孫 欣 黃國(guó)清 肖軍霞

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，青島 266109)

改性大豆分離蛋白在黑胡椒油樹脂復(fù)凝聚微膠囊制備中的應(yīng)用

孫 欣 黃國(guó)清 肖軍霞

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，青島 266109)

將大豆分離蛋白(soybean protein isolate, SPI)與木糖按不同質(zhì)量比混合，于90 ℃下反應(yīng)6 h，得到美拉德反應(yīng)改性的SPI，再以改性SPI和殼聚糖為復(fù)合壁材，通過(guò)復(fù)凝聚法制備黑胡椒油樹脂微膠囊，研究改性SPI對(duì)黑胡椒樹脂微膠囊包埋效果、熱穩(wěn)定性等性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，當(dāng)SPI/木糖質(zhì)量比為2∶1時(shí)，黑胡椒油樹脂微膠囊的包埋效率、產(chǎn)率及80 ℃下加熱8 h后的保留率最高，分別為67.8%、72.07%和75.06%。熱重分析表明，與天然SPI相比，改性SPI進(jìn)一步提高了黑胡椒油樹脂微膠囊的熱穩(wěn)定性，掃描電鏡分析則表明改性SPI使微膠囊的微觀結(jié)構(gòu)更加致密；氣相色譜-質(zhì)譜分析表明利用改性SPI-殼聚糖制備的黑胡椒油樹脂微膠囊對(duì)烯類揮發(fā)性成分的保持能力增加。本研究為拓展SPI的應(yīng)用領(lǐng)域、提高黑胡椒油樹脂微膠囊的穩(wěn)定性提供參考。

大豆分離蛋白 殼聚糖 木糖 美拉德反應(yīng) 黑胡椒油樹脂 微膠囊

黑胡椒是世界重要的熱帶香辛料作物[1]，在我國(guó)云南、海南和臺(tái)灣等地區(qū)有廣泛種植[2]，具有“香料之王”的美稱。黑胡椒油樹脂大都通過(guò)溶劑提取法生產(chǎn)而來(lái)。黑胡椒油樹脂中的α-蒎烯、β-蒎烯、檸檬烯等烯類揮發(fā)性成分易發(fā)生氧化和聚合反應(yīng)，使其保質(zhì)期較短。此外，黑胡椒油樹脂中的主要活性成分胡椒堿對(duì)光和氧極為敏感，其可以水解生成胡椒酸，光解生成異胡椒堿。這些敏感性成分嚴(yán)重影響了黑胡椒油樹脂的穩(wěn)定性，從而極大限制了其在食品工業(yè)中的應(yīng)用[3]。微膠囊技術(shù)能將黑胡椒油樹脂轉(zhuǎn)化為粉末狀態(tài)，可以顯著提高黑胡椒油樹脂的貯藏穩(wěn)定性，這對(duì)于擴(kuò)大黑胡椒油樹脂在食品工業(yè)中的應(yīng)用范圍具有重要意義。

微膠囊化方法主要有噴霧干燥法[4]、溶劑蒸發(fā)法[5]、界面聚合法[6]、復(fù)凝聚法[7]和干燥浴法等。其中，復(fù)凝聚法利用2種帶不同電荷的聚電解質(zhì)之間的靜電作用達(dá)到包埋芯材的目的[8]。復(fù)凝聚法操作簡(jiǎn)單，具有較高的包埋效率和包埋產(chǎn)率，并可通過(guò)控制條件獲得不同的緩釋性能，因此復(fù)凝聚法同其他微膠囊技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)性。復(fù)凝聚法已被用于香精、魚油、維生素及防腐劑等的包埋[9]。

