微胶囊陈皮软糖的制备和工艺研究

张 岩， 吴继军， 徐玉娟

(广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所/广东省农产品加工公共实验室，广东广州 510610)

微胶囊陈皮软糖的制备和工艺研究

张 岩， 吴继军， 徐玉娟

(广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所/广东省农产品加工公共实验室，广东广州 510610)

研究了柑橘精油微胶囊化及陈皮软糖的制备，通过显微镜、流变仪、粒度仪等检测柑橘精油的胶囊化效果.选择不同壁材浓度、芯材与壁材比、进风温度对喷雾干燥的柑橘精油微胶囊化的生产工艺进行研究.结果表明，采用质量分数为25%的改性淀粉乳状液，芯材与壁材比为1∶1.5，进风温度为150℃，出口温度为75℃，所得柑橘精油微胶囊效果较好.按配方制备的陈皮软糖口味纯正，贮藏稳定性好.

柑橘精油;微胶囊;喷雾干燥;柠檬烯

在欧美等发达国家，人们更多的关注在食品中采用纯天然的风味配料或活性物质，并且希望食物具有良好的贮存性能.陈皮软糖是以陈皮特有香味为特征的糖果，要求加入的香精香气强烈，扩散性好，同时又具有良好的持久性.芸香科柑桔果皮、种子中含有的柠檬苦素(limonin)及其类似物属三萜类物质，这类黄酮类物质的抗癌与保健的功效越来越受到人们的重视.大量的动物实验表明，柠檬苦素类化合物可以抑制由化学物质引起的肝癌、小肠癌、皮肤癌、结肠癌、乳腺癌和胃癌等症.因此本实验利用乳化包埋法和喷雾干燥技术制备微胶囊化柑橘油［1－3］用胶囊化香精，在加香温度较高(80 ～90℃)时，香精受到保护，而在高温条件下，胶囊破裂释放出香精，这样就可减少香精的分解损失或被破坏，且在咀嚼过程中香味保持长久，并可提高糖果的品质.通过柑橘精油的微胶囊颗粒的制备［4－5］，将其用于陈皮软糖制备过程的加香环节，传统的煮糖工艺过程得到简化.

1 材料与方法

1.1 材料

柑橘油;变性淀粉A，杭州普罗星厂;白砂糖;淀粉糖浆，广州双桥厂;变性淀粉B，国民淀粉;柠檬酸(食品级).

1.2 设备与仪器

电子天平，上海精密科学仪器有限公司;电热恒温水槽，河南科学仪器有限公司;GYB6O型均质机，上海东华高压均质机厂;BUCHI型喷雾干燥设备，瑞士BUCHI公司上海代理有限公司;Mastersizer激光粒度仪，德国新帕泰克有限公司;GC－MS气质联用仪，安捷伦广州代理公司;扫描电镜，上海医疗器械厂;显微镜，上海精密科学仪器有限公司;AR1500型流变仪，美国TA公司上海代理公司.

1.3 工艺流程

1.3.1 微胶囊陈皮软糖的制备

1)微胶囊陈皮香精粉末的制备.壁材溶解→混合液→加柑橘油→初乳化→均质→喷雾干燥→微胶囊陈皮香精粉末→(进一步测定，加入软糖制备溶液).

2)微胶囊陈皮软糖的制备.白砂糖、淀粉糖浆、变性淀粉、水→煮糖→停止加热→混合(调酸、调香)干燥→成型→切分→包装→成品.

1.3.2 操作要点

1)香精粉末的制备过程.按照实验配方要求的量将壁材溶解到恒温55℃的蒸馏水中，搅拌直至充分溶解;在配制的变性淀粉溶液中逐滴加入柑橘油，然后加入到均质机中，以获得稳定的柑橘油微胶囊化乳状液;将所制备乳状液进行喷雾干燥，以使囊膜固化并最终得到被包覆的柑橘油物质微胶囊化的柑橘香精粉;GC－MS测定微胶囊的稳定性;加入陈皮软糖煮糖工艺进行调香.

2)软糖制备过程.将变性淀粉乳液投入夹层锅中，不断加热搅拌淀粉乳液使其糊化形成透明凝胶体;混合蔗糖、葡萄糖浆，加热并蒸发到所需固形物含量，加酸、色素及调香(加入微胶囊陈皮香精粉末)，倒入大方盘中置于鼓风干燥箱或恒温室，于45～50℃干燥24～48 h，至所需软糖水分含量成型后再切割包装成品.

