蛋黃卵磷脂微膠囊性質研究

戴　妍,范　蓓,盧　嘉,朱貝貝,侯　猛,韓兆鵬,盧曉明,*

(1.北京德青源農業科技股份有限公司,北京 102115;2.中國農業科學院原子能利用研究所,北京 100193)

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蛋黃卵磷脂微膠囊性質研究

戴妍1,范蓓2,盧嘉2,朱貝貝1,侯猛1,韓兆鵬1,盧曉明1,*

(1.北京德青源農業科技股份有限公司,北京 102115;2.中國農業科學院原子能利用研究所,北京 100193)

將蛋黃卵磷脂制成微膠囊,可以充分保持它的特性,拓寬其在食品加工中的應用范圍。本文以蛋黃卵磷脂為芯材,采用噴霧干燥法生產蛋黃卵磷脂微膠囊,初步選擇三種包埋壁材(DE-18麥芽糊精、大豆分離蛋白/DE-18麥芽糊精以及大豆分離蛋白/DE-18麥芽糊精/酪蛋白酸鈉)進行蛋黃卵磷脂的制備,對比研究蛋黃卵磷脂微膠囊的特性,從而確定最佳包埋壁材。實驗結果顯示:水分含量、表面油與總油含量、包埋率以及密度在三個蛋黃卵磷脂微膠囊處理組中無顯著性差異(p>0.05),大豆分離蛋白/DE-18糊精/酪蛋白酸鈉微膠囊組的吸濕特性顯著低于(p<0.05)其他兩個處理組。在儲藏期間三個處理組微膠囊樣品TBARS值呈現緩慢上升的趨勢,第0、5、20、25和30 d DE-18糊精組TBARS值顯著低于(p<0.05)其他兩個處理組。掃描電鏡結果顯示:大豆分離蛋白/DE-18糊精組微膠囊樣品比其他兩個處理組有更為緊密、均一性的微觀結構,因此大豆分離蛋白/DE-18糊精可以作為蛋黃卵磷脂微膠囊的良好包埋壁材。

DE-18麥芽糊精,大豆分離蛋白,酪蛋白酸鈉,蛋黃卵磷脂微膠囊

微膠囊技術是由NCR公司的Barrett Green在1930年開發的,它主要是以天然的或合成的高分子材料為壁材,將液體、固體或氣體(芯材)經包囊所形成的一種具有半透性或密封囊膜的一種微型膠囊的技術,廣泛應用于食品工業體系(魚油微膠囊[1]、大豆卵磷脂微膠囊[2-7]、VE抗氧化劑微膠囊[8]、調和油微膠囊[9]、蛋黃卵磷脂微膠囊[10-12])等。

卵磷脂是一種含磷極性脂類物質,它來源于花生、菜籽、向日葵、牛奶、蛋黃、動物內臟、血液組織等[13-14],最初為法國人Gobley發現[14]。卵磷脂是天然乳化劑和營養補品,它還有延緩衰老,治療心血管系統疾病等功效[13]。目前關于蛋黃卵磷脂功能特性以及精深開發內容日益受到人們關注[15]。關于卵磷脂微膠囊化方面的研究,國內外僅僅對大豆卵磷脂微膠囊化進行比較系統的研究[2-7],趙斌等[16]優化了卵磷脂微膠囊乳化液的制備參數(總體干物質含量、芯材含量、乳化溫度、均質壓力和時間、乳化劑添加量),國內僅陳昊等[2]和宮新統等[10]研究認為麥芽糊精-大豆分離蛋白是一種良好包埋大豆卵磷脂的壁材。

國內外在蛋黃卵磷脂微膠囊基礎和應用型研究仍然做的比較有限,因此本研究系統地探索應用三種不同的壁材(DE-18麥芽糊精,大豆分離蛋白/DE-18麥芽糊精以及大豆分離蛋白/DE-18麥芽糊精/酪蛋白酸鈉)來包埋蛋黃卵磷脂,然后采用噴霧干燥法制備蛋黃卵磷脂微膠囊產品,并對蛋黃卵磷脂微膠囊產品基本理化特性,抗氧化特性以及微觀結構等方面進行了比較系統的研究,為將來的蛋黃卵磷脂微膠囊工業化應用提供必要的技術支持。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

E-70蛋黃卵磷脂北京美亞斯磷脂技術有限公司;95%乙醇分析純;氯仿分析純;正己烷分析純;食品級DE-18麥芽糊精山東萬得有限公司;食品級酪蛋白酸鈉鄭州晨陽化工有限公司;食品級大豆分離蛋白山東西王責任有限公司。