殼聚糖(chitosan, CH)又名(1, 4)-2-氨基-β-D-葡聚糖，是甲殼素的N-脫乙酰產(chǎn)物(脫乙?；?0%以上)，是自然界中唯一的天然陽(yáng)離子高聚物[10]，大豆分離蛋白(soybean protein isolate, SPI)則是一種來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉的植物蛋白質(zhì)[11]。本實(shí)驗(yàn)室以SPI為聚陰離子、CH為聚陽(yáng)離子通過(guò)復(fù)凝聚法制備了具有良好穩(wěn)定性的辣椒紅色素微膠囊[12]。但SPI的溶解性、乳化性等功能性質(zhì)比較差，這在一定程度上限制了其應(yīng)用[13]。糖基化能有效改善SPI的功能性質(zhì)，美拉德反應(yīng)是實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)糖基化的一種重要途徑[14]。Easa等[15]使用核糖與SPI交聯(lián)并制成微膠囊，研究其對(duì)包埋的魚油的防氧化作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)魚油的保存期顯著延長(zhǎng)且在胃蛋白酶溶液中的釋放量明顯低于其他微膠囊，表明美拉德反應(yīng)改性SPI在微囊化中具有較高的應(yīng)用潛力。本試驗(yàn)以美拉德反應(yīng)改性的SPI(Maillard reaction-modified SPI, MSPI)和CH為復(fù)合壁材，以黑胡椒油樹脂為芯材，采用復(fù)凝聚法制備黑胡椒油樹脂微膠囊，探究改性過(guò)程中SPI/木糖(xylose, Xyl)質(zhì)量比對(duì)黑胡椒油樹脂復(fù)凝聚微膠囊包埋效果及穩(wěn)定性等各種性質(zhì)的影響，以期得到穩(wěn)定性較高的黑胡椒油樹脂復(fù)凝聚微膠囊。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

SPI：臨邑禹王植物蛋白有限公司；CH(80 mPa·S)：山東金湖甲殼制品有限公司；黑胡椒油樹脂：鄭州雪麥龍食品香料有限公司；Xyl：天津市化學(xué)試劑公司；乙酸、氫氧化鈉、鹽酸、氯仿(分析純)：萊陽(yáng)市康德化工有限公司；乙醇(色譜純)：美國(guó)斯派克有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-2000紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：上海亞榮生化儀器廠；Delta320 pH計(jì)：梅特勒-托利多儀器公司；DGX-9243電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海?，攲?shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；FJ2000-SH數(shù)顯高速分散均質(zhì)機(jī)：上海標(biāo)本模型廠；DL-5-B低速大容量離心機(jī)：上海安亭科技儀器廠；IR200傅里葉變換紅外光譜儀：上海尤尼柯儀器有限公司；FDU-1200真空冷凍干燥機(jī)：上海愛(ài)朗儀器有限公司；JSM-7500F掃描電子顯微鏡：日本電子株式會(huì)社；TGA 2-SF熱重分析儀：梅特勒-托利多儀器公司；6890-5975B氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：美國(guó)Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 MSPI的制備

量取90 mL 2.4% SPI水溶液5份，分別按照4∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶4的質(zhì)量比加入Xyl(SPI∶Xyl)，混合均勻，調(diào)節(jié)pH至8.0，90 ℃下水浴加熱回流6 h使兩者發(fā)生美拉德反應(yīng)。反應(yīng)完成后，將反應(yīng)液冷卻至室溫即得MSPI，4℃冰箱冷藏，待用。

1.3.2 黑胡椒油樹脂復(fù)凝聚微膠囊的制備

按1∶1.6(m/m)的比例將黑胡椒油樹脂與MSPI溶液混合，即稱取1.350 0 g黑胡椒油樹脂添加到1.3.1中制備的90 mL MSPI溶液中，65 ℃、12 000r/min乳化20 min得到均勻的O/W型黑胡椒油樹脂乳狀液。以未改性的SPI為對(duì)照，按相同的方法制備參照乳狀液。

向黑胡椒油樹脂乳狀液中緩慢加入等體積的0.6% CH溶液，調(diào)節(jié)pH值至6.3，25 ℃、300 r/min攪拌15 min，過(guò)濾得到濕微膠囊，置于-80 ℃預(yù)凍后冷凍干燥得到疏松多孔的凍干產(chǎn)物，輕輕擠壓直至無(wú)明顯的結(jié)塊且粉末較為均勻，即得到微膠囊粉末待測(cè)。

