美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的制備及在混合油脂微膠囊中的應(yīng)用

陳正軍,張文斌1,,*,楊瑞金1,,華 霄1,,趙 偉

(1.江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇無(wú)錫 214122;2.江南大學(xué)食品學(xué)院,江蘇無(wú)錫 214122;3.江南大學(xué)江蘇省食品安全與質(zhì)量控制協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇無(wú)錫 214122)

隨著人們消費(fèi)水平提升與對(duì)健康的日益重視,單一油脂的攝入已不能滿足消費(fèi)者對(duì)營(yíng)養(yǎng)的需求,目前代餐產(chǎn)品中已經(jīng)設(shè)計(jì)了包括中鏈甘油三酯(Medium Chain Triglyceride,MCT)、椰子油、亞麻籽油和紅花籽油在內(nèi)的混合油脂,該產(chǎn)品主要面向一些對(duì)長(zhǎng)鏈脂肪酸吸收不良的人群,具有易吸收、營(yíng)養(yǎng)密度高、升糖指數(shù)低的特點(diǎn)。MCT和椰子油含有豐富的中鏈脂肪酸,中鏈脂肪酸酯能滿足脂肪吸收消化不良的患者對(duì)脂肪的需求,從而為人體提供高熱量來(lái)源和乙酰基來(lái)源[1]。另外,α-亞麻酸是人體必需脂肪酸,在亞麻籽油中含量高達(dá)53%[2],紅花籽油中亞油酸含量在73%～85%,是一種保健食用油[3],四種油脂按照一定比例調(diào)和,能極大地發(fā)揮營(yíng)養(yǎng)保健優(yōu)勢(shì),可作為代餐食品的重要配料。但是亞麻酸和亞油酸是一種不飽和脂肪酸,易受外界環(huán)境影響,在貯藏和加工過(guò)程極容易被氧化,使得營(yíng)養(yǎng)保健和生理活性功能減弱,應(yīng)用受到極大限制[4]。椰子油的熔點(diǎn)在24～29 ℃,當(dāng)溫度在22 ℃以下時(shí)變?yōu)榘咨虘B(tài)油脂,不利于工業(yè)加工生產(chǎn)[5]。目前針對(duì)這些問(wèn)題主要通過(guò)微膠囊技術(shù),微膠囊能夠形成良好的功能性屏障,有助于芯材成分理化穩(wěn)定性提高,同時(shí)有利于其加工應(yīng)用[6]。

近年來(lái)油脂微膠囊中大多采用混合壁材,雖然能夠解決低載量條件下包埋率低的問(wèn)題,但是微膠囊的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性不佳、粉體流動(dòng)性能差等問(wèn)題依然存在。劉斯博等[7]以大豆蛋白和亞麻籽膠的混合壁材包埋亞麻籽油,載油量40%條件下包埋率為86%,60 ℃條件下,2 d后微膠囊化的亞麻籽油過(guò)氧化值為6.57 mmol/kg,超過(guò)一級(jí)亞麻籽油限值。李彩云等[8]利用噴霧干燥法制備紅花籽油微膠囊,研究了鮮蛋清分別與阿拉伯膠、β-環(huán)糊精、麥芽糊精復(fù)配后的壁材組合對(duì)微膠囊包埋率的影響,研究發(fā)現(xiàn)在載油量20%條件下,鮮蛋清與麥芽糊精的壁材組合包埋率最佳,達(dá)到96.51%,但是油脂微膠囊表面結(jié)構(gòu)皺縮明顯。國(guó)內(nèi)外關(guān)于油脂微膠囊載量一般在10%～40%[7,9-10],隨著油脂載量的提高,包埋率降低以及抗氧化性差等問(wèn)題逐漸凸顯。此外,油脂微膠囊在代餐產(chǎn)品中應(yīng)用時(shí)往往出現(xiàn)流動(dòng)性不佳等問(wèn)題。為解決這些問(wèn)題,研究一種新型壁材,以滿足現(xiàn)有工業(yè)對(duì)于高載量油脂微膠囊的需求是至關(guān)重要的。

