聚集，從而提高乳化液的穩(wěn)定性。為了優(yōu)化微膠囊化效果，要選擇有效的乳化劑以提高乳化液的穩(wěn)定性，從而增強微膠囊化效率和產(chǎn)率。但對其添加劑量也有一定的限制，趙巍等[14]研究顯示，乳化劑用量過多，會造成乳化液粘度增大，甚至出現(xiàn)絮凝現(xiàn)象。從圖4中可以看出，乳化劑的添加量小于3%時，隨乳化劑用量增大，微膠囊化效率快速增加，但當乳化劑的用量過多時，微膠囊的粒徑過小，會使比表面積增大而出現(xiàn)粘壁現(xiàn)象，進而造成進料和噴霧干燥困難，使微膠囊化效率降低；同時乳化劑濃度過大還會影響產(chǎn)品的味道。因此，當乳化劑用量為0.3%時，微膠囊效果最佳，選定0.2%、0.3%、0.4%為乳化劑用量的最優(yōu)參數(shù)范圍。

圖4 乳化劑用量對微膠囊化效率的影響Fig.4 Effect of the emulsifier concentration on the microencapsulation efficiency

2.1.4 固形物含量對微膠囊化效率的影響 研究資料表明，乳化液的固形物含量也是影響微膠囊產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素之一，由于芯材比例相對于壁材量較少，所以乳化液的固形物含量很大程度上是由壁材溶液的濃度決定，故而壁材的添加劑量就顯得愈發(fā)重要。以往的研究表明，固形物濃度不僅對產(chǎn)品的微膠囊化效率、含水量等方面影響顯著，而且對產(chǎn)品的顆粒大小、色澤、溶解度等因素也有一定影響。

如圖5所示，固形物質(zhì)量分數(shù)低于25%時，隨固形物濃度增加微膠囊化效率升高，這是由于固形物含量過低時，乳狀液的穩(wěn)定性較差，需要干燥的水分含量多，設備負荷變大，而固形物濃度增加，則可以阻止油滴的上浮，降低芯材向壁材表面的遷移擴散速率，提高其乳化穩(wěn)定性，有利于微膠囊過程中囊壁的形成，使微膠囊化效率提升；但當固形物濃度過高，超過25%時，進料黏度增加太快，粘壁嚴重，反而使霧化效果變差，造成產(chǎn)品粒形改變，粒徑增加，嚴重影響微膠囊產(chǎn)品的質(zhì)量和效果。由上圖我們可以看出，當固形物濃度為25%時達到最優(yōu)微膠囊化效果。綜合以上結論，固形物濃度應在20%～30%范圍內(nèi)為佳。

圖5 固形物含量對微膠囊化效率的影響Fig.5 Effect of the ratio between solids concentration on the microencapsulation efficiency

2.2 1，3-二油酸-2-棕櫚酸結構油脂微膠囊乳化工藝參數(shù)的確定及正交分析

在單因素實驗的基礎上，確定了影響結構油脂微膠囊乳化工藝四個因素的最佳范圍是壁材配比1∶2～2∶1，芯壁比1∶3～1∶1，乳化劑用量0.2%～0.4%，固形物含量20%～30%，以它們?yōu)橐蛩厮剑晕⒛z囊化效率為指標，采用正交設計優(yōu)化實驗對以上四個因素進行考察，按L9（34）正交表安排實驗，確定結構油脂微膠囊乳化工藝的最佳配方。正交實驗結果見表3。

從以上實驗結果可以看出，影響微膠囊乳化工藝參數(shù)的主次順序是B（芯壁比）＞A（壁材復配比）＞D（固形物含量）＞C（乳化劑用量）。根據(jù)極差分析，理論上的最佳組合是A3B2C2D2，由于以上正交實驗未包含組合A3B2C2D2，需要進行驗證實驗。所以選用上述正交實驗分析得到的最佳參數(shù)進行驗證，制得的產(chǎn)品微膠囊化效率為91.31%，微膠囊化效果較好。通過實驗驗證發(fā)現(xiàn)，結果與極差分析吻合，因此確定的最佳組合是A3B2C2D2，即乳清蛋白∶麥芽糊精為2∶1，芯材∶壁材為1∶2，乳化劑用量為0.3%，固形物含量為25%。

