植物基DHA微膠囊在豆奶粉中的開發和應用

余道政 ，雷俊華 ，魏文藝 ，胡娜 ，李翔宇 *，胡志輝

1. 嘉必優生物技術（武漢）股份有限公司（武漢 430073）；2. 湖北省營養化學品生物合成工程技術研究中心（武漢430223）；3. 江漢大學生命科學學院（武漢 430056）；4. 湖北省豆類（蔬菜）植物工程技術研究中心（武漢 430056）

DHA是二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid）的簡稱，俗稱腦黃金[1]，是一種ω-3人體必需脂肪酸。其在人體內是不能由機體自主合成，只能通過從外部攝入獲得，具有多種優越且已被證實的營養保健功能[2]。DHA能促進嬰幼兒智力發育，防治成年人心血管疾病，延緩衰老，預防阿爾茲海默癥，保護視網膜、改善視力，抗癌、抗炎癥等[3-9]。

微膠囊技術[10]是指用特殊手段將固體、液體或氣體物質包裹在一個微小、半透性或密閉膠囊內的過程。DHA微膠囊化能很好地保護DHA油脂不受環境條件的影響，還能掩蓋DHA油脂特有的魚腥味[11-14]，從而達到延長DHA儲存期和產品貨架期[15]的目的。

由于動物蛋白具有較好的乳化能力，所以市面上的DHA微膠囊產品多數是使用動物蛋白制作。但動物蛋白的使用存在缺點：動物蛋白的產量將來不足以滿足全人類的需求；大量地以動物蛋白作為食品消費會產生巨大的資源浪費與環境污染，同時也不利于碳排放的控制；過多的動物蛋白攝入會導致慢性病的產生，如心血管疾病；人們的消費理念正朝著綠色健康環保的方向發展；植物基蛋白在自然界中含量豐富，來源廣泛，環境友好，更能滿足人們對健康綠色環保食品的理念[16]。因此，用植物基蛋白制成的DHA微膠囊在功能性食品中具有廣泛的應用前景。

豆奶粉[17]是一款醇香濃郁、口感似牛奶的飲品，因其快捷方便、口感細膩而深受大眾喜愛，成為一種流行的固體飲品。國內的豆奶粉廠家大多著眼于原料、風味特點等方面的改良，而在功能性方面的關注度很低，市面上將植物基DHA微膠囊應用在豆奶粉上還是空白。因此，植物基DHA微膠囊在豆奶粉上的應用有很強的研究價值和巨大的商業價值。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試劑

DHA油脂[嘉必優生物技術（武漢）股份有限公司]；大豆分離蛋白SPI（山東御馨生物科技有限公司）；豌豆蛋白（山東健源集團）；亞麻籽蛋白粉（西安國豪生物科技有限公司）；紫蘇籽蛋白粉（西安國豪生物科技有限公司）；火麻仁蛋白粉（陜西瑞滋生物科技有限公司）；葡萄糖漿（嘉吉生化有限責任公司）；單雙甘油脂肪酸酯[丹尼斯克（中國）有限公司]；抗壞血酸鈉[帝斯曼（中國）有限公司]；檸檬酸鈉（日照金禾集團生化有限公司）；維生素E[帝斯曼（中國）有限公司]；抗壞血酸棕櫚酸酯[帝斯曼（中國）有限公司]。

1.2 試驗儀器與設備

SAI-3剪切機（上海索維機電設備有限公司）；AH-BASICII均質機（ATS）；QZR-5壓力噴霧干燥機（無錫市林洲干燥機廠）；2000激光粒度儀（MASTERSIZER）；OXITEST OXI氧化穩定性測定儀（VELP）；DK-8AS恒溫水浴鍋（上海東麓儀器設備有限公司）；HP400HS恒溫恒濕箱（武漢瑞華儀器設備有限責任公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 壓力噴霧干燥