本研究以酪蛋白酸鈉(Sodium caseinate,SC)和低聚異麥芽糖(Isomaltooligosaccharide,IMO)的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物(Maillard reaction products,MRPs)為壁材包埋混合油脂,采用噴霧干燥技術(shù)制備微膠囊。SC與IMO發(fā)生交聯(lián),能夠提高其成膜的機(jī)械強(qiáng)度及阻隔性能,同時(shí)MRPs有一定的抗氧化性能[11-12],因此,本研究通過(guò)制備MRPs并將其應(yīng)用于混合油脂的包埋,改善微膠囊理化性能,以期為高載量油脂微膠囊的生產(chǎn)及應(yīng)用提供一定的技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

低聚異麥芽糖 山東百龍創(chuàng)園生物科技有限公司;酪蛋白酸鈉 恒天然有限公司;MCT 蘇州佳之源健康科技有限公司;椰子油 益海(連云港)糧油工業(yè)有限公司;亞麻籽油 紅井源油脂有限公司;紅花籽油 中糧塔原紅花(新疆)有限公司;單硬脂酸甘油酯(單甘脂) 豐益乳化材料科技(上海)有限公司;蔗糖脂肪酸酯(蔗糖酯) 柳州愛(ài)格富食品科技股份有限公司;菲啰嗪 Sigma公司,其他化學(xué)試劑均購(gòu)于國(guó)藥化學(xué)試劑有限公司。

T25高速剪切分散機(jī) 德國(guó)IKA集團(tuán);高壓均質(zhì)機(jī)AH-2010 ATS工業(yè)系統(tǒng)有限公司;水浴鍋 上海恒科學(xué)儀器有限公司;尼魯噴霧干燥器 基伊埃工程技術(shù)(中國(guó))有限公司;Su1510掃描電子顯微鏡 日本東京日立高科技公司;FA-ST水分活度儀 法國(guó)GBX。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 酪蛋白酸鈉與低聚異麥芽糖制備美拉德反應(yīng)產(chǎn)物

1.2.1.1 美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的制備 配制一定濃度的SC溶液,然后按SC與IMO的質(zhì)量比添加IMO,底物完全溶解后,利用夾層反應(yīng)器加熱到一定溫度,調(diào)節(jié)pH,反應(yīng)一定時(shí)間,制備得到MRPs。以接枝度和褐變程度為指標(biāo),采用單因素實(shí)驗(yàn)分別研究了反應(yīng)時(shí)間、溫度、pH、SC與IMO的添加比例以及SC濃度對(duì)反應(yīng)的影響。

1.2.1.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)美拉德反應(yīng)程度的影響 控制SC濃度6%,SC與IMO質(zhì)量比為1∶2,調(diào)節(jié)pH7.0,80 ℃,進(jìn)行糖基化接枝反應(yīng),考察反應(yīng)時(shí)間(30～240 min)對(duì)MRPs接枝度和褐變程度的影響。

1.2.1.3 反應(yīng)溫度對(duì)美拉德反應(yīng)程度的影響 控制SC濃度6%,SC與IMO質(zhì)量比為1∶2,調(diào)節(jié)pH7.0,反應(yīng)120 min,研究了不同反應(yīng)溫度(50～90 ℃)對(duì)MRPs接枝度和褐變程度的影響。

1.2.1.4 反應(yīng)pH對(duì)美拉德反應(yīng)程度的影響 控制SC濃度6%,SC與IMO質(zhì)量比為1∶2,80 ℃反應(yīng)120 min,研究了不同pH(6～9)對(duì)MRPs接枝度和褐變程度的影響。

1.2.1.5 底物比例對(duì)美拉德反應(yīng)程度的影響 控制SC濃度6%,調(diào)節(jié)pH8.0,80 ℃反應(yīng)120 min,研究了不同SC與IMO質(zhì)量比(1∶0.3、1∶0.5、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5)對(duì)MRPs接枝度和褐變程度的影響。

1.2.1.6 酪蛋白酸濃度對(duì)美拉德反應(yīng)程度的影響 控制SC與IMO質(zhì)量比為1∶3,調(diào)節(jié)pH8.0,80 ℃反應(yīng)120 min,研究了不同SC濃度(3%～8%)對(duì)MRPs接枝度和褐變程度的影響。