FA1004B型電子天平上海越平科學儀器有限公司;H1850R高速冷凍離心機上海習仁科學儀器有限公司;Shimadzu UV-1780紫外可見分光光度計日本島津;Eppendorf移液器美國Eppendorf公司;XHF-D勻漿機寧波新芝生物科技股份有限公司;高壓均質機中國溫州市膠體磨廠;DRP-9162型恒溫培養箱北京博宇寶威實驗設備公司;Hitachi S-3400N掃描電鏡日本島津;DV-1型粘度計上海越平科學儀器有限公司;Eiko IB-3型噴金器北京博宇寶威實驗設備公司。

1.2實驗方法

1.2.1蛋黃卵磷脂微膠囊化分析采用DE-18麥芽糊精、大豆分離蛋白、酪蛋白酸鈉等作為壁材,E-70蛋黃卵磷脂作為芯材,按照芯材/壁材(乳化劑)=1/60來制備蛋黃卵磷脂微膠囊[2,7,17]。將蛋黃卵磷脂微膠囊分為如下A、B和C處理組。

A組DE-18糊精微膠囊包埋:將蛋黃卵磷脂溶于100 mL的95%乙醇中,加入到含40% DE-18麥芽糊精水溶液中,充分溶解后使用高壓均質(25 MPa均質壓力,進料流量2 L/h)后進行噴霧干燥實驗(進風溫度190 ℃,出風溫度90 ℃,霧化壓力是0.2 MPa,進料速度1.5 L/h),制備微膠囊。

B組大豆分離蛋白-DE-18麥芽糊精微膠囊包埋:將蛋黃卵磷脂溶于100 mL的95%乙醇中,加入到含40% DE-18麥芽糊精和3%大豆分離蛋白的水溶液中,均質噴霧干燥條件同A,制備微膠囊。

C組酪蛋白酸鈉-大豆分離蛋白-DE-18麥芽糊精微膠囊包埋:將蛋黃卵磷脂溶于100 mL的95%乙醇中,加入到含40% DE-18麥芽糊精、3%大豆分離蛋白以及2%的酪蛋白酸鈉的水溶液中,均質噴霧干燥條件同A,制備微膠囊。

1.2.2理化指標的測定

1.2.2.1微膠囊含水量的測定稱量5 g蛋黃卵磷脂微膠囊樣品置于恒重的稱量瓶中,104 ℃烘干至恒重,測定微膠囊含水量[18]。

1.2.2.2微膠囊表面油含量的測定取2 g蛋黃卵磷脂微膠囊樣品加入20 mL正己烷-氯仿混合溶液(體積比=4∶1)后,3000 r/min離心2 min,移取上清液10 mL于恒重的小稱量瓶中,蒸干溶劑。得到物質的質量w即為2 g大豆卵磷脂微膠囊表面油的質量[4],表面油含量計算公式如下:

表面油含量(%)=(w/2 g)×100

1.2.2.3微膠囊總油含量的測定取2 g蛋黃卵磷脂微膠囊樣品加入20 mL溫水振蕩后,充分溶解后倒入分液漏斗內靜止分液,收集分液漏斗中萃取相下層,上面水層繼續加入10 mL氯仿進行二次萃取,合并所有收集的油層后,置于預先稱重的小稱量瓶中,后蒸干溶劑,得到物質的質量W即為2 g大豆卵磷脂微膠囊中總油質量[4],總油含量計算公式如下:

總油含量(%)=(W/2 g)×100

1.2.2.4微膠囊包埋率的計算計算公式[4]如下:

包埋率(%)=(1-表面油含量/總油含量)×100

1.2.2.5微膠囊樣品密度分析稱量5 g微膠囊樣品加水25 mL,記錄最終體積,密度表示為g/cm3[2]。

1.2.2.6微膠囊吸濕性能的測定采用恒重法。稱取微膠囊樣品10 g,將該樣品放置于恒溫培養箱中(濕度:67%±3%;溫度:(20±2) ℃),然后將這些樣品放置24 h,測試樣品吸收水分含量。微膠囊樣品增加的質量即為微膠囊吸收水分的質量,吸濕性計算公式如下:

吸濕性(%)=(水分增加質量/微膠囊樣品原始重量)×100[17]。

1.2.2.7微膠囊產品的硫代巴比妥酸(TBARS)分析將各處理組微膠囊樣品(20 g)放入100 mL透明玻璃試劑瓶后置于(37±2) ℃的恒溫培養箱中,取0、5、10、15、20、25、30 d的微膠囊樣品進行TBARS分析。