1.3.3 包埋效果測(cè)定

黑胡椒油樹脂的包埋效果采用微囊化效率和微囊化產(chǎn)率表示，其計(jì)算公式為：

微囊化效率=

1.3.3.1 黑胡椒油樹脂標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

準(zhǔn)確稱取0.250 0 g黑胡椒油樹脂，用氯仿溶解，定容于100 mL容量瓶中，振蕩搖勻得到貯備液；分別準(zhǔn)確吸取4、8、12、16、20 mL黑胡椒油樹脂貯備液，用氯仿定溶于100 mL容量瓶中，振蕩搖勻。以氯仿為空白，在波長(zhǎng)345 nm處測(cè)定吸光度[16]。以吸光度(A)對(duì)質(zhì)量濃度(C)進(jìn)行線性回歸，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為：A=13.15C-0.005 5(R2=0.999 3)，見(jiàn)圖1。

圖1 黑胡椒油樹脂標(biāo)準(zhǔn)曲線

1.3.3.2 微膠囊中黑胡椒油樹脂總含量的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取黑胡椒油樹脂復(fù)凝聚微膠囊0.100 0 g于燒杯中，加入10 mL氯仿，室溫下以500 W的超聲功率處理20 min，靜置5 min，取其上清液用氯仿稀釋適當(dāng)倍數(shù)，以氯仿為空白，在波長(zhǎng)345 nm處測(cè)定吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算微膠囊中黑胡椒油樹脂的總含量。

1.3.3.3 微膠囊表面黑胡椒油樹脂含量的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取黑胡椒油樹脂復(fù)凝聚微膠囊0.1000 g于試管中，加入10 mL氯仿，500 r/min漩渦振蕩1 min，室溫下靜置5 min，取上清液用氯仿稀釋適當(dāng)倍數(shù)。以氯仿為空白，在波長(zhǎng)345 nm處測(cè)定吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算微膠囊表面黑胡椒油樹脂的含量。

1.3.4 水分含量測(cè)定

微膠囊的水分含量按照GB 50093—2002測(cè)定。稱取黑胡椒油樹脂復(fù)凝聚微膠囊各3份(W1)，適重，置于105 ℃烘箱中烘制恒重后取出再稱重(W2)，按公式計(jì)算含水量。

1.3.5 流動(dòng)性測(cè)定

根據(jù)GB 11986—2002采用休止角法測(cè)定黑胡椒油樹脂復(fù)凝聚微膠囊的流動(dòng)性[17]。

1.3.6 堆積密度測(cè)定

將已知重量的黑胡椒油樹脂復(fù)凝聚微膠囊倒入帶刻度的30 mL量筒中，讀取體積，計(jì)算單位體積微膠囊的質(zhì)量。

1.3.7 熱穩(wěn)定性測(cè)定

以80 ℃為代表研究黑胡椒油樹脂復(fù)凝聚微膠囊的耐熱性。分別稱取黑胡椒油樹脂復(fù)凝聚微膠囊樣品5份，每份0.100 0 g，置于80 ℃烘箱中，每隔2 h取一次樣，共持續(xù)8 h，按照1.3.3.2測(cè)定微膠囊中黑胡椒油樹脂含量，按公式計(jì)算黑胡椒油樹脂的保留率，繪制保留率變化曲線。

式中：Ai為處理i時(shí)刻后微膠囊中黑胡椒油樹脂的含量；A0為起始時(shí)刻微膠囊中黑胡椒油樹脂的含量。

1.3.8 熱重分析(TGA)

稱取黑胡椒油樹脂復(fù)凝聚微膠囊約3 mg，在熱重分析儀上進(jìn)行測(cè)試。使用N2吹掃氣，溫度范圍為30～500 ℃，升溫速率為10 ℃/min。

1.3.9 紅外光譜分析(FTIR)

稱取少量黑胡椒油樹脂復(fù)凝聚微膠囊與KBr按1∶100質(zhì)量比混合后充分研磨、壓片后進(jìn)行分析。掃描范圍為4 000～400 cm-1，分辨率4 cm-1，累加32次，以空氣為背景，每個(gè)樣品掃描前扣除背景，通過(guò)譜圖分析官能團(tuán)吸收峰的變化。