表3 微膠囊配方優(yōu)化的正交實驗結果Table 3 The results of orthogonal experiment microcapsule formulations optimized

2.3 微膠囊化結構油脂噴霧干燥工藝單因素實驗

圖6 均質(zhì)壓力對微膠囊化效率的影響Fig.6 Effect of homogenizations on the microencapsulation efficiency

2.3.1 均質(zhì)壓力對微膠囊化效率的影響 高壓均質(zhì)是為了使壁材與芯材充分混合并高度分散，便于微膠囊工藝的制備。均質(zhì)壓力高，乳化越均勻，形成的液滴就越小，上浮速度越慢，越不易發(fā)生聚集絮凝的現(xiàn)象，使乳化液的穩(wěn)定性增強，因而有利于微膠囊化效率的提高；但液滴過小，表面能提高，反而不利于液化液的穩(wěn)定，同時對設備的要求也高[15-16]。從圖6可以看出，隨均質(zhì)壓力變化微膠囊化效率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，在25MPa處出現(xiàn)最大值。這是可能是由于均質(zhì)壓力升高，樣品受到的剪切力大，形成的乳化液就穩(wěn)定，同時，噴霧干燥時內(nèi)部油相粒子向壁材表面運動遷移的可能性降低，所以微膠囊化效率提高。但當均質(zhì)壓力大于25MPa時，由于液滴過小而使表面積增大，表面能相應提高，對乳化液的穩(wěn)定性反而不利，從而導致微膠囊效率的下降。因此，選定最適宜的均質(zhì)壓力范圍為20～30MPa。

2.3.2 進風溫度對微膠囊化效率的影響 由實驗結果可知，進風溫度對微膠囊化效率影響較大。進風溫度低時，油脂表面成膜時間長，微膠囊含水量高，產(chǎn)品流動性不好，且顆粒干燥不完全，在生產(chǎn)中易發(fā)生黏壁現(xiàn)象，不易收集，微膠囊化效率降低，因此，適當提高進風溫度可提高微膠囊化效率。從圖7可以看出，當進風溫度低于185℃時，隨進風溫度升高微膠囊化效率增加，這是因為提高進風溫度縮短了樣品顆粒的恒速干燥階段，有利于微膠囊玻璃體的形成，促進了噴霧干燥進程中水包油液滴的迅速成形，有效提高了芯材的保留率。但當溫度高于185℃時，由于水分蒸發(fā)速度過快，囊壁表面凹陷，易使己成型的微膠囊發(fā)生破泡現(xiàn)象，同時，還可能導致微膠囊壁結構疏松，出現(xiàn)小氣孔，加速芯材氧化及損耗，進而降低了產(chǎn)品的品質(zhì)。從微膠囊化效率等多方面原因考慮，進風溫度應在180～190℃范圍最佳。

圖7 進風溫度對微膠囊化效率的影響Fig.7 Effect of inlet temperature on the microencapsulation efficiency

2.3.3 出風溫度對微膠囊化效率的影響 出風溫度是指干燥塔內(nèi)部整體的溫度，即微膠囊樣品在塔內(nèi)停留所處的實際溫度，出風溫度的變化對產(chǎn)品的水分含量和干燥時間也有一定影響。出風溫度高，能夠減少微膠囊顆粒的降速干燥時間，避免干燥物質(zhì)回潮，減少芯材油脂的滲出，使表面油減少，有利于產(chǎn)品迅速形成完整致密的微膠囊化結構，同時，出風溫度高，也可降低樣品顆粒的含水量，改善干燥效果，進而使微膠囊化效率增大。由圖8可以看出，出風溫度在90℃時微膠囊化效率達到最高，當溫度過低時，干燥塔內(nèi)的能耗低，使微膠囊的熱負荷升高，加速芯材揮發(fā)，影響微膠囊化效果。但當溫度高于90℃時，產(chǎn)品因過度受熱而易出現(xiàn)裂縫，即破壁現(xiàn)象，也會導致微膠囊化效率下降，降低產(chǎn)品品質(zhì)。綜合以上結論，出風溫度應在85～95℃范圍內(nèi)為宜。