稱取微膠囊樣品(1 g)加入10 mL去離子水,然后取1 mL樣品液,用MDA測試盒進行測試。TBARS值可以表示為mg MDA/kg 微膠囊的重量(檢測波長532 nm),吸光系數為1.56×105M-1cm-1(紫外可見分光光度計)[19]。

表1　蛋黃卵磷脂微膠囊樣品理化指標分析Table 1　The analysis of physico-chemical parameters of egg lecithin microencapsules

注:同行均值有不同上標字母者表示在p<0.05水平差異顯著。

1.2.2.8微膠囊產品結構的掃描電鏡(SEM)分析掃描電鏡樣品臺上貼上一層雙面膠,將少許微膠囊化產品的粉末撒在雙面膠上,吹去多余的粉末,然后使用噴金器對樣品進行噴金處理,置于掃描電鏡下觀察(加速電壓20 kV)[1]。

1.3數據處理

用SPSS16.0 數據分析軟件對各指標進行分析,Unpaired Student T-test 用于分析微膠囊各檢測指標的顯著性差異(p<0.05)。

2　結果與分析

2.1微膠囊樣品基本理化指標分析

表1顯示DE-18麥芽糊精組、大豆分離蛋白/DE-18麥芽糊精組以及大豆分離蛋白/DE-18麥芽糊精/酪蛋白酸鈉組三個處理組蛋黃微膠囊基本理化指標分析。所有處理組蛋黃卵磷脂微膠囊樣品水分含量、表面油、總油、包埋率和密度無顯著差異(p>0.05)。三個處理組微膠囊樣品水分含量范圍是4.35%～4.88%,高于大豆卵磷脂水分含量范圍(2.8%～3.0%)[2,4]和魚油微膠囊水分含量范圍(1%～3%)[1]。三種處理組表面油含量在11.33%～18.33%之間,總油含量范圍是20.67%～40.33%,而包埋率含量范圍是32%～58%。由文獻[17]得知,大豆卵磷脂微膠囊包埋率含量(%)大約在53.2%～65%,因此可判斷在使用相似壁材前提下,蛋黃卵磷脂微膠囊包埋效果可能略低于大豆卵磷脂。后期可能需要更深一步探索蛋黃卵磷脂包埋壁材以及噴霧干燥工藝條件。

三種處理組微膠囊樣品密度范圍是0.17～0.18 g/cm3,所有處理組之間無顯著差異(p>0.05)。這三種處理組蛋黃卵磷脂微膠囊樣品密度低于微膠囊化榛仁油[20]的0.71 g/cm3、葉綠素[21]的0.39 g/cm3以及玉米胚芽油[22]的0.57 g/cm3。

DE-18糊精組和大豆分離蛋白/DE-18糊精處理組樣品吸濕性(%)分別為12.12%和11.59%,顯著高于(p<0.05)大豆分離蛋白/DE-18麥芽糊精/酪蛋白酸鈉組微膠囊樣品的吸濕性(10.19%)。同時這種蛋黃卵磷脂微膠囊樣品的吸濕特性遠遠高于棕櫚油微膠囊的4.5%等[23],原因可能是本次實驗所采用的濕度和儲藏時間不同于別人的條件所導致。單獨使用這種DE-18麥芽糊精比在DE-18麥芽糊精的基礎上復合加入大豆分離蛋白或酪蛋白酸鈉制備的微膠囊樣品更容易吸收水分。因此,大豆分離蛋白/DE-18麥芽糊精組、大豆分離蛋白/DE-18麥芽糊精/酪蛋白酸鈉組由于具有較低的吸濕性,能夠減少產品吸潮性,維持產品品質。

2.2微膠囊樣品TBARS分析

圖1顯示DE-18麥芽糊精組、大豆分離蛋白/DE-18麥芽糊精組以及大豆分離蛋白/DE-18麥芽糊精/酪蛋白酸鈉組三種處理組蛋黃卵磷脂微膠囊在37 ℃儲藏30 d的TBARS分析。脂類氧化是衡量食品品質下降的重要原因之一,由于食物細胞膜上脂質雙分子中的磷脂部分含有不飽和脂肪酸,因此誘發脂類氧化反應,使食物產生酸敗氣味。TBARS的檢測是衡量食品脂肪氧化主要指標之一[24]。在儲藏期間,三種處理組微膠囊樣品TBARS值出現了不明顯的上升趨勢。在第0、5、20、25和30 d大豆分離蛋白/DE-18麥芽糊精處理組和大豆分離蛋白/DE-18麥芽糊精/酪蛋白酸鈉處理組微膠囊TBARS值顯著高于(p<0.05)DE-18麥芽糊精處理組。而這兩個處理組之間無明顯差別(p>0.05)。原因可能是在芯材/壁材比例一致的前提下,大豆分離蛋白/DE-18麥芽糊精處理組和大豆分離蛋白/DE-18麥芽糊精/酪蛋白酸鈉處理組芯材(蛋黃卵磷脂)含量較高,因此更為容易引起TBARS值的升高。

