鄒興平，李紅艷，李夏嘉龍，鄧澤元*

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

紫蘇籽油是從紫色唇形科植物紫蘇的干燥成熟果實(shí)中獲得，是含高度不飽和脂肪酸的天然油脂，所含油脂脂肪酸主要為α-亞麻酸，含量50%～70%，是除獼猴桃籽油外目前所發(fā)現(xiàn)的所有天然植物油中這種脂肪酸含量最高的[1-4]。隨著微膠囊技術(shù)的發(fā)展，利用微膠囊技術(shù)制備紫蘇籽油微囊的方法逐漸成為熱門研究方向。劉大川等[5]采用蛋白質(zhì)與多糖為復(fù)合壁材對(duì)紫蘇油進(jìn)行微膠囊化，其包埋率能達(dá)95%，但壁材水溶性差，使得制備條件苛刻，且需要加入大量的乳化劑形成穩(wěn)定的乳液。陳琳[6]采用辛烯基琥珀酸淀粉酯為壁材制備紫蘇微膠囊粉末，該方法包埋率較高，但產(chǎn)品的含油率只有18%左右，該方法壁材溶解糊化需長(zhǎng)時(shí)間熱水加熱，包埋較高含量油脂時(shí)，經(jīng)噴霧干燥后得產(chǎn)品貨架期并不理想。試驗(yàn)通過(guò)不同壁材的篩選得到一種包埋率較高且壁材處理過(guò)程簡(jiǎn)易的微膠囊化方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紫蘇籽油（樺南仙紫食品有限公司）；大豆分離蛋白（古神生物科技有限公司）；乳清分離蛋白、酪蛋白酸鈉（新西蘭Milk Products公司）；麥芽糊精（山東西王糖業(yè)有限公司）；單甘酯、司盤60、蔗糖酯（江蘇省南通市佳力士添加劑（海安）有限公司）。

蒸餾水（自制）；石油醚、氯仿、甲醇（上海西隴化工股份有限公司）；α-淀粉酶（阿拉丁試劑有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

DJM膠體磨（上海東華高壓均質(zhì)機(jī)廠）；GYM 60-6S型均質(zhì)機(jī)（上海東華高壓均質(zhì)機(jī)廠）；MDRP-50型噴霧塔（無(wú)錫市現(xiàn)代噴霧干燥機(jī)）；6890N氣相色譜（美國(guó)安捷倫公司）；Zatasizer nano zs90粒度和電位測(cè)量?jī)x（寧波新芝生物科技股份有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 制備工藝

按配方稱取相應(yīng)壁材并加入去離子水，60 ℃水浴攪拌使之充分溶解。再準(zhǔn)確量取紫蘇油，并加入乳化劑于60 ℃水浴使其混合均勻。將制好的紫蘇油混合液勻速加入已配好的壁材溶液中，60 ℃攪拌15 min，經(jīng)過(guò)膠體磨分散后再經(jīng)過(guò)高壓均質(zhì)后得到乳化液，再經(jīng)蠕動(dòng)泵進(jìn)入噴霧塔，形成微膠囊顆粒[7-8]。

1.3.2 乳液平均粒徑

采用馬爾文Mastersizer Micro激光衍射粒度分布儀，通過(guò)接受和測(cè)量散射光的能量分布，測(cè)得微膠囊的粒度分布及平均粒徑。激光器波長(zhǎng)633 nm，最小樣品體積0.75 mL；溫度25 ℃。

1.3.3 微膠囊包埋率的測(cè)定

1.3.3.1 表面油測(cè)定

準(zhǔn)確稱取2 g左右樣品m（準(zhǔn)確至0.001 g），至恒質(zhì)量為m1（g）的三角瓶中，加入15 mL石油醚（沸程30～60 ℃），不時(shí)振蕩，提取10 min，用濾紙過(guò)濾樣品，浸提3次后用10 mL石油醚洗滌三角瓶和濾紙，合并濾液于已干燥稱質(zhì)量的雞心瓶中，于30 ℃真空旋干，冷卻恒質(zhì)量后稱量雞心瓶質(zhì)量m2（g）[9]。