1.2.1.7 接枝度的測(cè)定 游離氨基含量采用OPA法進(jìn)行測(cè)定[13]。以賴氨酸代替樣品做標(biāo)準(zhǔn)曲線,從而計(jì)算樣品中自由氨基的含量A。

式(1)

式中:At:接枝物的自由氨基含量,mol/L;A0:單一蛋白在相同條件下的自由氨基含量,mol/L。

1.2.1.8 美拉德反應(yīng)褐變程度的測(cè)定 取反應(yīng)后冰浴至25 ℃的樣品,在4000 r/min的條件下離心10 min之后,用0.1%(w/w)SDS稀釋樣品上清20倍,同時(shí)用稀釋液作空白對(duì)照,以420 nm吸光值A(chǔ)420 nm表示褐變程度(BI)[14]。

1.2.2 美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的抗氧化性

1.2.2.1 還原力的測(cè)定 還原力測(cè)定參照文獻(xiàn)[15],取1.0 mL MRPs與1.0 mL磷酸鹽緩沖液和1.0 mL、1.0%(w/v)的K3Fe(CN)6溶液混合均勻,于50 ℃反應(yīng)20 min后立即冰浴至25 ℃,加入1.0 mL(10% w/v)三氯乙酸溶液,混合后以4000 r/min離心10 min。取上清液1.0 mL與1.0 mL蒸餾水和200 μL、0.1%(w/v)的FeCl3,混合均勻,靜置10 min后測(cè)定700 nm處的吸光度A700,吸光度代表還原能力,空白以蒸餾水代替K3Fe(CN)6。

1.2.2.2 美拉德反應(yīng)產(chǎn)物Fe2+螯合能力測(cè)定 樣品螯合Fe2+的能力測(cè)定參見(jiàn)文獻(xiàn)[15],準(zhǔn)確取1 mL樣品溶液,加入1.85 mL去離子水和0.05 mL、2 mmol/L FeCl2混合,室溫25 ℃條件下放置30 s,加入0.1 mL、5 mM菲啰嗪試劑,混合均勻室溫下放置10 min,4000 r/min離心30 min,測(cè)定562 nm處吸光值,以等體積的蒸餾水代替樣品做空白對(duì)照。螯合能力的計(jì)算公式:

式(2)

1.2.3 乳化劑對(duì)混合油脂微膠囊包埋率的影響 以MRPs為壁材,分別研究了單甘酯(3%),蔗糖酯(3%)以及單甘酯(2%)與蔗糖酯(1%)復(fù)配使用對(duì)混合油脂微膠囊表面油及包埋率的影響。

1.2.4 混合油脂微膠囊的制備 利用1.2.1中制備的MRPs,在60 ℃條件下添加68%(w/w)混合油(MCT∶椰汁油∶紅花籽油∶亞麻籽油為2.8∶1.0∶1.0∶0.4),壁材與芯材質(zhì)量比為1.0∶2.4,添加2%單甘酯與1%蔗糖酯作為乳化劑,12000 r/min高速剪切5 min,然后以40 MPa與18 MPa均質(zhì)壓力制備出混合油乳狀液,經(jīng)噴霧干燥法制得混合油脂微膠囊。噴霧干燥條件為:進(jìn)風(fēng)溫度180 ℃,出風(fēng)溫度80 ℃,霧化空氣進(jìn)氣速度3 m3/h,進(jìn)料速度20 mL/min。

1.2.5 混合油脂微膠囊的包埋率測(cè)定 表面油[16]:精確稱取m0混合油微膠囊樣品于干燥的錐形瓶中,將60 mL石油醚分三次加入洗滌,每次均攪拌30 s,靜置60 s后過(guò)濾至烘干的平底燒瓶m1。在50 ℃水浴中用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸干溶劑,60 ℃烘干至恒重,稱重m2。每一樣品進(jìn)行3次平行試驗(yàn)。微膠囊表面油(So)的計(jì)算公式為:

式(3)

