微胶囊化大豆粉末油脂包埋技术的研究

李佳栋，陈 昊，许 慧，朱秀清，孙树坤

(东北农业大学，国家大豆工程技术研究中心，黑龙江哈尔滨 150050)

大豆一级油的脂肪酸构成较好，含有丰富的油酸、亚油酸、亚麻酸等不饱和脂肪酸，具有降低血中胆固醇的作用，因而在一定程度上可以预防心血管疾病，是心脏病患者理想的食用油脂［1－2］。由于大豆油含有80%的不饱和脂肪酸［3］，营养价值很高极易受外界不良环境因素的影响，存在着易氧化的问题［4］。微胶囊技术是一种用成膜材料将分散的固体、液体，甚至是气体物质包裹起来，形成具有半透性或密封囊膜的微小粒子的技术［5］。目前市场奶茶、配方乳粉［6］、冰淇淋等产品应用的粉末油脂产品以包埋棕榈油和椰油为主，摄入大量饱和脂肪酸对人体健康不宜。本实验通过包埋剂、填充剂、乳化剂的筛选的研究，不仅有助于开发富含大量的不饱和脂肪酸、营养价值高、适用领域广的大豆粉末油脂产品，而且通过包埋技术解决了大豆油脂豆腥味的问题。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

大豆分离蛋白 哈高科大豆食品有限责任公司;酪蛋白酸钠 临夏州华夏乳品有限责任公司;麦芽糊精 长春帝豪食品发展有限公司;单甘酯 广州翻禺化工有限公司;蔗糖酯 杭州瑞霖化工有限公司;大豆一级油 九三油脂集团有限责任公司;变性淀粉 青岛瑞捷食品化工有限公司;其他试剂均为分析纯。

JHG型实验用均质机 上海张堰轻工机械厂;HZS－H型水浴振荡器 哈尔滨市东联电子技术开发公司;BUCHI－190型喷雾干燥器 瑞士 BUCHI;JMS－80型胶体磨 廊坊通用机械厂;电子分析天平德国SARTORIUS。

1.2 实验方法

1.2.1 实验工艺流程 原辅料定量(依次加入:包埋剂、填充剂、乳化剂、大豆一级油)→配料→保温乳化→一级均质→二级均质→喷雾干燥→凉粉→包装→成品抽样检测工艺条件:配料水温60℃，保温乳化温度65℃保温时间20min静止保温，均质压力为18MPa，喷雾干燥进口温度控制在 180～190℃［7］，出口温度控制在80～90℃［7］。

1.2.2 单一包埋剂包埋效果研究 以大豆一级油为芯材添加50%，麦芽糊精为填充剂添加42.5%，单甘酯和蔗糖酯(1∶4)添加2.5%［9］，包埋剂添加5%共计200g，并添加300g水配制乳浊液。以包埋率［10］为指标且按式(1)计算，分别对酪蛋白酸钠、变性淀粉和大豆分离蛋白3种包埋剂的包埋效果进行比较。

表面含油率［10］:准确称取2g样品，将样品放在已知重量滤纸上(滤纸已折叠好放在Φ50mm玻璃漏斗上)，然后用50mL石油醚洗涤样品，收集洗涤液，回收石油醚，称重得洗涤油重。

水分的测定:称取约5g试样，精确至0.001g，于已知恒重的铝皿中，置于(103±2)℃的鼓风电热恒温干燥箱内(皿盖斜放在皿边)，加热2～4h，加盖取出。在干燥器内冷却0.5h，称量。再置于(103±2)℃的鼓风电热恒温干燥箱内，加热1h，加盖取出。在干燥器内冷却0.5h，称量。重复加热1h的操作，直至连续两次称量差不超过0.002g，即为恒重。以最小称量为准。

总脂肪的测定方法:首先精密称取样品2g，置于50mL大试管内，加8mL水，混匀后再加10mL盐酸;然后将试管放入70～80℃水浴中，每隔5～10min以玻璃棒搅拌一次，至样品消化完全为止，约40～50min。然后取出试管，加入10mL乙醇，混合。冷却后将混合物移于100mL具塞量筒中，以25mL乙醚分次洗试管，一并倒入量筒中。待乙醚全部倒入量筒后，加塞振摇1min，小心开塞，放出气体，再塞好，静止12min，小心开塞，并用石油醚－乙醚等量混合液冲洗塞及筒口附着的脂肪。静止10～20min，待上部液体清晰，吸出上清液于已恒量的锥形瓶内，再加5mL乙醚于具塞量筒内，振摇，静止后，仍将上层乙醚吸出，放入原锥形瓶内。将锥形瓶置水浴上蒸干，置95～105℃烘箱中干燥2h，取出放干燥器内冷却0.5h后称量。

1.2.3 复合包埋剂包埋效果的研究 以大豆一级油为芯材添加量为50%，分别以大豆分离蛋白和变性淀粉为(a)、大豆分离蛋白和酪蛋白酸钠为(b)、变性淀粉和酪蛋白酸钠为(c)三种复合包埋剂分别以1∶1复配添加5%，以单甘酯和蔗糖酯(1∶4)为乳化剂添加2.5%［9］，麦芽糊精添加42.5%共计200g，将各物料组分放入烧杯加水300g，配制浓度为40%乳浊液。根据前述的工艺方法制得大豆粉末油脂后，检测总脂肪含量和包埋率，通过包埋率来判断三种复合包埋剂分别对粉末油脂包埋效果的影响程度。