圖1　儲藏期間蛋黃卵磷脂微膠囊TBARS分析Fig.1　TBARS analysis of egg lecithin microencapsules samples during storage

2.3微膠囊樣品掃描電鏡分析

圖2顯示了DE-18麥芽糊精組、大豆分離蛋白/DE-18麥芽糊精組以及大豆分離蛋白/DE-18麥芽糊精/酪蛋白酸鈉三種處理組掃描電鏡分析。單純DE-18麥芽糊精處理組微膠囊微觀結構偏小,而且比較松散。大豆分離蛋白/DE-18麥芽糊精/酪蛋白酸鈉處理組微膠囊樣品微觀結構也比較疏松,呈現出大小球交替的現象。大豆分離蛋白/DE-18麥芽糊精組微膠囊樣品的微觀結構較為緊密,形成了良好的結構包埋。徐井水[7]在研究大豆卵磷脂微膠囊時也發現可能使用大豆分離蛋白包埋的大豆卵磷脂微膠囊微觀結構較為緊密,是一種可以選擇的優良包埋壁材。使用酪蛋白酸鈉并沒有起到優化蛋黃卵磷脂微膠囊微觀結構的作用。

圖2　蛋黃卵磷脂微膠囊掃描電鏡分析(2000×)Fig.2　SEM analysis of egg lecithin microencapsules samples(2000×)

3　結論

三個蛋黃卵磷脂微膠囊樣品處理組中水分、表面油和總油含量、包埋率以及密度等基本理化指標無顯著性差異(p>0.05)。第0、5、20、25、30 d的大豆分離蛋白/DE-18麥芽糊精組和大豆分離蛋白-DE-18麥芽糊精/酪蛋白酸鈉組微膠囊樣品TBARS值顯著高于(p<0.05)DE-18麥芽糊精組,大豆分離蛋白/DE-18麥芽糊精組和DE-18麥芽糊精組微膠囊吸濕特性顯著高于(p<0.05)大豆分離蛋白/DE-18麥芽糊精/酪蛋白酸鈉組。掃描電鏡結果顯示大豆分離蛋白/DE-18麥芽糊精組微膠囊微觀結構較為緊密,大小分布較為均一。因此采用大豆分離蛋白/DE-18麥芽糊精組作為蛋黃卵磷脂微膠囊的包埋壁材制成的蛋黃卵磷脂微膠囊綜合性能良好。

[1]項惠丹. 抗氧化微膠囊壁材的制備及其在微膠囊化魚油中的應用[D]. 無錫:江南大學,2008:1-3.

[2]陳昊,王英男,許慧,等. 幾種微膠囊壁材對大豆卵磷脂包埋方法的對比研究[J]. 大豆通報,2007,90(5):24-26.

[3]姚輝. 磷脂微膠囊制備技術的研究[D].大連:大連理工大學,2004:2-7.

[4]徐井水. 大豆卵磷脂微膠囊化及其性質研究[D]. 南昌:南昌大學,2010:1-6.

[5]Baptista A,Coutinho P,Oliveira M R,et al. Effect of temperature and surfactant on the control release of

microencapsulated dye in lecithin liposomes I[J]. Journal of liposome research,2003,13(2):111-121.

[6]Lin C C,Lin H Y,Chen H C,et al. Stability and characterisation of phospholipid-based curcumin-encapsulated microemulsions[J]. Food Chemistry,2009,116(4):923-928.

[7]Homayouni A,Ehsani M R,Azizi A,et al. Effect of lecithin and calcium chloride solution on the microencapsulation process yield of calcium alginate beads[J]. Iranian Polymer Journal,2007,16(9):597-606.

[8]金鋒. VE復合抗氧化劑微膠囊化研究[J]. 中國油脂,2006(9):75-78.

[9]周鵬,鄭為完,熊華,等.嬰兒配方食品調和油微膠囊化的研究[J]. 食品工業科技,2002,23(2):44-45.

[10]宮新統. 蛋黃卵磷脂的制備、檢測及其改善記憶功能實驗研究[D]. 長春:吉林大學,2009:66-77.

[11]Gharsallaoui A,Roudaut G,Chambin O,et al. Applications of spray-drying in microencapsulation of food ingredients:An overview[J]. Food Research International,2007,40(9):1107-1121.