總油[17]:將精確稱量的1 g微膠囊加入到5 mL溫水(50 ℃)中并振蕩15 min。將所得溶液用90 mL正己烷/異丙醇(3∶1 v/v)萃取兩次,并在4000 r/min下離心15 min。將澄清的有機(jī)相收集并蒸發(fā),在45 ℃下直至提取的脂肪殘余物達(dá)到恒重。計(jì)算得到總油(To),從而計(jì)算包埋率(EE)。

式(4)

1.2.6 混合油脂微膠囊理化性質(zhì)的研究

1.2.6.1 混合油脂微膠囊的含水量與水分活度 根據(jù)微膠囊在熱風(fēng)干燥箱(2 h,105 ℃)干燥后的失重情況,計(jì)算混合油微膠囊(2 g)的水分含量。

式(5)

式中:m0:干燥前稱取微膠囊質(zhì)量,g;m1:干燥2 h后微膠囊質(zhì)量,g。

水分活度(Aw)由水分活度計(jì)在25 ℃下測(cè)量。

1.2.6.2 微膠囊密度及流動(dòng)性的測(cè)定 參考文獻(xiàn)方法[18],準(zhǔn)確稱取M0混合油微膠囊樣品,裝入有刻度的量筒中,緩慢晃動(dòng)使微膠囊粉末自然下沉,測(cè)定體積V0,并計(jì)算微膠囊的堆積密度(ρb)。每一樣品進(jìn)行3次平行試驗(yàn)。

在堆積密度的基礎(chǔ)上,用一定的力度拍擊量筒之后記錄體積(Vt),計(jì)算微膠囊粉密度(ρt)。

微膠囊的流動(dòng)性用卡耳系數(shù)(Carr’s index,C)豪斯比例(Hausner ratio,HR)表示。

式(6)

式(7)

式(8)

式(9)

1.2.6.3 混合油脂微膠囊表面結(jié)構(gòu)觀察 在加速電壓為5 kV下使用掃描電子顯微鏡(Scanning electron microscope,SEM)對(duì)噴霧干燥微膠囊粉末進(jìn)行觀察。

1.2.7 混合油脂微膠囊氧化穩(wěn)定性 將混合油脂微膠囊樣品和混合油脂置于60 ℃條件下進(jìn)行加速實(shí)驗(yàn),考察樣品過(guò)氧化值和芯材保留率。

其中過(guò)氧化值的測(cè)定參照《GB/T 5538-2008 動(dòng)植物油脂過(guò)氧化值測(cè)定》。將制備好的微膠囊(表面油So,總油To),通過(guò)測(cè)定貯藏過(guò)程中微膠囊的表面油的變化(Tt)來(lái)評(píng)價(jià)混合油脂微膠囊中油的保留率。

式(10)

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

所有數(shù)據(jù)均采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差的方式表示,所有指標(biāo)均重復(fù)測(cè)定三次,利用Origin 9.1軟件作圖,利用SPSS 20.0檢驗(yàn)評(píng)價(jià)樣品平均值之間的顯著差異(P<0.05)。

2 結(jié)果與討論

2.1 美拉德反應(yīng)產(chǎn)物單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 反應(yīng)時(shí)間對(duì)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的影響 隨著反應(yīng)的進(jìn)行,產(chǎn)物的接枝度上升顯著(P<0.05),當(dāng)反應(yīng)時(shí)間超過(guò)120 min后,接枝度有所降低(圖1)。這可能是由于反應(yīng)初期,接枝改變了蛋白質(zhì)分子的親水疏水性質(zhì),自由氨基逐步暴露,同時(shí)持續(xù)加熱導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)伸展,IMO與蛋白質(zhì)分子逐步結(jié)合,接枝度逐漸升高。但是,隨著受熱時(shí)間的延長(zhǎng),可能會(huì)導(dǎo)致色氨酸被破壞,接枝受阻;另外,美拉德反應(yīng)后期部分接枝物可能發(fā)生降解[19],褐色物質(zhì)增多,接枝度下降。所以選擇120 min作為反應(yīng)時(shí)間,以保證較高接枝度和較低褐變程度。