1.4 实验方法

1.4.1 喷雾干燥

将制备好的乳状液按照设定的进料流量、进风温度、出风温度进行喷雾干燥，收集产品进行测定.通过光学显微镜检测喷雾干燥后微胶囊颗粒大小，可检测直径范围在数微米以上.

1.4.2 不同固形物浓度乳状液的剪切黏度的测定

采用AR1500流变仪测定，使用40 mm的平板系统，平行板间隙为59 μm，剪切速率从0～ 200 r/s，测定喷雾干燥前固形物质量分数为10%，17%，25%，33%，35%的乳状液在20℃下的流变性.测定样品一次一换，每组数据平行测定3次，取平均值.

1.4.3 微胶囊平均粒径及喷雾干燥前乳化液的粒径分布测定

颗粒的粒径和粒径分布用Mastersizer激光粒度分布仪测定.其包装密度、真密度、Hausnerratio、堆积角、流动系数、流出速度(bin-flow)及压缩度分别按文献［6］方法测定.

1.4.4 壁材的选择及柑橘精油微胶囊化工艺的确定

根据制备的柑橘精油微胶囊产品必须满足一定的工艺环节要求来选择壁材.选定芯材与壁材比例、固形物浓度、进风温度、出风温度等对微胶囊产品影响显著的因素进行研究，确定柑橘精油微胶囊化工艺.

1.4.5 产品性能分析

通过扫描电镜、GC－MS气质联用仪对保存实验产品性能进行分析.

1)电镜观察.采用扫描电镜(SEM)观察胶嚢膜内外表面结构.先将样品微胶嚢颗粒在真空下镀金5 min后，用电子扫描显微镜观察其外观结构.

2)光学显微镜观察.取少许微胶囊化产品制成玻片，用相衬显微镜于600倍条件下观察产品的颗粒形状与表面结构，及微胶囊颗粒于分散介质下的形态，并对视野内颗粒进行照相拍照.

3)香气评价.取经实验现制得的微胶囊化柑橘精油与在室温下密封保存一年后的柑橘精油微胶囊产品，分别萃取两种产品的柑橘精油，采用GC－MS气质联用仪对油相成分进行分析，比较结果.

4)陈皮风味软糖的质量检测及热稳定性分析.按陈皮软糖的配方及工艺流程加入微胶囊化柑橘香精粉末制备陈皮软糖.按GB9678.1—2003表1标准检测产品质量.

贮藏热稳定性.把软糖样品分别整齐摆放在可以存放2.5 kg糖果的纸箱内，同一种类5层整齐叠放，保持通风，温度保持在30℃.每隔1个月统计下边4层的严重变形软糖占糖果总数的百分比.严重变形标准定义为:软糖横断面高度小于等于糖果原横断面高度的75%.

2 结果与讨论

2.1 壁材的选择

将制备的柑橘精油微胶囊，用于陈皮软糖调香的水包油的乳液中.传统的阿拉伯胶、变性淀粉等壁材效果好，但阿拉伯胶价格高、黏度大，运用在喷雾干燥上的经济性较差.综合微胶囊粉末干燥速度与喷雾干燥能耗，微胶囊粉末在糖液中的再分散能力与调香环节，辛烯基琥珀酸酯淀粉可起到保护芯材及乳化的双重作用.乳化液中辛烯基琥珀酸酯淀粉大都吸附在油及水界面上，当喷雾干燥时可立即在芯材表面凝聚固化，包埋效率高［7］.选用辛烯基琥珀酸酯淀粉为柑橘精油微胶囊壁材.

2.2 固形物浓度对柑橘精油微胶囊化的影响

在壁材与芯材配成的乳状液中，即喷雾干燥前乳状液的总固形物含量的高低，会影响喷雾干燥的速度和微胶囊囊壁形成的速度，从而影响微胶囊产品品质.乳状液中的固形物浓度越高，浆液的黏滞性大，降低喷雾干燥效率，易给喷雾干燥造成困难，会影响干燥产品的品质;固形物浓度过低，产品水分含量大，喷雾干燥的耗能就会加大，增加生产成本.本研究选定乳状液固形物的质量分数分别为10%，17%，25%，33%，35%，考察喷雾干燥前不同固形物浓度乳状液的流变性(图1).从图1可以得出，黏度随剪切速率的增加而减小，当剪切速率上升至7 r·s－1左右时，黏度变化趋于平缓.由于乳状液固形物黏度较低，不同乳状液黏度都在0.03 Pa·s以下，选择质量分数为17%，25%，33%的乳状液固形物进一步分析粒径分布，确定最适的固形物浓度.