[12]Schrooyen P,van der Meer R,De Kruif C. Microencapsulation:its application in nutrition[J]. Proceedings of the Nutrition Society,2001,60(4):475-479.

[13]李夢龍,盧曉明,任發政,等. 熱處理對蛋黃卵磷脂提取的影響[J]. 中國食品學報,2013,13(9):119-125.

[14]常皓,王二雷,宮新統,等. 蛋黃卵磷脂研究概況[J]. 食品工業科技,2010(5):414-420.

[15]李揚,劉靜波,林松毅. 高純度蛋黃卵磷脂提取技術研究[J]. 食品科學,2006,27(12):851-853.

[16]趙斌,張根旺,楊天奎,等. 磷脂微膠囊化乳化液穩定性的研究[J]. 中國糧油學報,2008,23(6):120-126.

[17]徐井水,熊華,彭地緯,等. 微膠囊化大豆卵磷脂的制備[J]. 中國油脂,2010,35(1):51-54.

[18]ISO 1442;1996(E). Meat and meat products-determination of moisture content[M]. International Standard,1996.

[19]Soyer A,?zalp B,Dalmü,et al. Effects of freezing temperature and duration of frozen storage on lipid and protein oxidation in chicken meat[J]. Food Chemistry,2010,120(4):1025-1030.

[20]李延輝,鄭明珠,劉景圣. 微膠囊化榛仁油的制備工藝研究[J]. 食品科學,2006,27(6):136-138.

[21]張莉華,許新德,陳少軍,等. 微膠囊葉黃素理化性質及其穩定性研究[J]. 中國食品添加劑,2007(1):92-95.

[22]劉福斌,張根生,劉廣,等. 微膠囊化玉米胚芽油粉的研制[J]. 現代食品科技,2011,27(2):173-177.

[23]劉全亮,馬傳國,王化林. 微膠囊化棕櫚油的品質分析[J]. 糧油食品科技,2015,23(1):38-42.

[24]徐為民,匡一鋒,周光宏. 風鵝加工過程中脂肪氧化作用的研究[J]. 江蘇農業科學,2006(5):106-108.

Research on characteristics of egg lecithin microencapsules

DAI Yan1,FAN Bei2,LU Jia2,ZHU Bei-bei1,HOU Meng1,HAN Zhao-peng1,LU Xiao-ming1,*

(1.Beijing DQY egg safety Agricultural Technology Co.,Ltd.,Beijing 102115,China;2.The Chinese Academy of Agricultural Sciences Institute of Atomic Energy Use,Beijing 100193,China)

The egg lecithin microencapsules made from egg lecithin could hold the characteristics of egg lecithin,and widen application of food processing field. The egg lecithin microencapsules using egg lecithin as core material,were prepared by spray drying. The wall materials(DE-18 maltodextrin,soybean protein isolate/DE-18 maltodextrin and soybean protein isolate/DE-18 maltodextrin/sodium caseinate)were chosen in production of egg lecithin microencapsule,in order to determine the best encapsulating mall materials by comparative study of characteristics of egg lecithin microencapsule. The results showed that no significant difference was detected in the moisture content,surface and total oil content,encapsulated effieiency and density among three treatment groups of egg lecithin microencapsule(p>0.05). The moisture absorption properties in soybean protein isolate/DE-18 maltodextrin/sodium caseinate treatment egg lecithin microencapsule samples was significantly lower than those of other two treatment groups(p<0.05). The TBARS values of three treatment egg lecithin microencapsule samples slightly increased during storage. The TBARS value in DE-18 maltodextrin treatment samples was significantly(p<0.05)lower than other two treatment groups at 0,5,20,25 and 30 days. The SEM results showed that the microstructure in soybean protein isolate/DE-18 maltodextrin treatment egg lecithin microencapsule samples was more compacted and uniform than those of other two treatment groups. These results showed that soybean protein isolate/DE-18 maltodextrin was better wall materials for making egg lecithin microencapsule.

DE-18 maltodextrin;soybean protein isolate;sodium caseinate;egg lecithin microencapsule

2015-11-24

戴妍(1986-)，女，博士，助理研究員，研究方向：蛋品科學與加工技術，E-mail:daiyan@dqy.com.cn。

盧曉明(1982-)，女，高級研究員，研究方向：蛋品科學與加工技術，E-mail:luxiaoming@dqy.com.cn。

蛋制品加工技術研發與產業化示范(2012BAD28B08)；公益性行業(農業)科研專項(201303084)。

TS201.3

A

1002-0306(2016)14-0124-04

10.13386/j.issn1002-0306.2016.14.016