圖1 反應(yīng)時(shí)間對(duì)于接枝度和褐變程度的影響

2.1.2 反應(yīng)溫度對(duì)美拉德產(chǎn)物的影響 溫度對(duì)MRPs的影響結(jié)果如圖2,當(dāng)溫度為50～80 ℃,接枝度不斷升高(P<0.05),一定熱處理有利于蛋白質(zhì)分子中賴氨酸的ε-氨基暴露在表面[20],有利于IMO與其接觸,反應(yīng)迅速。但是80 ℃后,增速明顯減慢,褐變程度卻增加明顯。溫度過(guò)高時(shí),蛋白質(zhì)分子之間的相互作用增加,導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子之間聚集不利于反應(yīng)的進(jìn)行,接枝度增幅減慢。MRPs色澤加深明顯是因?yàn)榉磻?yīng)后期有色物質(zhì)增多[21]。因此選擇80 ℃為最優(yōu)溫度。

圖2 溫度對(duì)與接枝度和褐變程度的影響

2.1.3 反應(yīng)pH對(duì)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的影響 由圖3可知,隨著pH的升高,接枝度和褐變程度不斷提高,在pH8.0時(shí)接枝度較高,達(dá)到20.97%,褐變程度則僅為0.30,因此選擇pH8.0作為反應(yīng)條件。美拉德反應(yīng)在弱堿性條件下較易發(fā)生。pH為9.0時(shí),接枝度增速減慢,可能是因?yàn)檫^(guò)堿性條件會(huì)造成肽鏈一級(jí)結(jié)構(gòu)破壞,脫氨、脫羧、肽鍵斷裂等變化對(duì)反應(yīng)不利,有毒化合物也偏多,褐變程度升高明顯[21]。

圖3 pH對(duì)與接枝度和褐變程度的影響

2.1.4 底物比例對(duì)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的影響 SC與IMO質(zhì)量比對(duì)MRPs的影響結(jié)果如圖4。當(dāng)SC添加量一定的情況下,隨著IMO的添加量的提高,接枝度不斷增加,主要是因?yàn)樘翘砑恿刻岣?增加了其與氨基的碰撞機(jī)率,褐變程度降低,因?yàn)镮MO呈白色,掩蓋了反應(yīng)的顏色。當(dāng)IMO添加量進(jìn)一步提高,增加了體系的黏度,導(dǎo)致分子運(yùn)動(dòng)被阻礙,美拉德反應(yīng)程度減慢,接枝度下降。當(dāng)SC∶IMO為1∶3時(shí)接枝度最高,達(dá)到21.81%,褐變程度則僅為0.21。因此選擇1∶3作為最優(yōu)糖添加量。

圖4 酪蛋白酸鈉與低聚異麥芽糖比例對(duì)接枝度和褐變程度的影響

2.1.5 酪蛋白酸鈉濃度對(duì)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的影響 隨著SC濃度升高,接枝度先升高后下降(圖5),在反應(yīng)比例一定的條件下,SC濃度升高,分子之間碰撞機(jī)率增大,因此有利于分子之間的接觸,濃度進(jìn)一步提高,導(dǎo)致黏度增大,分子運(yùn)動(dòng)受阻,因此接枝度下降,褐變程度升高主要原因是水分含量過(guò)低時(shí)長(zhǎng)時(shí)間加熱可能導(dǎo)致焦糖化反應(yīng)劇烈,顏色加深。因此選擇7%為最優(yōu)濃度。

圖5 酪蛋白酸鈉濃度對(duì)接枝度和褐變程度的影響

綜上所述,在SC濃度為7%,SC與IMO比例為1∶3,pH為8.0,80 ℃反應(yīng)120 min條件下制備的MRPs,其接枝度較高,達(dá)到26.30%,褐變程度較低,僅0.29。奧文芳等[22]利用IMO超聲輔助接枝改性花生蛋白,通過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化接枝條件后,接枝度為21.30%。李欣等[23]利用IMO接枝改性乳清濃縮蛋白,響應(yīng)面分析法優(yōu)化條件參數(shù)后復(fù)合物的接枝度最大為25.75%。本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果優(yōu)于文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)果。在保證接枝度較高的情況下,制備出褐變程度較低的壁材,有利于提高微膠囊理化性質(zhì)。