图1 喷雾干燥前不同固形物浓度乳状液的流变性Fig.1 Rheology flow test of different concentrated emulsion for fog-dried spraying

在柑橘精油与糖溶液体系中，柑橘油在一定短期间内均一化，必须细微化，体系才稳定，才能保证软糖的品质.将质量分数为17%，33%，25%的3种壁材乳化液进行粒子直径及分布状态分析，考察喷雾干燥前乳化液的粒径分布［8］，见图2.从粒径图可以得出，乳状液经强烈均质后可形成0.8～7.0 μm的细微化粒子的油滴球，使形成的乳状液稳定.质量分数为25%淀粉粒径分布较好.质量分数为33%的乳状液，在显微镜下淀粉大分子的存在较多，反映壁材浓度偏高.由于乳状液的稳定性与乳状液粒径的分布有着直接的关系，一般产品粒度小，则形成的乳化液乳化状态好，芯材的微粒分散更小、更均匀.淀粉质量分数为17%的乳状液，粒度较淀粉质量分数为25%大些.普遍认为壁材所占比例越大芯材所占的比例越小，包埋的效果也越好，也易于高温煮糖保护柑橘油中的活性成分，形成稳定的乳状液.综合考虑，选取壁材质量分数为25%的乳状液［9－10］.

图2 喷雾干燥前乳化液的粒径分布Fig.2 Particle sized distribution of microencapsulated citrus oil

2.3 芯材与壁材比例对柑橘精油微胶囊化的影响

在喷雾干燥制备微胶囊化柑橘精油的工艺中，芯材添加量与微胶囊产品的品质直接相关，糖是以香味为重点的糖果，要求在咀嚼过程中香味保持长久.芯材添加量过少，则壁材浪费;芯材的添加量过多，加香温度都较高(80～90℃)，柑橘精油香味易散失，影响糖的品质.因此据文献选定芯材与壁材的质量比分别为 1∶1.5(a)、1∶2(b)、1∶2.5(c)、1∶3、1∶3.5，通过观察不同固形物浓度喷雾干燥后的显微镜图［11］(图3).对比柑橘精油微胶囊的扫描电镜图(图4)［7］，选择合适的芯材与壁材比为 1∶1.5(图3(a)).

2.4 进风温度对微胶囊化效果的影响

喷雾干燥微胶囊与冷冻干燥微胶囊的区别，在于前者所得微胶囊颗粒结构易出现黏结现象，对微胶囊制品的质量有一定影响.喷雾干燥微胶囊造粒是将包埋好的乳化液在喷雾干燥室内将水分瞬间蒸发去除，促使壁膜固化而造粒.由于过高的进风温度会使水分散失过快，使已成型的微胶囊发生破裂，或黏结在一起.降低进风温度，可防止芯材的挥发和损失，保持粒子结构完整.但是，进风温度过低时，产品干燥速度过慢，致使产品水分含量增加，喷雾干燥塔能耗大，同时，过高的水分也不利于产品的保存.选取进风温度为140～160℃，而140℃喷雾干燥塔壁黏壁较多［12］，160℃喷雾干燥胶囊黏结在一起.实验结果表明，进风温度在150℃时比较适宜，可提高喷雾干燥效率，提高产品包埋度［13］.

图3 不同固形物浓度喷雾干燥后的显微镜图Fig.3 Microscope diagram of fog-dried spraying on different concentrated emulsion

图4 柑橘精油微胶囊的扫描电镜Fig.4 SEC micrographs of spray dried microencapsulated citrus oil paricles

2.5 陈皮风味软糖的制备及柑橘精油微胶囊贮藏稳定性

采用GC－MS气质联用仪分析，发现在柑橘精油贮藏过程中香气成分损失较小.采用GC－MS气质联用仪对现制得的和在室温下贮藏一年后的柑橘精油微胶囊产品进行固相微萃取，从而对油相成分进行分析.贮藏一年的和现制备的微胶囊柑橘精油产品中的油相成分GC－MS分析总离子流图，见图5.由图5(a)、(b)比较得到，贮藏期间柑橘精油微胶囊稳定性较好.微胶囊具有保护芯材物质，使其免受环境中温度、氧、紫外线等影响的作用［14－15］.柑橘精油的主要香气成分是萜类物质中的柠檬烯等类物质，贮藏一年，柑橘萜油发生氧化反应近13.6%.原因可能是产品在贮藏期间柑橘油从内渗透到微胶囊表面挥发而致.

