菜籽油粉末油脂的工藝研究

黃 晴，祁 煒，陳伯男，廖盧艷*

（湖南農業大學 東方科技學院，湖南 長沙 410128）

粉末油脂是通過使用乳化劑、蛋白質、糊精、抗氧化劑和調味劑等物質與油脂混合，采用一定的工藝加工而制成的粉末狀產品[1-2]。其作為一種新型的油脂產品，既保持了油脂的固有特性，又能彌補其不足之處，而且還賦予了油脂許多新的特性，如受溫度變化影響小、對其他粉體原料分散性良好、能改善食品組織、水溶性好、能保持良好的性能，并且便于攜帶、運輸、方便應用于其他食品的加工生產中等[3-5]。菜籽油俗稱菜油，是我國主要的植物油品種，產量僅次于棕櫚油和豆油，儲量大，品種多，營養價值也很高[6-7]。菜籽油經噴霧干燥制成粉末油脂后，特性和加工性質得到明顯改善，應用范圍也極大拓展，可廣泛用于食品加工、飲食行業、保健食品、調味品生產等領域[8-12]。

采用噴霧干燥對菜籽油粉末油脂配方的工藝參數進行研究，考察了壁材配比、芯壁材配比、乳化劑添加量和固形物含量等因素對粉末油脂包埋率的影響，通過正交試驗，優化了菜籽油粉末油脂配方的工藝條件，并對菜籽油粉末油脂產品質量進行了評價，以期為深度開發菜籽油產品提供技術依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

四級純正菜籽油：市售；阿拉伯膠、麥芽糊精、蔗糖脂肪酸酯、甘油單硬脂酸酯（均為食品級）：杭州普修生物科技有限公司；石油醚（分析純）：濟南市中鑫悅化工有限公司。

1.2 儀器與設備

TP-213分析天平：北京賽多利斯儀器系統有限公司；BME100L高剪切混合乳化機：上海威宇機電制造有限公司；WPG-220A噴霧干燥機：山東奧諾能源科技有限公司；101-2AB型電熱鼓風干燥箱：天津市泰斯特儀器有限公司；DGG-9070型電熱恒溫鼓風干燥箱：上海森信實驗儀器有限公司；SHZ-B電熱恒溫水浴鍋：上海浦東物理光學儀器廠

1.3 方法

1.3.1 微膠囊粉末油脂制備工藝流程及操作要點

選取用阿拉伯膠和麥芽糊精為復合壁材，按照一定芯材、壁材的配比先稱取一定量的復合壁材，加入適量的純凈水，并用電爐加熱至65 ℃，用玻璃棒攪拌使其溶解，再緩慢加入一定量的菜籽油，攪拌均勻。再根據菜籽油的添加量加入復合乳化劑（蔗糖脂肪酸酯∶甘油單硬脂酸酯為1∶1），用玻璃棒攪拌加熱，待其完全溶解后，用轉速為3 000 r/min的高剪切混合乳化機均質10 min，使溶液混合均勻，無顆粒狀固體存在，呈乳狀液，再在一定壓力下均質3次，均質后的乳狀液進行噴霧干燥，獲得成品粉末油脂。

1.3.2 水分含量測定

按照國標GB 50093—2010《食品中水分的測定》采用105 ℃恒重法測定粉末油脂含水率。

1.3.3 總油含量的測定

按照國標GB 2906—1982《谷類油料作物種子粗脂肪測定方法》中索氏抽提法測定。

1.3.4 表面油含量的測定[13]

稱取2.0 g制備好的粉末油脂于燒杯中，將50 mL石油醚分3次加入燒杯，每次均振蕩、抽濾，合并濾液轉移至已質量恒定的錐形瓶（m1）中，回收石油醚后蒸干，在65 ℃下烘干至質量恒定（m2），表面油含量計算公式為：

