（1.浙江科技學院乳制品研究院，杭州310023；2.貝因美嬰童食品股份有限公司，杭州310000）

黃熙鶯1，儲小軍2，熊旺1，尉鑫欣1，王靜靜1，何光華2，肖功年1

0 引 言

多不飽和脂肪酸（PUFAs）是中老年配方乳粉主要特征營養(yǎng)元素之一[1-3]，調(diào)配ω-6/ω-3比例的功能性油脂研究其功能意義顯著。然而，PUFAs由于含較多不飽和雙鍵易發(fā)生氧化失去生理功能，且一旦氧化易形成腐敗氣味和危害人體健康的小分子化合物，如醛、酮等，限制了其應用范圍。微膠囊技術(shù)日益成為將許多營養(yǎng)保健品和風味成分輸送到食品基質(zhì)中的重要技術(shù)[4-7]，可改善成分的氧化穩(wěn)定性同時提高功能可用性。近年來，中老年乳粉是脂肪酸較好的載體，據(jù)報道不同的ω-3和ω-6長鏈PUFAs對中老年的記憶功能有顯著影響[8]，利用噴霧干燥法制備功能性油脂微膠囊，研究其性質(zhì)為功能性油脂的開發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

1 實 驗

1.1 材料與試劑

DHA藻油（DHA≥40%）；花生四烯酸油脂（ARA≥40%）；乳清蛋白粉；麥芽糊精；大豆卵磷脂；阿拉伯膠（食品級）；溴化鉀（光譜級）；37種脂肪酸甲酯混標；三氟化硼甲醇溶液（色譜級）；甲醇（色譜級）；其他試劑均為國產(chǎn)分析純級。

1.2 儀器與設(shè)備

GC2014氣相色譜儀，中國島津企業(yè)管理有限公司；AH 100B高壓均質(zhì)機，ATS工業(yè)系統(tǒng)有限公司；ER-150實驗型噴霧干燥機，上海易研實驗設(shè)備有限公司；Nano-ZS激光粒度分布儀，中國Malvern儀器公司；DSH-50A-1水分測定儀，上海諾科儀器儀表有限公司；SU 1510掃描電子顯微鏡，日立高新技術(shù)公司；Nikon Ti-E倒置顯微鏡，上海尼康儀器有限公司；BLUKER V70紅外光譜儀，布魯克光譜儀器公司；204-F1差示掃描量熱儀，德國Netzsch公司。

1.3 方法

1.3.1 功能性油脂的制備

根據(jù)氣相色譜分析測定DHA、ARA的脂肪酸組成與質(zhì)量分數(shù)，以及貝因美嬰童食品股份有限公司指導制備出的功能性油脂。

1.3.2 油脂微膠囊的制備

按圖1中工藝，以乳清蛋白和麥芽糊精為復合壁材，大豆卵磷脂為乳化劑，阿拉伯膠為穩(wěn)定劑，采用噴霧干燥工藝制備功能性油脂微膠囊。

1.3.3 油脂微膠囊的理化指標測定

（1）微膠囊包埋率的測定。參照Mortaza等人方法[9]檢測微膠囊包埋率。

（2）微膠囊含水率的測定。水分質(zhì)量分數(shù)采用DSH-50A-1水分測定儀測定。

（3）微膠囊粒度的測定。微膠囊顆粒的粒徑分布采用Malvern激光粒度分布儀測定。

（4）微膠囊過氧化值（POV）的測定。

參照國標GB 5009.227-2016食品安全國家標準食品中過氧化值的測定。

1.3.4 微膠囊微觀結(jié)構(gòu)的觀察

（1）乳狀液觀察。利用倒置顯微鏡觀察均勻平鋪在載玻片上的乳狀液。

（2）粉末觀察。參照文獻[9]觀察其表面結(jié)構(gòu)。

1.3.5 微膠囊傅里葉變換紅外光譜分析

稱取適量樣品，加入溴化鉀在研缽中研磨均勻，壓片，于4 000～400 cm-1范圍內(nèi)進行紅外掃描。

1.3.6 微膠囊熱力學穩(wěn)定性分析

參照Shahabudin等人方法[10]，將升溫范圍改為-20～220℃。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

所有實驗重復3次，測定結(jié)果以±s表示，應用Origin（8.0）軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理與作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 微膠囊理化指標的檢驗

實驗制成的微膠囊根據(jù)SC/T 3505-2006魚油微膠囊的標準進行評價，微膠囊在室溫下呈白色粉末狀，顆粒均勻，色澤一致，配置的懸浮液為乳白色，無明顯異味。其理化性質(zhì)如表1，其包封率為95.15%，含水率為3.86%＜5%，過氧化值為1.94 mmol/kg＜6 mmol/kg。在食品工業(yè)中，為確保產(chǎn)品在貨架期內(nèi)的表現(xiàn)出很好的熱穩(wěn)定性[11]，干燥固體粉末水分含量的最大限度是3%～4%，這有利于微膠囊產(chǎn)品的長期儲藏。