图5 微胶囊柑橘精油产品中的油相成分GC－MS分析总离子流图Fig.5 GC－MS analysis total ion chromatogram of microencapsulated citrus oil

随着淀粉胶体溶液在带有搅拌器的夹层锅中不断加热糊化成透明凝胶体，混合白砂糖及葡萄糖浆，熬糖至适当糖度(水分含量小于30%)，然后停止加热，加香精(柑橘精油微胶囊产品)、色素、酸，烘干至一定含水量(水分含量14%左右)即得到陈皮软糖［16］.陈皮软糖基本配方，见表1.适当的硬度和黏着性能产生良好的咀嚼感，柑橘精油微胶囊能够在软糖的咀嚼下，释放出香味［17］，提升软糖品质［18］.柑橘精油微胶囊于分散介质下的显微照，见图6.经对比选择添加0.6‰柑橘精油微胶囊产品，得到的陈皮软糖较适口，香味纯正.从软糖贮藏6个月的变形率可以看出，变形率保持在5%以下，所以认为，添加柑橘精油微胶囊产品软糖的抗变形能力较好.

表1 陈皮软糖基本配方Tab.1 Basic formula for soft candy

图6 柑橘精油微胶囊于分散介质下的显微照Fig.6 Microscope diagram of microencapsulated citrus oil in disappeared media

陈皮软糖产品质量要求.

感官指标，色泽、光泽一致;组织状态，致密均匀、弹性好、韧性佳、无杂质、无气泡;风味，质地柔韧、香味纯正.

理化性质:砷 ＜0.5 mg/kg，铜 ＜5.0 mg/kg，铅＜0.3 mg/kg，亚硫酸盐 ＜10 mg/kg.

微生物指标:细菌总数＜10 CFU/g，大肠杆菌＜30 MPN/100 g，致病菌不得检出［19］.

3 结论

1)变性淀粉(辛烯基琥珀酸酯淀粉)是一种优异壁材，适用于柑橘萜油微胶囊的制备，在软糖调香的水包油的乳液中有着重要的作用.通过对喷雾干燥精油微胶囊化生产工艺的微胶囊包埋影响因素(壁材的浓度、芯材与壁材比、进风温度)的分析，用变性淀粉质量分数为25%的乳状液，芯材与壁材比为1∶1.5，进风温度为150℃，得到的柑橘精油微胶囊稳定性较好［20］.

2)确定了陈皮软糖的调香配方及生产工艺配方.陈皮软糖配方:白砂糖50%，淀粉糖浆40%，变性淀粉16%，柠檬酸1.05%，香精粉末0.6‰，色素适量.制备的陈皮软糖质地柔韧、香味纯正，室温下无真空包装条件下储存6个月样品不吸潮，贮藏稳定性好，符合国家卫生标准的规定.

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(责任编辑:叶红波)

Research on Microcapsulative Citrus Oil Soft Candies

ZHANG Yan， WU Ji-jun， XU Yu-juan
(Sericulture and Farm Produce Processing Research Institute/Guangdong Open Acess Laboratory of Agricultural Product Processing，Guangdong Academy of Agricultural Sciences，Guangzhou 510610，China)

The preparation of enmicrocapsulated citrus oil soft candies by spray-dried method process and the effect of microcapsulation were investigated.The effect of covering materials concentration，ratio of middle materials and covering materials entering temperature on product quality was studied.The results showed that the optimized conditions were modified starch of 25%，the ratio of core to wall material of 1∶1.5，entering wind temperature of 150℃，outlet temperature of 75℃.The microcapsulated citrus oil soft candies showed good taste and high stability during storage.

citrus oil;microcapsule;spray drying;limonene

TS246.5

A

1671-1513(2012)02-0052-06

2011-10-21

广东省现代农业产业技术体系建设专项项目(岭南水果加工);粤港关键领域重点突破项目(2007A020901004).

张 岩，女，助理研究员，主要从事农产品加工方面的研究.