羊肉風味料微膠囊制備工藝優化

布威佐合熱·艾科熱木，王德萍，敬思群,2*，王曉蕓

(1.新疆大學 生命科學與技術學院，烏魯木齊 830046；2.韶關學院 英東食品科學與工程學院，廣東 韶關 512005；3.新疆阿爾曼清真食品工業集團有限公司，烏魯木齊 830046)

烤包子是新疆各民族最喜歡吃的美食之一，烤包子的加工主要基于小型家庭作坊，存在不能長時間存放和衛生方面的問題。近幾年來，用速凍技術解決了一些不能遠距離配送、不能長時間保存、貯藏和運輸過程中產生食品變質等問題。但帶餡料的速凍食品在保藏過程中易發生萎縮開裂、風味減退，餡料的香氣也不易保持[1]。因此，選擇微膠囊化技術解決食物產業中材料儲存和生產過程中經常出現的疑難問題。微膠囊技術能最大程度地保留原有食品的風味和營養價值。微膠囊化可以掩蓋不良氣味[2-3]，降低揮發性[4]，減少營養物質的損失，有利于食品的生產。王露茜等[5]通過使用復凝聚法制備牛肉風味料微膠囊，結果發現，制備的微膠囊有效地掩飾了牛肉美拉德反應所產生的不良氣味。劉楠楠等[6]通過復凝聚法結合噴霧干燥法制備蔥油香精微膠囊。賈新超等[7]制備番茄紅素微粒產品，所得到的產品穩定性更高。此外，許琳琳等[8]對利用復凝聚法制備精油微膠囊實例進行了總結，董瀟等[9]采用葡萄籽油制備了微膠囊。微膠囊技術作為一種食品生產過程中新的方式在各個國家廣泛應用[10]，在海內外也越來越引起人們的興趣和重視，變成現代食物生產領域新的高科技技術之一。

本文選擇合適的壁材，結合復凝聚法制作羊肉風味料微膠囊。目前，對羊肉風味料微膠囊化的試驗研究并不多，而且缺少符合食品工業生產要求的工藝條件。研制微膠囊常采用的方法是復凝聚法[11-12]，它用于多種物質的微膠囊化[13-14]，具有良好的控制釋放特性[15]。此反應將兩種復合壁材混合溶解后，通過調節體系的pH值、壁材比、芯壁比、甲醛添加量等條件，便可得到最佳的制作微膠囊的條件。該研究選擇明膠和海藻酸鈉作為壁材，利用復凝聚法對羊肉風味料進行包埋。通過HS-SPME-GC-MS分析羊肉(肥肉)、羊肉風味料、羊肉風味料微膠囊的特征風味成分。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

海藻酸鈉：天津市盛奧化學試劑有限公司；羊尾巴油：市售；甲醛溶液：成都市科龍化工試劑廠；明膠：天津市光復精細化工研究所。

7890B-5977A氣相色譜-質譜聯用儀 美國Agilent Technologies公司；勻漿機 金壇市醫療儀器廠；真空冷凍干燥機 北京博醫康實驗儀器有限公司；旋轉蒸發儀 德國IKA公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 羊肉風味料的制備

參照國家授權發明專利[16]和李聰等[17]的方法制備羊肉風味料。工藝流程：

1.2.2 羊肉風味料微膠囊的制備

以壁材和羊肉風味料為原料，制備羊肉風味料微膠囊。工藝流程：

1.3 羊肉風味料微膠囊制備工藝優化

1.3.1 羊肉風味料微膠囊單因素試驗

固定芯壁比1∶1，壁材比1∶1，甲醛添加量5 mL，考察不同pH(2.8，3.1，3.4，3.7，4.0)對羊肉風味料微膠囊包埋率的影響。

固定pH 3.4，芯壁比1∶1，甲醛添加量5 mL，考察不同壁材比(3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3)對羊肉風味料微膠囊包埋率的影響。

固定pH 3.4，壁材比1∶1，甲醛添加量5 mL，考察不同芯壁比(3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3)對羊肉風味料微膠囊包埋率的影響。

固定pH 3.4，壁材比1∶1，芯壁比1∶1，考察不同甲醛添加量(3，4，5，6，7 mL)對羊肉風味料微膠囊包埋率的影響。

1.3.2 羊肉風味料微膠囊制備正交優化試驗

根據單因素試驗結果，以包埋率作為考察指標，對pH、壁材比、芯壁比和甲醛添加量4個因素進行L9(34)正交優化試驗，見表1。

表1 L9(34)正交優化試驗設計表Table 1 The factors and levels table of L9(34) orthogonal experiment

1.4 分析測定

1.4.1 包埋率的測定

稱取一定量的羊肉風味料微膠囊，加入20 mL石油醚，取濾液，再加入10 mL石油醚，除水，濃縮后稱重，質量記為m1。再稱取一定量的羊肉風味料微膠囊，加入10 mL 60 ℃的蒸餾水，再加入45 mL的混合液(乙醇∶乙醚∶石油醚為4∶2∶3)，萃取后，取上層溶液除水，濃縮后稱重，質量記為m2。

1.4.2 微膠囊粒徑分析

將在最優組合條件下得到的微膠囊制成載玻片，在顯微鏡下觀察其粒徑分布，選取粒徑分布范圍數量最多的作為粒徑值。

1.4.3 風味分析

固相微萃取：根據Romeo等[18]的方法將5 g的樣品放入頂空瓶中，并在40 ℃的條件下恒溫30 min，然后將老化好的SPME針頭插入其中并萃取，30 min后取出萃取頭，再插入GC-MS進樣口中，解吸5 min，拔出萃取頭。

