元宝枫油脂微胶囊加工技术参数的研究

秘英静，姚 澜，汪 旭，贾有青，李 哲

沈阳师范大学 粮食学院 (沈阳 110034)

元宝枫是中国特有树种，又名元宝槭、华北五角槭、色树、五角树、枫香树，为槭树科的落叶乔木，被称为“生命之树”。是纯天然、高营养的“药食两用”树种，其种仁含油率高达48%，元宝枫籽油维生素 E含量是棕榈油的近 8 倍，是花生油的 2.9 倍，不饱和脂肪酸高达92%，特别是神经酸含量可达6.2%，2011年3月22日元宝枫籽油被国家卫生部(现国家卫计委)批准作为新资源食品[1-4]。

近几年来，微胶囊技术被广泛应用于食品工业，用以保护食品成分，具有抗氧化、延缓食品变质、减少挥发性损失等[5]。微胶囊的制备方法有物理机械法、相分离法、凝聚反应法三大类[6]。喷雾干燥法是制备微胶囊过程中最常用的单元操作之一，具有干燥速度快、操作相对简便等特点。

研究人员通过微胶囊技术成功的对大豆胚芽油、核桃油、鱼油、红松子油等进行包埋[7]， 然而，利用喷雾干燥技术对元宝枫籽油进行微胶囊化的系统研究非常有限。本研究以元宝枫籽油为原料，通过喷雾干燥法制备微胶囊化粉末油脂。选择β-环糊精、大豆分离蛋白为壁材，在170 ℃下，考察了壁芯比、复配壁材比例、壁材浓度对粉末油脂包埋率的影响，采用正交试验获得最佳喷雾干燥条件。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

元宝枫籽，采摘于沈阳师范大学校园；β-环糊精、大豆分离蛋白、单硬脂酸甘油酯，工业级，上海彤晟化工科技有限公司；正己烷、石油醚，分析纯，天津市大茂化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

ZYJ908 型螺旋榨油机，江门市贝尔斯顿电器有限公司；DSY-9002型高速多功能粉碎机，四川巨子粉体设备有限公司；KY-D500型高剪切乳化分散机，聚铬机械设备有限公司；APV200型实验型高压均质机，上海纳洛捷生物科技有限公司；B-290型喷雾干燥机，归永电子科技有限公司；旋转蒸发仪，浙江环诺科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1元宝枫籽油的提取

采用超声辅助法提取元宝枫籽油，参考吴隆坤等[7]的方法,元宝枫籽经粉碎机粉碎后，于料液比2∶9(g/mL)，40 ℃下超声60 min，超声结束后，经抽滤泵抽滤，于(73±2) ℃下旋转蒸发，将蒸馏瓶中油脂收集备用。

1.3.2 微胶囊化元宝枫籽油的制备

选择β-环糊精、大豆分离蛋白作为壁材，将壁材在60 ℃下按复配壁材比例溶于无离子水中，搅拌均匀，在一定壁材浓度添加单硬脂酸甘油酯，搅拌均匀。在60 ℃条件下，将元宝枫籽油按一定的壁芯比缓慢滴加入溶液中，搅拌10 min左右，采用高速分散机将乳化液以14 000 r/min 处理5～8 min，得到初乳液，将初乳液在27～30 MPa 条件下均质2次，每次8～10 min，均质后于170 ℃下进行喷雾干燥[5-9]。

1.3.3元宝枫籽油粉末油脂包埋率测定

参考李福祥等[8]的方法。元宝枫籽油粉末油脂包埋率计算如下：

式中：H2为总含油量，%；H1为表面含油量，%。表面含油量用石油醚浸泡搅拌测得，总含油量选择超声震荡的方法测得。

1.3.4微胶囊化单因素试验

参照汪鸿的研究方法，将设备喷雾干燥条件定为进风温度170 ℃，出风温度80 ℃，通针设定1.0，压力0.1 MPa条件下，分别考察壁芯比(3∶1、4∶1、5∶1、6∶1、7∶1)、复配壁材比例(2∶1、3∶2、5∶4、1∶1、4∶5)壁材浓度(5∶1、6∶1、7∶1、8∶1、9∶1)对元宝枫籽油微胶囊包埋率的影响[10-15]。