表1 微膠囊理化指標

2.2 微膠囊微觀結(jié)構(gòu)的觀察

2.2.1 Microscopy分析

在乳狀液中，油滴粒徑的大小是影響液滴聚結(jié)速度的一個重要因素。通常乳狀液的粒徑大小與穩(wěn)定性成正比，油滴平均粒徑越小，乳狀液油水兩相彼此分離并聚集所需的時間就越長，乳狀液的穩(wěn)定性越高。一般而言，粒徑分散系數(shù)大于0.1表明微膠囊的多分散性，在0.1～0.25之間，表明微膠囊的粒徑分布較窄，顆粒大小較為均勻，且窄分布的乳狀液較寬分布的乳狀液更為穩(wěn)定[12]。實驗室制備的乳狀液在顯微鏡下粒徑大小和分布情況如圖2所示。

圖2 微膠囊的倒置顯微鏡圖

由圖2可以看出，液滴呈完整脂肪球形態(tài)，大小主要集中在845.3 nm范圍內(nèi)，分散系數(shù)為0.209，說明乳液中粒子大小比較相近，乳液性質(zhì)比較均一，乳液穩(wěn)定性較好。

2.2.2 SEM分析

微膠囊的微觀結(jié)構(gòu)對其性質(zhì)有很大的影響,例如微膠囊表面結(jié)構(gòu)影響其流動性,而孔隙等則影響芯材的釋放。圖3為油脂微膠囊SEM圖像。

圖3 微膠囊粉末掃描電鏡結(jié)果

由圖3可以看出，微觀結(jié)構(gòu)顯示為球形且表面光滑，沒有孔隙的微粒，這與Mortaza等人研究結(jié)果相似[9]，這對于防止油脂氧化反應和油滴釋放到顆粒表面是至關(guān)重要的。部分大小顆粒聚集在一起，這樣的結(jié)構(gòu)有利于提高微膠囊在水中的溶解性。

2.3 傅里葉變換紅外光譜分析結(jié)果

采用FTIR對微膠囊進行表征，可以根據(jù)微膠囊前后芯材油脂特征峰的形狀、位移和強度變化來判定微膠囊的形成。圖4為功能性油脂微膠囊結(jié)構(gòu)紅外光譜。

圖4 功能性油脂微膠囊結(jié)構(gòu)紅外光譜圖

如圖4（a）所示，空白微膠囊主要特征峰有在3 000～3 600cm-1處出現(xiàn)的強烈吸收峰，主要是乳清蛋白的N-H和麥芽糊精的-OH伸縮振動；在2 926cm-1附近有由飽和碳的C-H鍵的伸縮振動引起的窄峰，以及1 700-2 200 cm-1帶由酰胺鍵中C＝O、N-H振動的特征吸收峰。而油脂富含不飽和脂肪酸酯，其FTIR圖譜（圖4（b））在3 010 cm-1、2 926 cm-1和2 855 cm-1、1 744 cm-1處有強弱不同的峰，分別由烯烴不飽和碳原子上的C-H鍵、飽和碳的C-H鍵、羰基C＝O伸縮振動引起的吸收峰；以及在720.72 cm-1處存在超過4個-CH2的變形振動，即油脂的碳鏈骨架振動峰[13]。微膠囊產(chǎn)品（圖4（c））的光譜圖上包含壁材和芯材的所有特征峰，只是油脂在3 010 cm-1和720.72 cm-1這兩個振動吸收明顯減弱，這也說明油脂被壁材包埋在內(nèi)部，伸縮振動變得不明顯。

2.4 熱穩(wěn)定性分析結(jié)果

圖5 功能性油脂微膠囊的DSC圖譜

差示掃描量熱法作為一種熱分析技術(shù)已被廣泛應用，可用于研究物質(zhì)的多晶型、物相轉(zhuǎn)化、熱分解,以及穩(wěn)定性等。圖5為功能性油脂微膠囊的DSC圖譜。由圖5可以看出，在升溫過程中，微膠囊DSC曲線中有明顯兩個峰。在124.6℃時，出現(xiàn)第一個吸熱峰，這可能是壁材中游離水的損失以及表面油的揮發(fā)造成的[14]；加熱到187.8℃時，出現(xiàn)了第二個吸熱峰，可能是微膠囊壁材開始分解[10]。微膠囊的包埋結(jié)構(gòu)能有效的保護油脂，防止其氧化的原因可能是，在麥芽糊精作為基質(zhì)壁材時，乳清蛋白不僅起到乳化劑和成膜劑的作用，在微膠囊壁結(jié)構(gòu)形成過程中更與麥芽糊精形成了較強的氫鍵作用力，使微膠囊更為穩(wěn)定[15]。

3 結(jié) 論

以乳清蛋白和麥芽糊精為復合壁材，大豆卵磷脂為乳化劑，阿拉伯膠為穩(wěn)定劑，可制得良好的微膠囊制品。噴霧干燥是油脂包封在源自乳源壁材中且不降低油脂質(zhì)量的合適方法。實驗利用此方法制備的功能油脂微膠囊包埋率達到（95.15±0.31）%，微觀結(jié)構(gòu)呈球狀體，表面光滑且結(jié)構(gòu)緊致。

FTIR分析表明油脂不與微膠囊結(jié)構(gòu)中的壁材發(fā)生化學相互作用，DSC分析顯示微膠囊在100℃以下熱穩(wěn)定。