圖8 出風溫度對微膠囊化效率的影響Fig.8 Effect of outlet temperature on the microencapsulation efficiency

2.4 微膠囊化結構油脂噴霧干燥參數(shù)確定及響應面分析

2.4.1 回歸模型的建立及顯著性檢驗 響應面分別以均質(zhì)壓力、進風溫度和出風溫度做為自變量X1、X2和X3，以結構油脂的微膠囊化效率為響應值Y，采用Design Expert軟件進行實驗設計和數(shù)據(jù)分析，實驗方案及結果見表4。

表4 響應面實驗設計及結果Table 4 Design and results of response surface tests

對表4中的實驗數(shù)據(jù)進行回歸擬合，得到均質(zhì)壓力、進風溫度出風溫度與微膠囊化效率之間的二次多項回歸方程如下：

Y=91.12-0.65X1-1.35X2-0.90X3-1.03X1X2+0.93X1X3+0.13X2X3-5.95X12-2.95X22-2.70X32

對上述回歸模型進行方差分析，表5結果表明，失擬項不顯著（p＞0.05），模型的擬合度R2為0.9738，說明預測值和實際檢測值之間具有高度的相關性；回歸模型的決定系數(shù)為0.9401，說明該模型能夠解釋94.01%的變化，僅有5.99%不能用此模型解釋，模型的擬合較好，實驗數(shù)據(jù)誤差小，因此，可以用此模型對結構油脂微膠囊噴霧干燥工藝進行分析和預測。

表5 回歸模型方差分析表Table 5 Variance analysis for regression equation

表6 回歸方程系數(shù)顯著性檢驗Table 6 Test of significance for regression coefficient

由回歸方程系數(shù)顯著性檢驗可知（表6），模型一次項X2和X3影響顯著（p＜0.05），X1影響不顯著（p＞0.05）；而二次項X12、X22和X32影響均顯著（p＜0.05）；交互項X1X2、X1X3和X2X3的影響均不顯著（p＞0.05）。結果表明：三個因素對結構油脂微膠囊噴霧干燥工藝的影響順序依次為：X2（進風溫度）＞X3（出風溫度）＞X1（均質(zhì)壓力）。

2.4.2 響應面以及等高線分析結果 結構油脂微膠囊噴霧干燥優(yōu)化配方響應面圖如圖9～圖11所示。

圖9 均質(zhì)壓力和進風溫度對微膠囊化效率的影響Fig.9 Effect of homogenizations and inlet temperature on the microencapsulation efficiency

由圖9可以看出，保持均質(zhì)壓力不變，隨進風溫度升高，微膠囊化效率呈增加趨勢，當進風溫度超過184℃，微膠囊化效率開始逐漸減小。若進風溫度保持不變，隨均質(zhì)壓力升高，微膠囊化效率則呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢，當均質(zhì)壓力為25MPa時達到最大值。均質(zhì)壓力與進風溫度兩因素交互作用并不顯著。實驗證明，均質(zhì)壓力在25MPa，進風溫度在184℃附近時，微膠囊化效率最高。

圖10 均質(zhì)壓力和出風溫度對微膠囊化效率的影響Fig.10 Effect of homogenizations and outlet temperature on the microencapsulation efficiency