1.2.4 大豆粉末油脂最优配方的确定 物料总质量以200g进行配制，取100g大豆一级油作为芯材，其余物料按正交因素水平表的质量百分比进行称量分别放入烧杯中，加水300g配制乳浊液浓度40%进行大豆粉末油脂4因素3水平的正交实验，确定最优配方。根据前期乳化剂对大豆粉末油脂包埋效果的研究经验［9］，本实验择乳化剂含量、乳化剂比例，包埋剂含量及包埋剂配比为因素分别取3个水平进行正交实验，正交因素水平表见表1。

2 结果与讨论

2.1 单一包埋剂包埋效果的影响

三种包埋剂的单因素实验，水分含量为2%～2.5%基本保持一致，由图1可知总脂肪含量都在50%左右，说明粉末油脂加工过程及喷雾干燥过程是也比较稳定。因此，从三种包埋剂包埋率曲线可以看出，单一包埋剂的包埋效果是酪蛋白酸钠＞变性淀粉＞大豆分离蛋白。主要是由于乳蛋白质的空间结构形成的“骨架”好，从而使包埋率提高;大豆分离蛋白包埋效果较差，可能是蛋白质变性程度影响其空间“骨架”形成，从而影响其包埋效果;变性淀粉是通过淀粉的改性处理使具有上等的成膜性和优良的乳化性，大大提高了淀粉的包埋效果。

表1 正交因素水平表Table1 The orthogonal factors level table

图1 单一包埋剂包埋效果Fig.1 The effect of single embedding medium

2.2 复合包埋剂对包埋效果的影响

分别以a、b、c三种复配的实验中，总脂肪含量在50%左右，水分含量为2%且基本一致，说明粉末油脂加工过程比较稳定。由图2可知，通过复合包埋剂的单因素实验可知包埋率依次是c＞a＞b，说明在单一包埋剂包埋效果较好的复配后包埋效果也好，包埋效果不好的大豆分离蛋白在与变性淀粉和酪蛋白酸钠复配时包埋效果虽有所提高但是没有得到累加，因此2.1和2.2实验证明，大豆分离蛋白不适合作为大豆一级油的包埋剂。

2.3 单一包埋剂和复合包埋剂对包埋效果的影响对比

由图1～图2可以看出复合包埋剂曲线均在相应单一型包埋剂上方，说明包埋剂复配要比单一型包埋剂对粉末油脂包埋效果好，可能是由于不同分子结构的空间网状结构形成更易形成易于包埋的结构。但大豆分离蛋白和酪蛋白酸钠复配后的包埋效果不如酪蛋白酸钠主要是由于添加量一定，添加了大豆分离蛋白从而减少了酪蛋白的添加量，而酪蛋白酸钠与大豆分离蛋白在包埋大豆色拉油时起到的包埋效果差距较大所以引起酪蛋白酸钠与大豆分离蛋白复配后效果较差。

图2 复合包埋剂的包埋效果Fig.2 The effect of composite embedding medium

2.4 大豆粉末油脂最优配方的确定

该实验以复合包埋剂酪蛋白酸钠与变性淀粉比例及含量、乳化剂蔗糖酯与单甘酯的比值对微胶囊效率很大，比例不恰当时甚至无法得粉［8］。因此四个因素分别取三个水平，设计正交实验。正交实验结果见表2。

表2 粉末油脂最佳配方正交实验结果Table2 The orthogonal test results of the best formula of powdered oil

根据正交实验结果可以得到最优组合是A2B3C2D3。由极差分析可知，各因素对实验结果影响的主次顺序为B＞C＞A＞D。根据方差分析表2可知，包埋剂含量最为显著，包埋剂的复配比例对包埋效果大于乳化剂含量和乳化剂复配的比例。其原因是由于乳化剂在单因素实验中确定范围的乳化效果较好，另外包埋剂和填充剂麦芽糊精也起到了乳化作用，因此乳化剂的改变对包埋效果影响不大。包埋剂的复配比例在酪蛋白酸钠含量偏高效果较好，这在单因素实验中已经验证。通过正交实验得出最优条件:酪蛋白大豆一级油50%，酪蛋白酸钠2.5%，变性淀粉2.5%，乳化剂2.0%(单甘酯0.6%、糖酯1.4%)、麦芽糊精42.5%，加水配制物料浓度为40%。

2.5 验证实验

根据正交实验及方差分析，确定最优配方(以200g计):大豆一级油100g，酪蛋白酸钠5g，变性淀粉5g，单甘酯1.2g，蔗糖酯2.8g，麦芽糊精86.0g。将上述物质按1.2.1工艺条件配制浓度为40%乳浊液，进行喷雾干燥得到的大豆粉末油脂的包埋率为92.0%。通过正交实验确定的最优配方组成经验证，在包埋50%油脂含量的大豆一级油脂效果很好，适合进行放大实验和相关产品的开发。

表3 方差分析Table3 Variance analysis

3 结论

通过对单一包埋剂和包埋剂复配的研究，得出包埋剂通过复配提高了包埋效果，并确定包埋效果较好的包埋剂组合酪蛋白酸钠和变性淀粉;以乳化剂添加量、包埋剂添加量、乳化剂比例和包埋剂比例为影响因素进行正交实验分析，确定大豆粉末油脂最优配比为:大豆一级油50%，酪蛋白酸钠2.5%，变性淀粉2.5%，单甘酯0.6%、蔗糖酯1.4%、麦芽糊精42.5%，加水配制物料浓度为40%;通过最优配方和产品加工工艺条件生产出的大豆粉末油脂包埋率达到92%。

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