壓力噴霧干燥是噴霧干燥的一個主要的分支，均質后的乳液經噴霧泵打入噴槍內，在噴嘴處高壓霧化成小液滴分散于熱氣流中，使小液滴所含水分快速蒸發后得到粉末狀產品。壓力噴霧干燥技術所得產品粒度小，顆粒分布均勻，流動性和速溶性好。

將壁材溶于水中，用剪切機10 000 r/min剪切15 min，加入DHA油脂（芯材）繼續剪切15 min，用均質機均質2遍，均質機一級壓力40 MPa，二級壓力6 MPa，得到均勻的納米級乳液。

噴霧干燥機工作參數：霧化壓力20 bar，進風溫度180～240 ℃，物料溫度80～86 ℃，出風溫度72～77 ℃，引風機頻率30～34 Hz，送風機頻率23～26 Hz，進料速度350 g/min。

1.3.2 油脂乳化效果的評價

乳液粒徑的大小是衡量油脂乳化效果的一個重要指標，通常由專門的激光粒度儀測量而來。粒徑越小代表油脂乳化的效果越好，反之，粒徑越大則油脂乳化效果不佳。

1.3.3 微膠囊化效果的評價與方法

微膠囊化效率（microencapsulating efficiency，MEE）是評價DHA被包埋的程度。按式（1）計算。

總油采用核磁共振法測定。表面油測定方法：稱取50.00 g微膠囊產品（M）于250 mL三角燒瓶中，加入100 mL石油醚，振搖1 min后，靜置分層，取上清液置于恒重的平底燒瓶中，加入50 mL石油醚，重復以上操作，稱量平底燒瓶的質量，標記為M0。脫溶，放入真空烘箱，60 ℃恒溫4 h后，取出放入干燥器中，冷卻至室溫，在萬分之一電子天平上稱量（M1），表面油含量按式（2）計算。

1.3.4 微膠囊穩定性評價

采用食品氧化性測定儀（OXI）評價微膠囊的氧化穩定性。

1.3.4.1 OXI檢測

稱取15.00 g微膠囊樣品放置于OXI樣品盤中，使樣品均勻分散。OXI儀器檢測溫度90 ℃、氧壓6 bar，樣品進行氧化反應時會消耗一定量的氧氣，此時儀器會自動記錄氧氣壓力的變化，從而得到待測樣品的氧化穩定性時間（圖1垂線所對應的橫坐標）。通過OXI儀器自帶數據分析軟件處理，采用Graphical方法得到樣品穩定性時間。

圖1 樣品圖譜

1.3.5 添加植物基DHA微膠囊的豆奶粉感官評價

DHA豆奶粉生產工藝流程：大豆→除雜→脫皮→浸泡→熱燙滅酶→制漿→分離→殺菌除臭→配料（加入除DHA微膠囊外的其他原料）→均質→濃縮→噴霧干燥→雙錐混合（加入植物基DHA微膠囊）→包裝。

將制備的植物基DHA微膠囊粉分別以0，50，75和100 mg/100 g（以純DHA計）添加到豆奶粉中，根據市售的豆奶粉保質期是1年，參考GB 29922—2013《特殊醫學用途配方食品通則》中產品貨架期的評價方法，主要比較產品的初始感官和37 ℃ 3個月貨架期內的感官，感官評價方法參照文獻[18]。

2 結果與討論

2.1 不同植物基蛋白乳化體系中油脂乳化效果的比較

常用的植物基蛋白粉包括大豆分離蛋白粉、豌豆蛋白粉、紫蘇籽蛋白粉、亞麻籽蛋白粉、火麻仁蛋白粉，將5種蛋白粉按照同比例分別配制成DHA乳液，通過馬爾文激光粒度儀檢測乳液的粒徑分布，結果見表1。

表1 不同植物基蛋白乳化體系中油滴粒徑的結果

從表1可以看出，大豆分離蛋白粉和豌豆蛋白粉的乳化體系中油脂的粒徑最小，油脂的乳化效果最佳。因此，選擇大豆分離蛋白粉或豌豆蛋白粉用于植物基DHA微膠囊，優選豌豆蛋白粉。