1.3.3.2 微膠囊總油測(cè)定

準(zhǔn)確稱取2 g左右樣品（準(zhǔn)確至0.001 g），加入2 mL去離子水并搖勻，然后再加入5 mL甲醇和2.5 mL氯仿，振蕩萃取40 min。期間不斷攪拌，最后再加入2 mL水和2.5 mL氯仿，混勻后離心分層，吸取有機(jī)層，氮吹除去有機(jī)層中氯仿，稱量所提油的質(zhì)量，計(jì)算總油含量[10]。

1.3.3.3 包埋率

微膠囊包埋率按式（2）計(jì)算。

包埋效率=（總油-表面油）/總油×100% （2）

1.3.4 微膠囊產(chǎn)品水分

按照GB 50093—2010的105 ℃恒重法。

1.3.5 微膠囊產(chǎn)品休止角測(cè)定

將大孔漏斗固定于鐵架臺(tái)上，正下方放入A4紙，將微膠囊粉末緩慢均勻地從漏斗上方倒入正下方白紙上，直至所堆積錐體高度不再增高，測(cè)定錐體的底面半徑及高度，測(cè)定休止角[11]。

1.3.6 微膠囊產(chǎn)品松緊密度測(cè)定

將一定質(zhì)量的微膠囊粉末在不施加任何外力的情況下緩慢均勻地加入帶有刻度的量筒中，測(cè)定其松體積。通過(guò)外力作用振實(shí)后，測(cè)定其緊體積。根據(jù)樣品質(zhì)量和松緊體積，計(jì)算其松緊密度[12]。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

每個(gè)試驗(yàn)平行分析測(cè)定3次，數(shù)值以均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差的形式表示。方差分析采用軟件SPSS 19完成，采用Duncan多元回歸方法分析，p＜0.05為顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 蛋白壁材種類的選擇

3種蛋白（酪蛋白酸鈉、乳清分離蛋白和大豆分離蛋白）分別與麥芽糊精1︰1復(fù)配，紫蘇油投入量占固形物的50%，乳液固形物含量為30%，將制得紫蘇油的乳液及其微膠囊產(chǎn)品，進(jìn)行理化性質(zhì)比較。

2.1.1 3種蛋白壁材所制得紫蘇油乳液粒徑分布

3種壁材制得的紫蘇油乳液粒徑分布情況如圖1所示，除酪蛋白酸鈉只有1個(gè)峰外，其余兩種壁材均出現(xiàn)雙峰分布。乳液粒度分布比較集中，乳液微粒粒徑主要分布在100～1 000 nm。

圖1 不同種類蛋白壁材乳液粒徑分布

2.1.2 3種蛋白壁材所制得紫蘇油乳液平均分散系數(shù)和平均粒徑對(duì)比

3種壁材所得乳液平均粒徑在281.2～299.3 nm，平均分散系數(shù)在0.153～0.184，酪蛋白酸鈉與乳清分離蛋白平均粒徑和平均分散系數(shù)差異較大，而酪蛋白酸鈉和大豆分離蛋白之間未顯示顯著性差異。

表1 3種蛋白的乳液平均分散系數(shù)和平均粒徑

2.1.3 3種蛋白壁材所制得紫蘇油微膠囊理化性質(zhì)對(duì)比

3種壁材所得微膠囊表面油含量和包埋率均具有顯著性差異，酪蛋白酸鈉所制得微膠囊表面油含量最低，包埋率最高。水分、松密度、緊密度和休止角未顯示顯著性差異。

表2 不同種類蛋白壁材的微膠囊性質(zhì)