1.3.10 掃描電鏡分析(SEM)

分別取SPI-CH為壁材和MSPI-CH為壁材的黑胡椒油樹脂復(fù)凝聚微膠囊，用導(dǎo)電膠貼于載物臺(tái)上，放入表面處理機(jī)中噴金，加速電壓為2 kV，用掃描電鏡觀察微膠囊微觀形貌。

1.3.11 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析(GC-MS)

取黑胡椒油樹脂0.100 0 g，用無(wú)水乙醇定容于10 mL容量瓶中，編號(hào)1。將以MSPI-CH和SPI-CH為壁材制備的黑胡椒油樹脂復(fù)凝聚微膠囊暴露于空氣中1周后，分別稱取微膠囊各0.100 0 g，用無(wú)水乙醇定容于10 mL容量瓶中，編號(hào)為2和3。將這3份樣品漩渦振蕩3 min，室溫下以500 W的超聲功率處理20 min，用0.45 μm濾膜濾過(guò)后檢測(cè)，觀察各樣品的總離子流色譜圖，經(jīng)NIST08和NIST08s譜庫(kù)進(jìn)行檢索與分析，確定揮發(fā)性成分的變化。

1.3.11.1 色譜條件

DB-5MS石英毛細(xì)管柱(0.25 mm×30 m，0.25 μm)，程序升溫(初始溫度從60 ℃開(kāi)始，保持3 min；以3 ℃/min升至90 ℃，以5 ℃/min升至170 ℃，以10 ℃/min升到280 ℃，保持10 min)，載氣He，進(jìn)樣量1.0 μL，進(jìn)樣口溫度250 ℃，分流比1∶1，色譜柱流速1∶2。

1.3.11.2 質(zhì)譜條件

EI電離方式，離子源溫度220 ℃，四級(jí)桿溫度150 ℃，掃描質(zhì)量范圍20～500 m/z。

1.3.12 數(shù)據(jù)處理分析

2 結(jié)果與分析

2.1 SPI/Xyl質(zhì)量比對(duì)黑胡椒油樹脂微膠囊包埋效果的影響

SPI/Xyl質(zhì)量比對(duì)黑胡椒油樹脂微膠囊包埋效果的影響見(jiàn)圖2。由圖2可知，Xyl的添加量對(duì)黑胡椒油樹脂的微囊化效率和微囊化產(chǎn)率均有顯著影響，隨著Xyl添加量的增加，這2個(gè)參數(shù)均呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，且在SPI/Xyl質(zhì)量比為2∶1時(shí)，微膠囊的包埋效率及產(chǎn)率最大。

注：同一系列的數(shù)據(jù)字母相同表示差異不顯著(P>0.05)，下同。圖2 SPI/Xyl質(zhì)量比對(duì)黑胡椒油樹脂包埋效果的影響

這可能是SPI通過(guò)美拉德反應(yīng)與Xyl結(jié)合，使改性產(chǎn)物兼具蛋白質(zhì)和糖的優(yōu)點(diǎn)，既具有和油相結(jié)合的能力，同時(shí)保留足夠多的基團(tuán)與水結(jié)合。隨著Xyl含量的增加，SPI的美拉德反應(yīng)程度增加，糖基化蛋白質(zhì)的乳化活性和乳化穩(wěn)定性都有所改善，蛋白質(zhì)在油水界面具有較適宜的構(gòu)象，能更好地發(fā)揮乳化作用。但是當(dāng)Xyl添加過(guò)量時(shí)，微膠囊的包埋效率及產(chǎn)率均下降，可能是由于糖基化達(dá)到一定程度后，分子空間位阻效應(yīng)增強(qiáng)以及分子間二硫鍵減少，導(dǎo)致SPI乳化能力下降，致使包埋效率及產(chǎn)率降低[18]。