2.2 美拉德反應(yīng)壁材抗氧化性

按2.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果制備MRPs,進(jìn)一步從還原力和Fe2+螯合能力分析其抗氧化性能。從圖6可以看出,隨著MRPs濃度的升高,還原力不斷增強(qiáng),主要原因可能是MRPs中間產(chǎn)物和褐變產(chǎn)物等還原力較強(qiáng)的化合物具有提供氫原子或供電子的能力,阻礙自由基鏈鎖反應(yīng),也能與自由基反應(yīng)成為較為穩(wěn)定的物質(zhì)[24],從而將Fe3+鐵氰化鐵絡(luò)合物還原成Fe2+。MRPs具有較強(qiáng)的Fe2+螯合能力,在8 mg/mL時(shí),螯合能力達(dá)到70.65%,隨后逐步趨于平緩,Fe2+螯合能力可能是由MRPs產(chǎn)生的羥基引起的。這與報(bào)道MRPs通過(guò)螯合體系中的鐵離子抑制脂質(zhì)氧化是一致的[15,25]。

圖6 美拉德反應(yīng)產(chǎn)物抗氧化能力

因此嘗試應(yīng)用MRPs作為壁材包埋混合油脂提高其抗氧化能力同時(shí),在微膠囊應(yīng)用過(guò)程中也能起到很好的抗氧化作用。

2.3 乳化劑對(duì)混合油脂微膠囊包埋率的影響

單甘酯為親油性表面活性劑,蔗糖酯為親水性表面活性劑。通常一種乳化劑并不能滿足所有油脂對(duì)親水親油平衡值的要求,因此,設(shè)計(jì)采用兩種乳化劑進(jìn)行復(fù)配來(lái)解決該問(wèn)題。由表1可知,當(dāng)二者復(fù)配使用,能夠顯著降低表面油,包埋率顯著提高(P<0.05)。主要原因可能是復(fù)配后能降低水相和油相的界面張力,與MRPs在混合油表面協(xié)同作用,形成一定的空間位阻、機(jī)械及靜電屏障,使得乳狀液之間的聚結(jié)速度減慢,形成穩(wěn)定的O/W體系,乳狀液具有很好的穩(wěn)定性,從而降低表面油,提高的包埋率[26-27]。

表1 乳化劑對(duì)微膠囊包埋率影響結(jié)果

2.4 混合油脂微膠囊理化性質(zhì)

混合油脂微膠囊的理化指標(biāo)如表2所示。混合油脂微膠囊在載油量為68%條件下,包埋率為95.66%。與此同時(shí),水分含量和水分活度分別為1.38%、0.31,指標(biāo)良好,達(dá)到所需的干燥狀態(tài)[28]。微膠囊堆積密度為530 kg/m3,是現(xiàn)有報(bào)道中較高的,同時(shí)也從側(cè)面反映了微膠囊的比表面積較小,圓整度較高[18],與SEM結(jié)果一致。研究表明卡爾系數(shù)≤10和豪斯比在1.00～1.11表現(xiàn)為流動(dòng)性非常好[18],由表2知,本研究制得的混合油脂微膠囊卡爾系數(shù)和豪斯比例分別為7和1.08,具有良好的流動(dòng)性能。這些指標(biāo)對(duì)于油脂微膠囊產(chǎn)品的貯藏具有重要的參考意義。

表2 混合油脂微膠囊的物性指標(biāo)