式中：m為樣品質量，g；m1為干燥至質量恒定錐形瓶質量，g；m2為干燥至質量恒定的樣品及錐形瓶質量，g。

1.3.5 微膠囊效果的測定

粉末油脂微膠囊的效果用包埋率來衡量。

1.3.6 菜籽油粉末油脂配方優化

（1）復合壁材配比對包埋率的影響

阿拉伯膠有良好的乳化特性，與其他水溶性膠體相比，還具有適合于噴霧干燥的高溶解性和低黏度特性，這使其成為包埋脂質顆粒的理想材料[14]。而麥芽糊精是可用作壁材的一種多聚淀粉，其優點有價格相對較低、高固形物含量和良好的抗氧化性，可與其他壁材配合使用[15]。在阿拉伯膠與麥芽糊精的質量比分別為3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3，芯壁材配比1∶5，乳化劑添加量3%，固形物質量分數25%。均質壓力30 MPa，噴霧干燥進料溫度45 ℃、進風溫度180 ℃、出風溫度90 ℃的條件下制備粉末油脂，考察壁材配比對粉末油脂包埋率的影響。

（2）芯壁材配比對包埋率的影響

采用阿拉伯膠與麥芽糊精配比為1∶1，其他條件同上，選取芯壁材配比1∶1、1∶3、1∶5、1∶7、1∶9共5個水平，考察芯壁材配比對粉末油脂包埋率的影響。

（3）乳化劑添加量對包埋率的影響

采用芯壁材配比為1∶5，其他條件同上，選取乳化劑添加量2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%5個水平，考察乳化劑添加量對粉末油脂包埋率的影響。

（4）總固形物質量分數對包埋率的影響

采用阿拉伯膠與麥芽糊精配比為1∶1，芯壁材配比為1∶5，乳化劑添加量為3%，選取了5個梯度總固形物質量分數，即15%、20%、25%、30%、35%，其他條件同上，考察固形物質量分數對粉末油脂包埋率的影響。

（5）菜籽油粉末油脂配方優化的正交試驗

為了確定菜籽油粉末油脂的最佳配方，在單因素試驗的基礎上進行正交試驗。以復合壁材的配比、芯壁材配比、固形物質量分數和乳化劑的添加量作為正交試驗的3個因素，進行4因素3水平的正交試驗，因素水平見表1。

表1 菜籽油粉末油脂配方優化的正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal test for rapeseed oil powder formula optimization

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 復合壁材的配比對包埋率的影響

以阿拉伯膠與麥芽糊精的質量比分別為3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3，分析阿拉伯膠與麥芽糊精的不同質量配比對粉末油脂包埋率的影響，結果見圖1。由圖1可以看出，當阿拉伯膠與麥芽糊精的質量比為1∶1時，粉末油脂的包埋效果最好。阿拉伯膠的用量過高或過低粉末油脂的包埋效果都不夠理想，因為阿拉伯膠用量過高，乳化液黏度過大，不利于噴霧干燥；用量過低乳化液的穩定性不好。因此選擇復合壁材中阿拉伯膠與麥芽糊精的質量比為1∶1。

圖1 復合壁材配比對包埋率的影響Fig.1 Effect of different ratio of composite wall on embedding rate

2.1.2 芯壁材的配比對包埋率的影響

由圖2可知，起初芯壁材配比對粉末油脂包埋效果的影響主要表現在隨著壁材用量的增加，粉末油脂的包埋率逐漸增加。當芯壁材的比例為1∶5時，粉末油脂的包埋率達到最高，但隨著壁材用量的進一步增加，包埋率反而減少。噴霧干燥芯壁材的比例對制備粉末油脂的效率有很大的影響，芯材含量過高，在有限壁材條件下使得噴霧干燥的速度變得緩慢，造成芯材損失；芯材含量過低，對壁材造成浪費[16]。因此選擇芯材與壁材的配比為1∶5。