GC-MS條件：按照榮建華等[19]的方法，色譜柱HP-5MS，進樣口溫度260 ℃，初溫40 ℃，保持10 min，流速為1.33 mL/min，以5 ℃/min的速率升溫到200 ℃，然后升至250 ℃，速率為20 ℃/min，保持5 min，接口溫度280 ℃，掃描范圍30～550 amu。

2 結果與分析

2.1 pH對羊肉風味料微膠囊包埋率的影響

由圖1可知，隨著pH值的增加，羊肉風味料微膠囊的包埋率先緩慢上升再下降。pH值在3.7時，包埋率最高，為83.72%。

圖1 pH對羊肉風味料微膠囊包埋率的影響 Fig.1 Effect of pH value on the embedding rates of mutton flavoring microcapsules

2.2 壁材比對羊肉風味料微膠囊包埋率的影響

由圖2可知，隨著明膠比例的增加，羊肉風味料微膠囊的包埋率先緩慢上升再下降。壁材比為1∶1時，包埋率最高，為83.88%。

圖2 壁材比對羊肉風味料微膠囊包埋率的影響Fig.2 Effect of ratios of wall materials on the embedding rates of mutton flavoring microcapsule

2.3 芯壁比對羊肉風味料微膠囊包埋率的影響

由圖3可知，隨著壁材比例的增加，羊肉風味料微膠囊的包埋率先緩慢上升再下降。芯壁比為1∶1時，包埋率最高，為84.79%。

圖3 芯壁比對羊肉風味料微膠囊包埋率的影響Fig.3 Effect of ratios of core materials to wall materials on the embedding rates of mutton flavoring microcapsules

2.4 甲醛添加量對羊肉風味料微膠囊包埋率的影響

由圖4可知，隨著甲醛添加量的增加，羊肉風味料微膠囊的包埋率先上升再下降。甲醛添加量為5 mL時，包埋率最高，為82.83%。

圖4 甲醛添加量對羊肉風味料微膠囊包埋率的影響Fig.4 Effect of formaldehyde additive amount on the embedding rates of mutton flavoring microcapsules

2.5 羊肉風味料膠囊化最優制備工藝條件確定

在單因素試驗的基礎上，選擇pH、壁材比、芯壁比和甲醛添加量4個因素，并采用L9(34)正交優化試驗(見表2)，方差分析結果見表3。

表2 L9(34)正交優化試驗結果表Table 2 L9(34) orthogonal experimental results

表3 正交優化試驗方差分析結果Table 3 The variance analysis results of orthogonal experiment

由表2和表3可知，羊肉風味料微膠囊制備最優方案為A1B3C2D2，在壁材比為1∶2、pH為3.4、芯壁比為1∶1和甲醛添加量為5 mL的條件下進行驗證試驗，微膠囊包埋率為97.24%。

2.6 羊肉風味料微膠囊粒

由圖5可知，在最優組合條件下羊肉風味料微膠囊的粒徑最大，為22.7 μm，形狀是圓形，粒徑最好。由圖6中可以看出粒徑大多數分布于12～14 μm之間。

圖5 微膠囊顯微拍照Fig.5 The microphotograph of microcapsules

圖6 粒徑分布圖

2.7 羊肉風味料微膠囊化對風味保持效果的比較分析

3種樣品中主要揮發性成分的含量見表4。

表4 微膠囊化對羊肉風味保持效果比較分析

對于所有樣品，含量最高的都是烴類物質，特別是烯烴類，但烴類物質的風味閾值較高，對羊肉風味幾乎沒有貢獻[20]，且烯烴類物質可能主要來自于香辛料中。其他類物質主要是硅烷和硅氧烷類物質，此類物質基本上都是色譜柱中產生的雜質，不屬于樣品中的揮發性成分。產生肉香味的揮發性成分主要是雜環類(哌啶、呋喃、噻吩和噻唑等)、含硫化合物和苯酚類物質(雖含量少，但閾值高)，所以對肉香味有一定貢獻[21]。羊肉特征風味物質主要有庚醛、吡啶、己醛和4-異丙基苯甲醛等物質。添加羊肉風味料的餡料經復熱后產生了具有羊肉特征風味的物質，如產生了1-戊醇、己醛、1-己醇和2-甲基-3-苯基丙醛等物質，原因是經加熱處理后羊肉中的風味前體物質轉化為具有羊肉特征風味的揮發性物質，添加羊肉風味料微膠囊的餡料經預烤和復熱后也產生了具有羊肉特征風味的物質，且種類比基本配方餡料和添加羊肉風味料的餡料要多，如己醛、4-戊烯醛、庚醛、4-異丙基苯甲醛、甲氧基苯基肟、1-(4-乙基苯基)乙酮和2-[(4,6-二甲基-2-嘧啶基)氨基]-4(1H)-喹唑啉酮，其中多數物質只在復熱后產生，原因是微膠囊具有緩釋作用，使得許多物質在復熱后才得以揮發。此外，添加羊肉風味料微膠囊的餡料中烯烴類物質種類明顯少于其他一種餡料，且含量也普遍較低，其原因還有待進一步分析研究。

3 結論

羊肉風味料微膠囊制備最優工藝為pH 3.4、壁材比1∶2、芯壁比1∶1、甲醛添加量5 mL，在此條件下制備得到的微膠囊包埋率為97.24%。添加羊肉風味料和添加羊肉風味料微膠囊烤包子餡料復熱后的揮發性情況比較時可以看出，添加羊肉風味料微膠囊的餡料經復熱后產生的具有羊肉特征風味的物質種類比添加羊肉風味料的餡料要多，其中多數物質只在復熱后產生，這是因為微膠囊具有緩釋作用，且微膠囊化對速凍烤包子的風味保持效果顯著。