2.2 SPI/Xyl質(zhì)量比對(duì)黑胡椒油樹脂微膠囊部分性質(zhì)的影響

SPI/Xyl質(zhì)量比對(duì)黑胡椒油樹脂微膠囊部分性質(zhì)的影響見(jiàn)表1。以SPI-CH和MSPI-CH為壁材制備的黑胡椒油樹脂復(fù)凝聚微膠囊的含水量均在2%～3%之間，休止角均在30°～45°之間，表明SPI的改性對(duì)黑胡椒油樹脂微膠囊的水分含量和流動(dòng)性無(wú)明顯影響。休止角在30°以下表明粉末流動(dòng)性好，30°～45°表明粉末流動(dòng)性較好，45°～60°表明流動(dòng)性一般，而高于60°則表明流動(dòng)性差[19]，因此利用MSPI制備的黑胡椒油樹脂微膠囊的流動(dòng)性較好。以天然SPI-CH和MSPI-CH為壁材的黑胡椒油樹脂微膠囊的堆積密度在0.1～0.2 g/mL之間。美拉德反應(yīng)過(guò)程中木糖的添加量對(duì)黑胡椒油樹脂微膠囊的堆積密度有一定影響。

表1 SPI/Xyl質(zhì)量比對(duì)黑胡椒油樹脂微膠囊部分性質(zhì)的影響

2.3 SPI/Xyl質(zhì)量比對(duì)黑胡椒油樹脂微膠囊熱穩(wěn)定性的影響

SPI/Xyl質(zhì)量比對(duì)黑胡椒油樹脂微膠囊在80 ℃下的穩(wěn)定性影響見(jiàn)圖3。由圖3可知，美拉德反應(yīng)過(guò)程中Xyl的添加量對(duì)黑胡椒油樹脂微膠囊在80 ℃下的穩(wěn)定性有顯著影響。當(dāng)在80 ℃貯藏8 h后，SPI/Xyl比例為2∶1時(shí)微膠囊中的黑胡椒油樹脂保留率要顯著高于未改性SPI形成的微膠囊，這與圖2中包埋效率和產(chǎn)率的測(cè)定結(jié)果一致，而在其他SPI/Xyl比例下制備得到的微膠囊與對(duì)照相比無(wú)顯著差異甚至有所降低。這可能是由于SPI與Xyl之間適當(dāng)?shù)拿览路磻?yīng)使得微膠囊壁材的致密性增強(qiáng)，在儲(chǔ)藏過(guò)程中壁材結(jié)構(gòu)瓦解緩慢，致使保留率較高。美拉德反應(yīng)程度過(guò)高過(guò)低均使微膠囊在儲(chǔ)藏過(guò)程中壁材破壞速度較快[20]。這表明，美拉德反應(yīng)發(fā)生的程度對(duì)于所得美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的包埋性能有重要影響。

圖3 SPI/Xyl質(zhì)量比80 ℃下黑胡椒油樹脂微膠囊的穩(wěn)定性影響

2.4 SPI/Xyl質(zhì)量比對(duì)黑胡椒油樹脂微膠囊TGA的影響

SPI/Xyl質(zhì)量比對(duì)黑胡椒油樹脂微膠囊TGA的影響影響見(jiàn)圖4。由TGA曲線可知，在150～350 ℃范圍內(nèi)，以MSPI-CH為壁材的微膠囊質(zhì)量保留率均高于以SPI-CH為壁材的微膠囊，這一階段質(zhì)量損失主要是由于芯材及壁材的熱分解所致，表明SPI與Xyl發(fā)生了美拉德反應(yīng)并引入了新的化學(xué)鍵，導(dǎo)致其熱分解速度變慢：且在該溫度范圍內(nèi)，SPI/Xyl比例為2∶1時(shí)的質(zhì)量損失最小，表明微膠囊的結(jié)構(gòu)最為致密，這與圖3中的結(jié)果一致。

