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        元寶楓油脂微膠囊加工技術(shù)參數(shù)的研究

        2021-04-15 10:30:32秘英靜賈有青
        糧食與食品工業(yè) 2021年2期
        關(guān)鍵詞:元寶楓壁材乳化液

        秘英靜,姚 瀾,汪 旭,賈有青,李 哲

        沈陽(yáng)師范大學(xué) 糧食學(xué)院 (沈陽(yáng) 110034)

        元寶楓是中國(guó)特有樹(shù)種,又名元寶槭、華北五角槭、色樹(shù)、五角樹(shù)、楓香樹(shù),為槭樹(shù)科的落葉喬木,被稱為“生命之樹(shù)”。是純天然、高營(yíng)養(yǎng)的“藥食兩用”樹(shù)種,其種仁含油率高達(dá)48%,元寶楓籽油維生素 E含量是棕櫚油的近 8 倍,是花生油的 2.9 倍,不飽和脂肪酸高達(dá)92%,特別是神經(jīng)酸含量可達(dá)6.2%,2011年3月22日元寶楓籽油被國(guó)家衛(wèi)生部(現(xiàn)國(guó)家衛(wèi)計(jì)委)批準(zhǔn)作為新資源食品[1-4]。

        近幾年來(lái),微膠囊技術(shù)被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè),用以保護(hù)食品成分,具有抗氧化、延緩食品變質(zhì)、減少揮發(fā)性損失等[5]。微膠囊的制備方法有物理機(jī)械法、相分離法、凝聚反應(yīng)法三大類[6]。噴霧干燥法是制備微膠囊過(guò)程中最常用的單元操作之一,具有干燥速度快、操作相對(duì)簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。

        研究人員通過(guò)微膠囊技術(shù)成功的對(duì)大豆胚芽油、核桃油、魚(yú)油、紅松子油等進(jìn)行包埋[7], 然而,利用噴霧干燥技術(shù)對(duì)元寶楓籽油進(jìn)行微膠囊化的系統(tǒng)研究非常有限。本研究以元寶楓籽油為原料,通過(guò)噴霧干燥法制備微膠囊化粉末油脂。選擇β-環(huán)糊精、大豆分離蛋白為壁材,在170 ℃下,考察了壁芯比、復(fù)配壁材比例、壁材濃度對(duì)粉末油脂包埋率的影響,采用正交試驗(yàn)獲得最佳噴霧干燥條件。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        元寶楓籽,采摘于沈陽(yáng)師范大學(xué)校園;β-環(huán)糊精、大豆分離蛋白、單硬脂酸甘油酯,工業(yè)級(jí),上海彤晟化工科技有限公司;正己烷、石油醚,分析純,天津市大茂化學(xué)試劑有限公司。

        1.2 儀器與設(shè)備

        ZYJ908 型螺旋榨油機(jī),江門市貝爾斯頓電器有限公司;DSY-9002型高速多功能粉碎機(jī),四川巨子粉體設(shè)備有限公司;KY-D500型高剪切乳化分散機(jī),聚鉻機(jī)械設(shè)備有限公司;APV200型實(shí)驗(yàn)型高壓均質(zhì)機(jī),上海納洛捷生物科技有限公司;B-290型噴霧干燥機(jī),歸永電子科技有限公司;旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,浙江環(huán)諾科技有限公司。

        1.3 實(shí)驗(yàn)方法

        1.3.1元寶楓籽油的提取

        采用超聲輔助法提取元寶楓籽油,參考吳隆坤等[7]的方法,元寶楓籽經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后,于料液比2∶9(g/mL),40 ℃下超聲60 min,超聲結(jié)束后,經(jīng)抽濾泵抽濾,于(73±2) ℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā),將蒸餾瓶中油脂收集備用。

        1.3.2 微膠囊化元寶楓籽油的制備

        選擇β-環(huán)糊精、大豆分離蛋白作為壁材,將壁材在60 ℃下按復(fù)配壁材比例溶于無(wú)離子水中,攪拌均勻,在一定壁材濃度添加單硬脂酸甘油酯,攪拌均勻。在60 ℃條件下,將元寶楓籽油按一定的壁芯比緩慢滴加入溶液中,攪拌10 min左右,采用高速分散機(jī)將乳化液以14 000 r/min 處理5~8 min,得到初乳液,將初乳液在27~30 MPa 條件下均質(zhì)2次,每次8~10 min,均質(zhì)后于170 ℃下進(jìn)行噴霧干燥[5-9]。

        1.3.3元寶楓籽油粉末油脂包埋率測(cè)定

        參考李福祥等[8]的方法。元寶楓籽油粉末油脂包埋率計(jì)算如下:

        式中:H2為總含油量,%;H1為表面含油量,%。表面含油量用石油醚浸泡攪拌測(cè)得,總含油量選擇超聲震蕩的方法測(cè)得。

        1.3.4微膠囊化單因素試驗(yàn)