圖2 芯壁材配比對包埋率的影響Fig.2 Effect of different ratio of core wall on embedding rate

2.1.3 乳化劑的添加量對包埋率的影響

由圖3可知，隨著乳化劑添加量的增加，粉末油脂包埋率逐漸提高，但是當乳化劑添加量達到3%以后，再繼續增加用量，包埋率呈現下降的趨勢，且乳化劑添加量越大，乳化液的黏度也隨之增大，從而影響噴霧干燥的順利進行。因此選擇乳化劑的添加量為3%。

圖3 不同乳化劑添加量對包埋率的影響Fig.3 Effect of different emulsifier addition on embedding rate

2.1.4 總固形物質量分數對包埋率的影響

圖4 固形物質量分數對包埋率的影響Fig.4 Effect of different solid content on embedding rate

由圖4可以看出，固形物質量分數增大，包埋率也隨著上升，質量分數在20%時，包埋率最高，繼續增加固形物含量，包埋率又開始降低，這主要是由于固形物質量分數增大，含水減少，有利于液滴的干燥、囊壁的形成。繼續增加后，乳液黏稠度增加，干燥又開始變得困難，導致包埋率降低。因此選擇總固形物質量分數為20%。

2.2 菜籽油粉末油脂配方優化正交試驗

分別以復合壁材的配比、芯壁材配比、固形物質量分數和乳化劑的添加量為因素，進行4因素3水平的正交試驗，確定菜籽油粉末油脂配方的最佳工藝參數。正交試驗結果與分析見表2，方差分析見表3。

表2 菜籽油粉末油脂配方優化的正交試驗結果與分析Table 2 Result and analysis of orthogonal test for rapeseed oil powder formula optimization

表3 正交試驗結果方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonal experiment results

從表2中直觀找出最佳水平組合為5號處理組，即A2B2C3D1。其粉末油脂包埋率為83.68%，是9組試驗中包埋效果最好的，極差R表明，影響菜籽油粉末油脂包埋率的因素主次關系為A＞B＞D＞C，說明在菜籽油粉末油脂工藝的最佳配方參數條件下，因素A即復合壁材的配比為最重要因素；其次分別是因素B和因素D，即芯壁材配比和固形物質量分數；因素C即乳化劑的添加量對粉末油脂包埋率的影響相對較小，最佳因素水平為A2B2C3D2。通過驗證試驗可知，在此條件下，其粉末油脂的包埋率為83.72%，總含油量為21.5%，表面含油率為3.5%。故確定菜籽油粉末油脂配方的最佳工藝參數為A2B2C3D2，即：阿拉伯膠和麥芽糊精的配比為1∶1，芯材和壁材的配比為1∶5，乳化劑添加量為3.5%，固形物質量分數為25%。由表3方差結果分析可知，4個因素對菜籽油粉末油脂包埋率結果影響均不顯著。

2.3 產品質量指標

噴霧干燥法制備的菜籽油粉末油脂為乳白色，水分含量≤4%，不結塊，溶解性好，具有一定的流散性，無異味，入口細滑，不吸潮，其儲藏穩定性優于未經噴霧干燥處理的菜籽油。

3 結論

以噴霧干燥微膠囊化方法制備榨菜籽油粉末油脂。通過在單因素試驗的基礎上進行4因素3水平的正交試驗，在均質壓力30 MPa，噴霧干燥進料溫度45 ℃、進風溫度180 ℃、出風溫度90 ℃的條件下制備粉末油脂，確定了菜籽油粉末油脂配方優化工藝參數為阿拉伯膠和麥芽糊精的配比1∶1，芯材和壁材的配比1∶5，固形物質量分數25%，乳化劑添加量3.5%。此條件下包埋率可以達到83.72%。噴霧干燥法制備的菜籽油粉末油脂為乳白色，水分含量≤4%，不結塊，溶解性好，具有一定的流散性。無異味，入口細滑，不吸潮，其儲藏穩定性優于未經噴霧干燥處理的菜籽油。

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