2.2 正交試驗

DHA油脂含量40.00%，制備成10.00% DHA微膠囊，DHA油脂添加量25.00%，抗壞血酸棕櫚酸酯添加量0.02%（根據GB 2760中乳化脂肪制品食品分類號02.0允許的添加量），其余壁材是乳化劑單雙甘油脂肪酸酯和豌豆蛋白粉，水溶性抗氧化劑抗壞血酸鈉，填充劑麥芽糊精（用于配平）。擬定豌豆蛋白粉添加量（A）、單雙甘油脂肪酸酯添加量（B）、抗壞血酸鈉添加量（C）三因素三水平正交試驗，見表2。以微膠囊化效果和穩定性評價為標準，表3是正交試驗結果，表4是正交試驗結果極差分析。

表2 正交試驗因素水平表 單位：%

表3 正交試驗結果

表4 正交試驗結果極差分析

在植物基DHA微膠囊的應用上，MEE和OXI的數值越高越好。從極差分析表可以看出，MEE數值最高的組合是A3（豌豆蛋白粉添加量16.00%），B2（單雙甘油脂肪酸酯1.00%），D3（空列），根據MEE首先確定A3和B2；OXI數值最高的組合是C2（抗壞血酸鈉添加量3.00%），B3（單雙甘油脂肪酸酯1.50%），A3（豌豆蛋白粉添加量16.00%）。單雙甘油脂肪酸酯添加量1.00%和1.50%，兩者對DHA微膠囊的OXI影響差別很小，考慮成本因素，優選添加量為1.00%。

綜上所述，A3B2C2是最佳的壁材組合，即豌豆蛋白粉添加量16.00%，單雙甘油脂肪酸酯1.00%，抗壞血酸鈉添加量3.00%。

2.3 感官評價

2.3.1 豆奶粉初始感官評價

用上述配方制備的DHA豆奶粉與市售的豆奶粉進行感官評價，通過SPSS處理分析，采用獨立樣本t檢驗方法檢驗其差異性（P＜0.05），感官評價結果和統計分析結果見表5和表6。

表5 樣品感官評價結果

從表5和表6的結果可以得出：從粉的氣味來看，加了DHA的豆奶粉與對照組之間都沒有顯著性差異；加了DHA的豆奶粉之間也沒有顯著性差異。從溶液的氣滋味來看，四者之間也沒有顯著性差異。綜合來看，添加DHA組與對照組之間沒有顯著性差異，添加不同濃度梯度的DHA組之間也沒有顯著性差異。

表6 樣品初始感官統計結果分析

2.3.2 豆奶粉37 ℃貨架期內感官評價

以50 mg/100 g DHA的豆奶粉進行37 ℃貨架期試驗，分別在0，1，2和3個月取樣評價樣品的感官，結果見圖2。

圖2 樣品37 ℃貨架期內感官評價結果

根據感官評分規則，樣品1和對照組在37 ℃ 3個月貨架期內的氣滋味評分分布在4.5～5.5分之間，感官評價介于不喜歡不討厭和有點喜歡之間。感官結果表明，植物基DHA微膠囊以50 mg/100 g添加到豆奶粉中，37 ℃ 3個月貨架期內，樣品的感官與空白沒有顯著性差異，推測可以滿足常溫1年貨架期要求。

3 結論

通過對植物基DHA粉的微膠囊化效率和穩定性評價以及正交試驗確定制備10.00%植物基DHA微膠囊的配方：DHA油脂25.00%（含量40.00%），豌豆蛋白粉16.00%，單雙甘油脂肪酸酯1.00%，抗壞血酸鈉3.00%，抗壞血酸棕櫚酸酯0.02%，麥芽糊精54.98%。

將制得的植物基DHA微膠囊添加到豆奶粉中，添加量50 mg/100 g（以純DHA計），37 ℃ 3個月貨架期的感官結果表明，植物基DHA微膠囊以50 mg/100 g添加到豆奶粉中，感官上與空白沒有顯著性差異，能被消費者接受。