圖4 SPI/Xyl質(zhì)量比對(duì)黑胡椒油樹脂微膠囊TGA圖譜的影響

2.5 SPI/Xyl質(zhì)量比對(duì)黑胡椒油樹脂微膠囊FTIR圖譜的影響

SPI/Xyl質(zhì)量比對(duì)黑胡椒油樹脂微膠囊FTIR圖譜的影響見(jiàn)圖5。蛋白質(zhì)酰胺Ⅰ帶在1 700～1 600 cm-1范圍內(nèi)(主要是C=O伸縮振動(dòng))有吸收；酰胺Ⅱ帶在1 600～1 500 cm-1范圍內(nèi)(主要是C-N伸縮振動(dòng)和N-H彎曲振動(dòng))有吸收[21]。蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的變化由酰胺Ⅰ帶和酰胺Ⅱ帶紅外吸收峰的變化反映。與Xyl發(fā)生美拉德反應(yīng)后，SPI酰胺Ⅰ帶和酰胺Ⅱ帶發(fā)生了移動(dòng)，酰胺Ⅰ帶紅移，SPI-CH復(fù)凝聚微膠囊的波長(zhǎng)為1 600.21 cm-1，MSPI-CH復(fù)凝聚微膠囊(SPI/Xyl=2∶1)的波長(zhǎng)為1 626.25 cm-1；酰胺Ⅱ帶紅移，天然SPI-CH復(fù)凝聚微膠囊的波長(zhǎng)為1 563.08 cm-1，MSPI-CH復(fù)凝聚微膠囊(SPI/Xyl=2∶1)的波長(zhǎng)為1 563.57 cm-1，說(shuō)明糖基化使SPI的-NH2發(fā)生了變化。

圖5 SPI/Xyl質(zhì)量比黑胡椒油樹脂微膠囊FTIR圖譜的影響

以天然SPI-CH為壁材與以MSPI-CH為壁材的黑胡椒油樹脂復(fù)凝聚微膠囊吸收峰的種類基本相同，這表明美拉德反應(yīng)不會(huì)影響SPI與CH之間的靜電相互作用。

2.6 SPI/Xyl質(zhì)量比對(duì)黑胡椒油樹脂微膠囊微觀結(jié)構(gòu)的影響

以SPI/Xyl質(zhì)量比2∶1為代表研究了MSPI對(duì)黑胡椒油樹脂微膠囊微觀結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果見(jiàn)圖6。由圖6可知，黑胡椒油樹脂微膠囊具有不規(guī)則圓球狀的微觀結(jié)構(gòu)，與天然SPI-殼聚糖復(fù)凝聚微膠囊相比，利用MSPI制備的微膠囊結(jié)構(gòu)更加致密、規(guī)則，表明對(duì)SPI進(jìn)行美拉德反應(yīng)改性可以改善相應(yīng)微膠囊的微觀結(jié)構(gòu)。

圖6 SPI/Xyl質(zhì)量比對(duì)黑胡椒油樹脂微膠囊微觀結(jié)構(gòu)的影響

2.7 SPI/Xyl質(zhì)量比對(duì)黑胡椒油樹脂微膠囊組成的影響

SPI/Xyl質(zhì)量比對(duì)黑胡椒油樹脂微膠囊的成分的影響見(jiàn)表2，黑胡椒油樹脂中檢測(cè)到的揮發(fā)性成分與盛琳等[23]的報(bào)道基本相同。與游離黑胡椒油樹脂(樣品1)相比，微囊化后部分物質(zhì)如檜腦、正十五碳醛酸等未檢出，表明微囊化過(guò)程中這些成分發(fā)生了損失，使其無(wú)法檢出。另外，與游離黑胡椒油樹脂相比，MSPI-CH黑胡椒油樹脂微膠囊(樣品2)和天然SPI-CH黑胡椒油樹脂復(fù)凝聚微膠囊(樣品3)中均未檢測(cè)出新的物質(zhì)，表明微囊化并不會(huì)引入新的揮發(fā)性成分。