從圖10可知，均質(zhì)壓力不變，出風溫度在85～89℃范圍時，微膠囊化效率隨出風溫度的升高而增大，當出風溫度超過89℃時，微膠囊化效率隨出風溫度的升高反而減小。若保持出風溫度不變，均質(zhì)壓力在20～25MPa范圍時，增加均質(zhì)壓力有利于微膠囊化效率的提高，但當均質(zhì)壓力在25～30MPa范圍時，均質(zhì)壓力升高微膠囊化效率反而減小。均質(zhì)壓力與出風溫度兩因素交互作用并不顯著。均質(zhì)壓力在25MPa，出風溫度在89℃附近時，微膠囊化效率最好。

圖11 進風溫度和出風溫度對微膠囊化效率的影響Fig.11 Effect of inlet temperature and outlet temperature on the microencapsulation efficiency

由圖11可以看出，進風溫度和出風溫度兩因素交互影響并不顯著，進風溫度不變時，微膠囊化效率隨出風溫度升高呈現(xiàn)現(xiàn)增加而后減小的趨勢，在出風溫度為89℃時達到最大值。當出風溫度保持不變，進風溫度在180～184℃范圍時，微膠囊化效率隨進風溫度升高而增大，進風溫度在184～190℃范圍時，隨進風溫度升高，微膠囊化效率開始減小。因此，為使微膠囊化效率達到最佳效果，進風溫度和出風溫度應控制在184℃和89℃左右。

通過上述回歸模型，采用Design-Expert軟件分析可知，結構油脂微膠囊噴霧干燥工藝的最佳條件為：均質(zhì)壓力24.76MPa，進風溫度183.88℃，出風溫度89.10℃，此時模型預測的微膠囊化效率為91.37%。

2.5 結構油脂微膠囊制備工藝最優(yōu)條件的確定及驗證實驗

通過正交和響應面實驗，確定結構油脂微膠囊的最佳工藝參數(shù)為：壁材配比（乳清蛋白∶麥芽糊精）為2∶1，芯壁比為1∶2，乳化劑用量為0.3%，固形物含量為25%，均質(zhì)壓力為24.76MPa，進風溫度183.88℃，出風溫度89.10℃，但為了生產(chǎn)操作上的方便，將噴霧干燥的工藝參數(shù)定為均質(zhì)壓力25MPa，進風溫度184℃，出風溫度89℃，按上述最優(yōu)條件進行驗證實驗，重復3次取平均值，得到的微膠囊化效率為91.53%，與理論預測值接近，定為結構油脂微膠囊制備工藝的最終優(yōu)化條件。

2.6 結構油脂微膠囊氧化穩(wěn)定性

將結構油脂微膠囊和結構油脂（原料油）分別置于65、75、85℃恒溫箱中，測定經(jīng)24h處理后的結構油脂微膠囊樣品和結構油脂（原料油）的過氧化值，結果見表7。

表7 結構油脂微膠囊的氧化穩(wěn)定性Table 7 The oxidation stability of structured lipid microcapsules

從表7可以看出，樣品的處理溫度越高，結構油脂微膠囊的氧化穩(wěn)定性越低，經(jīng)過24h處理后，結構油脂微膠囊的過氧化值增長緩慢，而結構油脂的過氧化值增長明顯，這表明結構油脂經(jīng)微膠囊化后氧化穩(wěn)定性得到了有效的提高。