1.3.5正交试验设计

在单因素试验的基础上，以元宝枫籽油微胶囊包埋率(Y)为指标，壁芯比(A)、壁材浓度(B)和复配壁材比例(C)为因素，进行三因素三水平正交试验，试验因素与水平见表1。

2 结果与讨论

2.1 单因素试验

2.1.1壁芯比对包埋率的影响

由图1可知：在壁材浓度7∶1，复配壁材比例3∶2，乳化剂单硬脂酸甘油酯添加量为2%，温度170 ℃下，在壁芯比3∶1～4∶1阶段，元宝枫籽油粉末油脂的包埋率呈先增加趋势，由于壁芯比增多，包埋率增大；在壁芯比3∶1～4∶1阶段，元宝枫籽油粉末油脂的包埋率呈先下降趋势，在相同壁材浓度下，元宝枫籽油含量减少时，油脂在乳化液中扩散的浓度太低，被包埋进入趋势的油脂含量降低，从而降低了包埋率。当增大元宝枫籽油浓度时，壁材浓度相对降低，壁材不足以包埋大部分的油脂，粉末油脂的表油增大，从而降低了包埋率。实验表明壁芯比最适因素水平为4∶1。

2.1.2复配壁材比例对包埋率的影响

由图2 可知，在壁芯比4∶1，壁材浓度7∶1，乳化剂添加量2%，进风温度170 ℃的条件下。在复配壁材比为2∶1～3∶2阶段，包埋率先增加的原因应该是大豆分离蛋白的增加，乳化液的黏度相对升高，壁材与芯材混合的效果较好，包埋率升高；在复配壁材比为3∶2～1∶1阶段随着大豆分离蛋白的继续增加，乳化液过于黏稠，油脂很难进入壁材的孔隙中，被包埋进入的相对减少，包埋率下降。其中在大豆分离蛋白添加量为β-环糊精的1.25倍时，乳化液过于黏稠，降低喷雾压力也无法进行喷雾干燥。粉末油脂的包埋率随大豆分离蛋白添加量的增多先增加后降低。

图1 壁芯比对元宝枫籽油微胶囊包埋率的影响

图2 复配壁材比例对元宝枫籽油微胶囊包埋率的影响

2.1.3壁材浓度对包埋率的影响

由图3可知，在壁芯比为4∶1，复配壁材比例为3∶2，乳化剂添加量为2%，进风温度170 ℃时，当壁材浓度为5∶1时，乳化液过于黏稠，进行喷雾干燥处理包埋率较低。当壁材浓度在6∶1～7∶1时，对包埋率有正向影响，当壁材浓度升至8∶1以下时，对包埋率有负向影响。较高的壁材浓度意味着液滴在短时间内迅速形成胶囊外壳，使元宝枫籽油无法扩散到颗粒外面，从而增大了包埋率，此外，浓度越大，黏度也相对增加，减少油脂分子的相对运动，包埋效果较好。壁材浓度越低，无离子水的浓度相对增大，水油难溶，油脂分子与壁材混合效果相对较差，故包埋效果不佳。

2.2 正交试验

由表2分析得R1>R3>R2,即壁芯比对元宝枫籽油微胶囊包埋率影响作用最大，其次是复配壁材比例，壁材浓度的影响作用最小。正交试验的最佳组合为A2B2C2，即壁芯比4∶1，复配壁材比例为3∶2，壁材浓度为7∶1，元宝枫籽油微胶囊包埋率为56.83%。

图3 壁材浓度对元宝枫籽油微胶囊包埋率的影响

表2 正交试验设计及结果分析

3 结论

本研究通过单因素试验确定了影响元宝枫籽油微胶囊制备的工艺条件，再通过正交试验明确了试验在170 ℃下的最优工艺条件为壁芯比4∶1，复配壁材比例为3∶2，壁材浓度为7∶1，此时元宝枫油脂微胶囊的包埋率为56.83%，是研究工艺条件的包埋率最优条件。