2.2 乳化劑種類的選擇

油脂微膠囊中常用的乳化劑有蔗糖酯、單甘酯、司盤-60。GB 2760—2014《食品添加劑食用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定司盤類、蔗糖酯均可用于粉末油脂，最高添加量為2%，而單甘酯則是按生產(chǎn)需要添加[16-17]。

試驗(yàn)將3種常用乳化劑，SP60、單甘酯和蔗糖酯分別以1︰1進(jìn)行兩兩復(fù)配，總添加量為乳液固形物1%。壁材酪蛋白酸鈉與麥芽糊精質(zhì)量比為1︰1，紫蘇油投入量占固形物的50%，乳液固形物含量為30%，制得紫蘇油的微膠囊產(chǎn)品，并對(duì)產(chǎn)品理化性質(zhì)進(jìn)行比較。

3種復(fù)配乳化劑所得微膠囊表面油含量和包埋率均具有顯著性差異，司盤-60和單甘酯復(fù)配所制得微膠囊表面油含量最低，包埋率最高。水分、松密度、緊密度和休止角未顯示顯著性差異。

表3 不同乳化劑種類的微膠囊性質(zhì)

2.3 壁材比例選擇

酪蛋白酸鈉與麥芽糊精質(zhì)量比分別為3︰1，2︰1，1︰1，1︰2，1︰3和1︰4，以及酪蛋白100%、固形物含量30%、紫蘇油投入量占固形物的50%，制得紫蘇油的微膠囊產(chǎn)品，并對(duì)產(chǎn)品理化性質(zhì)進(jìn)行比較。

隨著酪蛋白酸鈉的含量增加，微膠囊表面油和包埋率出現(xiàn)顯著性變化。表面油先減小后增大，包埋率先增大后減小，在酪蛋白酸鈉與麥芽糊精質(zhì)量比1︰1時(shí)，達(dá)到最佳值。水分、松密度、緊密度和休止角變化未呈現(xiàn)明顯規(guī)律性。

表4 不同壁材比例的微膠囊性質(zhì)

2.4 壁材填充劑選擇

麥芽糊精、糖漿、乳糖是在微膠囊中常用的壁材填充劑，能起到改善微膠囊微囊結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)微膠囊產(chǎn)品的流動(dòng)性。酪蛋白酸鈉分別與麥芽糊精、糖漿、乳糖作為壁材，壁材比例1︰1、固形物含量30%、紫蘇油投入量占固形物的50%，制得紫蘇油的微膠囊產(chǎn)品，并對(duì)產(chǎn)品包埋率的進(jìn)行比較。

3種壁材所得微膠囊表面油含量和包埋率均具有顯著性差異，酪蛋白酸鈉與玉米糖漿復(fù)配所制得微膠囊表面油含量最低，包埋率最高。水分、松密度、緊密度和休止角均未呈現(xiàn)顯著性差異。

表5 不同種類壁材填充劑的微膠囊性質(zhì)

3 討論

結(jié)果表明，3種蛋白制備的乳液粒徑分布相似，平均粒徑在281.2～299.3 nm，平均分散系數(shù)在0.153～0.184。一般情況下粒徑越大乳液穩(wěn)定性越差，平均分散系數(shù)越小，乳液微粒粒徑分布越窄[15]。乳清分離蛋白與麥芽糊精作為壁材制成的乳液，粒徑和平均分散系數(shù)最大，相應(yīng)地，和其他蛋白相比乳液穩(wěn)定性較差。