        參照汪鴻的研究方法,將設(shè)備噴霧干燥條件定為進(jìn)風(fēng)溫度170 ℃,出風(fēng)溫度80 ℃,通針設(shè)定1.0,壓力0.1 MPa條件下,分別考察壁芯比(3∶1、4∶1、5∶1、6∶1、7∶1)、復(fù)配壁材比例(2∶1、3∶2、5∶4、1∶1、4∶5)壁材濃度(5∶1、6∶1、7∶1、8∶1、9∶1)對(duì)元寶楓籽油微膠囊包埋率的影響[10-15]。

        1.3.5正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,以元寶楓籽油微膠囊包埋率(Y)為指標(biāo),壁芯比(A)、壁材濃度(B)和復(fù)配壁材比例(C)為因素,進(jìn)行三因素三水平正交試驗(yàn),試驗(yàn)因素與水平見(jiàn)表1。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 單因素試驗(yàn)

        2.1.1壁芯比對(duì)包埋率的影響

        由圖1可知:在壁材濃度7∶1,復(fù)配壁材比例3∶2,乳化劑單硬脂酸甘油酯添加量為2%,溫度170 ℃下,在壁芯比3∶1~4∶1階段,元寶楓籽油粉末油脂的包埋率呈先增加趨勢(shì),由于壁芯比增多,包埋率增大;在壁芯比3∶1~4∶1階段,元寶楓籽油粉末油脂的包埋率呈先下降趨勢(shì),在相同壁材濃度下,元寶楓籽油含量減少時(shí),油脂在乳化液中擴(kuò)散的濃度太低,被包埋進(jìn)入趨勢(shì)的油脂含量降低,從而降低了包埋率。當(dāng)增大元寶楓籽油濃度時(shí),壁材濃度相對(duì)降低,壁材不足以包埋大部分的油脂,粉末油脂的表油增大,從而降低了包埋率。實(shí)驗(yàn)表明壁芯比最適因素水平為4∶1。

        2.1.2復(fù)配壁材比例對(duì)包埋率的影響

        由圖2 可知,在壁芯比4∶1,壁材濃度7∶1,乳化劑添加量2%,進(jìn)風(fēng)溫度170 ℃的條件下。在復(fù)配壁材比為2∶1~3∶2階段,包埋率先增加的原因應(yīng)該是大豆分離蛋白的增加,乳化液的黏度相對(duì)升高,壁材與芯材混合的效果較好,包埋率升高;在復(fù)配壁材比為3∶2~1∶1階段隨著大豆分離蛋白的繼續(xù)增加,乳化液過(guò)于黏稠,油脂很難進(jìn)入壁材的孔隙中,被包埋進(jìn)入的相對(duì)減少,包埋率下降。其中在大豆分離蛋白添加量為β-環(huán)糊精的1.25倍時(shí),乳化液過(guò)于黏稠,降低噴霧壓力也無(wú)法進(jìn)行噴霧干燥。粉末油脂的包埋率隨大豆分離蛋白添加量的增多先增加后降低。

        圖1 壁芯比對(duì)元寶楓籽油微膠囊包埋率的影響

        圖2 復(fù)配壁材比例對(duì)元寶楓籽油微膠囊包埋率的影響

        2.1.3壁材濃度對(duì)包埋率的影響

        由圖3可知,在壁芯比為4∶1,復(fù)配壁材比例為3∶2,乳化劑添加量為2%,進(jìn)風(fēng)溫度170 ℃時(shí),當(dāng)壁材濃度為5∶1時(shí),乳化液過(guò)于黏稠,進(jìn)行噴霧干燥處理包埋率較低。當(dāng)壁材濃度在6∶1~7∶1時(shí),對(duì)包埋率有正向影響,當(dāng)壁材濃度升至8∶1以下時(shí),對(duì)包埋率有負(fù)向影響。較高的壁材濃度意味著液滴在短時(shí)間內(nèi)迅速形成膠囊外殼,使元寶楓籽油無(wú)法擴(kuò)散到顆粒外面,從而增大了包埋率,此外,濃度越大,黏度也相對(duì)增加,減少油脂分子的相對(duì)運(yùn)動(dòng),包埋效果較好。壁材濃度越低,無(wú)離子水的濃度相對(duì)增大,水油難溶,油脂分子與壁材混合效果相對(duì)較差,故包埋效果不佳。

        2.2 正交試驗(yàn)

        由表2分析得R1>R3>R2,即壁芯比對(duì)元寶楓籽油微膠囊包埋率影響作用最大,其次是復(fù)配壁材比例,壁材濃度的影響作用最小。正交試驗(yàn)的最佳組合為A2B2C2,即壁芯比4∶1,復(fù)配壁材比例為3∶2,壁材濃度為7∶1,元寶楓籽油微膠囊包埋率為56.83%。

        圖3 壁材濃度對(duì)元寶楓籽油微膠囊包埋率的影響

        表2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果分析

        3 結(jié)論

        本研究通過(guò)單因素試驗(yàn)確定了影響元寶楓籽油微膠囊制備的工藝條件,再通過(guò)正交試驗(yàn)明確了試驗(yàn)在170 ℃下的最優(yōu)工藝條件為壁芯比4∶1,復(fù)配壁材比例為3∶2,壁材濃度為7∶1,此時(shí)元寶楓油脂微膠囊的包埋率為56.83%,是研究工藝條件的包埋率最優(yōu)條件。

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