3 結論與討論

隨著現(xiàn)代分析技術與食品酶學的發(fā)展，人們對結構油脂的認識與開發(fā)已逐漸加深，由于其脂肪酸成分與母乳更接近，sn-2位棕櫚酸的比例較高，有利于脂肪和鈣的吸收[2-3，17]，已經(jīng)有越來越多種類的結構油脂被應用于嬰幼兒食品、功能性食品及特殊營養(yǎng)膳食中，但也正因為結構脂質(zhì)的這種特殊結構，導致其氧化穩(wěn)定性較一般天然油脂更差，如何提高其氧化穩(wěn)定性就成為當前要研究的首要問題。微膠囊技術的出現(xiàn)為食品工業(yè)的發(fā)展指明了新的方向，將油脂微膠囊化轉變?yōu)楣虘B(tài)粉末，不僅提高了其運輸與使用的方便性，而且還延長了油脂的貨架期。因此，通過微膠囊工藝包埋結構油脂，有效改善了結構油脂的氧化穩(wěn)定性，同時也為食品工業(yè)提供了一種新型的油脂原料。Shick利用擠出法對DHA微膠囊進行了研究，以乳化劑和蠟質(zhì)玉米淀粉為壁材進行包埋，其微膠囊化產(chǎn)率可達到97.5%[18]。2003年，Hogan等以酪蛋白酸鈉和麥芽糊精為壁材，利用噴霧干燥法制備魚油微膠囊，產(chǎn)品的微膠囊化效率都在90%以上，微膠囊化效果較好，魚油的氧化穩(wěn)定性也得到顯著提高[19]。2011年，Haryani Anwar等分別用冷凍干燥，噴霧干燥，噴霧造粒三種不同的方法對微膠囊化魚油的氧化穩(wěn)定性進行了研究，發(fā)現(xiàn)干燥溫度、處理時間、基質(zhì)的組合方式和微膠囊的結構等因素是影響微膠囊氧化穩(wěn)定性的關鍵，實驗也證明了用噴霧造粒法生產(chǎn)的微膠囊產(chǎn)品性質(zhì)最穩(wěn)定[20]。

本研究采用噴霧干燥微膠囊技術包埋結構油脂，分別對微膠囊壁材及乳化劑的選擇、配比和固形物含量等乳化工藝參數(shù)和噴霧干燥條件進行了研究，最終確定結構油脂微膠囊的最佳工藝條件為：壁材配比（乳清蛋白∶麥芽糊精）為2∶1，芯壁比為1∶2，乳化劑用量為0.3%，固形物含量為25%，均質(zhì)壓力25MPa，進風溫度184℃，出風溫度89℃，在此條件下得到的最佳微膠囊化效率為91.53%。在制備微膠囊的過程中，不僅要考慮以上各因素間的作用，還要考慮壁材選擇對微膠囊化的影響。參考相關文獻[21]及考慮到產(chǎn)品的后續(xù)應用，本實驗選用了乳清蛋白和麥芽糊精作為復合壁材，復配比為2∶1，結果顯示，產(chǎn)品的微膠囊化效果良好。李佳寧等[22]就曾以乳清蛋白和麥芽糊精為壁材，通過噴霧干燥法包埋黑芝麻油，獲得的產(chǎn)品微膠囊化產(chǎn)率和效率都較為理想，分別為94.62%和88.42%。本實驗所得微膠囊化效率為91.53%。雖略低于相關報道值，但差別不大，可能是由于本產(chǎn)品水分含量較高導致微膠囊化效率下降。結構油脂微膠囊的氧化穩(wěn)定性的測定結果顯示，隨著處理溫度的升高，結構油脂微膠囊的過氧化值從1.83meq/kq升高到3.31meq/kq，而與結構油脂（原料油）的過氧化值卻從1.89meq/kq升高到14.57meq/kq，與結構油脂微膠囊相比，結構油脂（原料油）的過氧化值增加顯著，這說明結構油脂經(jīng)微膠囊化后的氧化穩(wěn)定性得到了顯著的提高。

本實驗結果可靠，微膠囊化效果好，微膠囊產(chǎn)品氧化穩(wěn)定性得到提高，有效證實了以麥芽糊精和乳清蛋白作為壁材，結構油脂作為芯材制備微膠囊的可行性，麥芽糊精和乳清蛋白是市面上常見又比較便宜的原料，且噴霧干燥工藝省時、高效，又可適用于工業(yè)化的大規(guī)模生產(chǎn)，對結構油脂微膠囊實行產(chǎn)業(yè)化具有重大指導意義。

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