3種蛋白與麥芽糊精復(fù)配，酪蛋白酸鈉與麥芽糊精作為壁材時(shí)包埋效果最好；其次為大豆分離蛋白，而乳清分離蛋白包埋效果相對(duì)較差。一般來(lái)說(shuō)，3種蛋白中大豆分離蛋白乳化性最差，酪蛋白酸鈉最好，而乳清蛋白在加工過(guò)程中易變性，穩(wěn)定性差。微膠囊的包埋效果不僅與乳液的乳化效果有關(guān)還可能與壁材的穩(wěn)定性有關(guān)。3種蛋白制備的微膠囊水分在1.8%～2.1%，且無(wú)明顯著性差異。一般情況下，微膠囊水分在5%以下均符合生產(chǎn)要求。3種蛋白制得的微膠囊休止角范圍為39.60°～41.29°，一般情況下微膠囊粒徑越大休止角越大，但當(dāng)粒徑非常小的時(shí)候可能由于沙粒之前的庫(kù)侖力作用導(dǎo)致休止角異常大些，一般來(lái)說(shuō)休止角≤40°即可滿足生產(chǎn)過(guò)程流動(dòng)性需求[13-15]。

3種復(fù)配乳化劑組合中，不同組合均呈現(xiàn)顯著性差異，使用司盤-60和單甘酯組合效果最佳，此時(shí)表面油為1.94%，包埋率達(dá)96.11%。這可能與紫蘇油乳化所需HLB值有關(guān)，SP60和單甘酯均是HLB值較小的乳化劑，蔗糖酯則是HLB較大的乳化劑。所用壁材中酪蛋白酸鈉也具有乳化性，屬于HLB較大的乳化劑。加如兩種HLB較小的乳化劑，可能更能滿足紫蘇油乳化所需HLB值。所有乳化劑組合微膠囊產(chǎn)品水分均在2%以下，休止角在37.03°～40.67°、松密度和緊密度的范圍分別在0.26～0.28 g/mL和0.418～0.423 g/mL，未呈現(xiàn)顯著性差異。

酪蛋白酸鈉與麥芽糊精復(fù)配作為壁材時(shí)，隨著酪蛋白酸鈉含量增加，紫蘇油微膠囊的包埋效果先增加后減小，在酪蛋白酸鈉和麥芽糊精含量1︰1時(shí)微膠囊效果達(dá)到最好。一般地，在微膠囊模型中兩性大分子酪蛋白酸鈉形成壁材框架，小分子麥芽糊精起到填充作用，在一定的范圍內(nèi)隨著酪蛋白酸鈉含量增加，所構(gòu)建的壁材框架越牢固，形成的微膠囊壁囊越致密，微膠囊化效果越好。但酪蛋白酸鈉含量超過(guò)一定量時(shí)，可能因蛋白濃度越變大，導(dǎo)致乳液穩(wěn)定性變差，也可能是因小分子麥芽糊精含量減少，微膠囊壁囊空隙填充的不夠好，導(dǎo)致微膠囊化效果變差。

麥芽糊精、玉米糖漿和乳糖3種壁材填充劑與酪蛋白酸鈉復(fù)配作為微膠囊壁材時(shí)，3種壁材制得的微膠囊包埋效果均有顯著性差異。玉米糖漿作為壁材填充劑時(shí)，微膠囊的包埋最高，表面油含量也最低。在一定條件下，壁材填充劑的分子量越小，填充效果越好，所形成的微膠囊囊壁越致密。但乳糖作為填充劑時(shí)，其包埋率反而降低，可能是由于分子量太小不足以填充大分子框架之間的間隙導(dǎo)致的[19-20]。

4 結(jié)論

以紫蘇油為芯材，利用乳化和噴霧干燥制備紫蘇油微膠囊。以包埋率為主要考察指標(biāo)，考察酪蛋白酸鈉、乳清分離蛋白、大豆分離蛋白作為壁材，其中酪蛋白酸鈉微膠囊化效果最佳。3種乳化劑單甘酯、蔗糖酯、司盤-60，以司盤-60和單甘酯復(fù)配制得的微膠囊化效果最好。酪蛋白酸鈉與壁材填充劑質(zhì)量比1︰1時(shí)，對(duì)芯材微膠囊化效果最佳。玉米糖漿作為壁材填充劑有提高包埋率的效果。