SEM結(jié)果表明,微膠囊外表面結(jié)構(gòu)光滑、圓整、致密,無(wú)明顯裂縫和凹陷(圖7A)。微膠囊內(nèi)部呈中空結(jié)構(gòu),空腔表面光滑致密(圖7B),中空結(jié)構(gòu)的形成可能是因?yàn)殪F化時(shí)將空氣包埋在內(nèi),或是噴霧干燥過(guò)程中水分蒸發(fā)所致。同時(shí)可觀察到微膠囊囊壁有一定的厚度,油脂分布在囊壁基質(zhì)中,形成致密的蜂窩狀結(jié)構(gòu)(圖7B),油滴周圍可觀察到清晰的界面膜,將油脂包裹住,從而保護(hù)油脂不被氧化。莊豐辰制備得到的共軛亞油酸微膠囊同樣呈中空結(jié)構(gòu),油脂分布在囊壁結(jié)構(gòu)中,內(nèi)表面緊致、光滑,對(duì)氧化穩(wěn)定性起到重要作用[29]。Goyal研究同樣發(fā)現(xiàn)亞麻籽油微膠囊內(nèi)部呈中空結(jié)構(gòu),內(nèi)表面沒(méi)有裂縫和氣孔存在,從而保護(hù)油脂不被氧化[18]。混合油脂微膠囊內(nèi)外表面都很光滑致密,噴霧干燥過(guò)程不會(huì)因?yàn)槊撍斐蓛?nèi)陷結(jié)構(gòu),而且油滴周圍的界面膜也完整地包裹于油滴周圍,對(duì)油滴的氧化穩(wěn)定性起到保護(hù)作用。

圖7 混合油脂微膠囊的掃描電鏡圖

2.5 混合油脂微膠囊加速實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從圖8看出,在第15 d,單純混合油脂過(guò)氧化值為8.01 mmol/kg,超過(guò)《GB 15196-2015食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食用油脂制品》中規(guī)定值5.12 mmol/kg,而混合微膠囊過(guò)氧化值為2.08 mmol/kg,顯著低于混合油脂(P<0.05),有著較好的貨架期,此時(shí)油脂微膠囊保留率為95.44%。從第15～30 d期間,油脂微膠囊過(guò)氧化值顯著升高(P<0.05),第30 d時(shí)達(dá)到了9.06 mmol/kg,主要原因是表面油脂在高溫條件下發(fā)生氧化。與此同時(shí),微膠囊表面油升高了4.63%,保留率下降了6.98%。這表明當(dāng)微膠囊長(zhǎng)時(shí)間處于相對(duì)高溫條件,壁材分子從較穩(wěn)定的狀態(tài)變?yōu)闊o(wú)定形的狀態(tài),使得壁材的包裹性能變差,加速了油脂的流出,表面油脂進(jìn)一步氧化,同時(shí)內(nèi)部油脂也開(kāi)始氧化,導(dǎo)致過(guò)氧化值迅速升高[30],但是還是顯著低于單純混合油脂過(guò)氧化值18.07 mmol/kg(P<0.05)。30 d時(shí)微膠囊保留率仍然高于90%,這也說(shuō)明壁材具有緊密的隔氧性能,同時(shí)MRPs具有較好的抗脂質(zhì)氧化能力[19,31],這一結(jié)果與圖6中結(jié)果是相一致的。因此MRPs制備的混合油脂微膠囊具有良好的貯藏穩(wěn)定性。

圖8 微膠囊60 ℃條件下穩(wěn)定性

3 結(jié)論

采用酪蛋白酸鈉與低聚異麥芽糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物為壁材,酪蛋白酸鈉濃度為7%,酪蛋白酸鈉與低聚異麥芽糖比例為1∶3,反應(yīng)時(shí)間120 min,反應(yīng)pH為8,溫度為80 ℃,同時(shí)采用2%單甘酯與1%蔗糖酯作為復(fù)合乳化劑,通過(guò)高壓均質(zhì)和噴霧干燥工藝,在油脂載量為68%條件下制備得到的混合油脂微膠囊表面油為3.01%,包埋率可達(dá)95.66%。理化性質(zhì)表明,混合油脂微膠囊具有良好的內(nèi)外結(jié)構(gòu),流動(dòng)性良好,60 ℃加速實(shí)驗(yàn)表明油脂微膠囊具有較好貯藏穩(wěn)定性,油脂保留率較高為90.57%。本研究為利用濕法制備包埋率高,抗氧化性能良好的高載量油脂微膠囊產(chǎn)品提供了一定的工業(yè)指導(dǎo)意義。