由表2可以看出，MSPI-CH和SPI-CH制備的微膠囊對(duì)黑胡椒油樹脂中揮發(fā)性成分的保護(hù)能力具有一定的差別。香芹烯、α-蒎烯、β-蒎烯、石竹烯、β-欖香烯及亞油酸乙酯在MSPI-CH復(fù)凝聚微膠囊中均可以檢出，而在天然SPI-CH復(fù)凝聚微膠囊中卻未檢出，表明前者對(duì)揮發(fā)性成分，尤其烯類物質(zhì)具有更好的包埋能力。這可能是由于美拉德反應(yīng)改變了SPI表面的功能基團(tuán)，使其對(duì)有機(jī)物質(zhì)尤其是烯類的吸附能力增加。因此，美拉德反應(yīng)改性可以明顯提升SPI-CH復(fù)凝聚體系對(duì)黑胡椒油樹脂揮發(fā)性成分的保持能力。

表2 SPI/木糖質(zhì)量比對(duì)黑胡椒油樹脂微膠囊組成成分的影響

注：a樣品的制備條件見(jiàn)1.3.11；ND表示未檢出。

3 結(jié)論

SPI與Xyl發(fā)生美拉德反應(yīng)后制備得到MSPI，以MSPI與CH為復(fù)合壁材，通過(guò)復(fù)凝聚法制備黑胡椒油樹脂微膠囊。當(dāng)SPI/Xyl質(zhì)量比為2∶1時(shí)，黑胡椒油微膠囊的包埋效果最好，包埋效率和產(chǎn)率分別為67.8%和72.07%，80 ℃下貯藏8 h其保留率為75.06%。MSPI對(duì)微膠囊的水分含量和流動(dòng)性無(wú)顯著影響，但對(duì)堆積密度稍有影響。熱重分析表明以MSPI-CH為壁材制備的微膠囊比SPI-CH為壁材時(shí)的穩(wěn)定性高。美拉德反應(yīng)改性對(duì)SPI與CH之間的靜電相互作用沒(méi)有影響，但是使微膠囊的微觀結(jié)構(gòu)更加致密，且對(duì)烯類揮發(fā)性成分的保持能力增加。因此，對(duì)SPI進(jìn)行美拉德反應(yīng)改性可有效提高通過(guò)SPI-CH復(fù)凝聚體系制備的黑胡椒油樹脂微膠囊的貯藏穩(wěn)定性。

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The Application of Modified Soybean Protein Isolate on the Microencapsulation of Black Pepper Oleoresin by Complex Coacervation

Sun Xin Huang Guoqing Xiao Junxia

(College of Food Science and Engineering, Qingdao Agriculture University, Qingdao 266109)

In this paper, soybean protein isolate (SPI) was mixed with xylose in different mass ratios and then allowed to react at 90 ℃ for 6 h to yield the Maillard reaction-modified SPI. The resultant Maillard reaction products were collected and used to microencapsulate black pepper oleoresin through coacervation with chitosan. The effects of SPI to xylose mass ratio in the Maillard reaction on the microencapsulation performance and thermal stability of the resultant microcapsules were studied. The results indicated that the SPI to xylose mass ratio of 2∶1 contributed to the highest microencapsulation efficiency, microencapsulation yield, and oleoresin retention against the 8 h-storage in 80 ℃, with values of up to 67.8%, 72.07% and 75.06% respectively. Compared with native SPI, the modification greatly improved the thermal stability and microstructure compactness of the microcapsules according to thermogravimetric analysis and scanning electron microscope observation. Gas chromatographic-mass spectrometry showed that the microcapsules prepared with Modified SPI was more effective in retaining volatile compounds especially alkenes. This work provided a theory basis for extending the application of SPI and increasing the stability of black pepper oleoresin microcapsules.

soybean protein isolate,chitosan, xylose, Maillardreaction, black pepper oleoresin, microencapsulation

TS205.9

A

1003-0174(2017)10-0066-07

國(guó)家自然科學(xué)基金(31571890)，山東省自然科學(xué)基金(ZR2015CM037)

2016-10-09

孫欣，女，1996年出生，碩士，食品組分穩(wěn)態(tài)化技術(shù)

肖軍霞，女，1977年出生，教授，食品組分穩(wěn)態(tài)化技術(shù)