柑橘香精油的微胶囊包埋研究*
2016-01-19Researchonmicroencapsulationofcitrusessentialoil
Research on microencapsulation ofcitrus essentialoil
虞雯娉**张雨倩 钱 菲 刘明启 陈文伟***(中国计量学院生命科学学院,浙江杭州 310018)*基金项目:中国计量学院开放实验项目(201477)。**虞雯娉,女,1994年出生,中国计量学院食品质量与安全专业在读本科。陈文伟,通讯作者,E- mail:cwwh1@163.com.
柑橘香精油的微胶囊包埋研究*
Research on microencapsulation ofcitrus essentialoil
虞雯娉**张雨倩钱菲刘明启陈文伟***
(中国计量学院生命科学学院,浙江杭州310018)
*基金项目:中国计量学院开放实验项目(201477)。
**虞雯娉,女,1994年出生,中国计量学院食品质量与安全专业在读本科。
陈文伟,通讯作者,E- mail:cwwh1@163.com.
柑橘香精油是一种冷榨法提取的柑橘皮精油,是柑橘加工的重要副产品,广泛应用于饮料、食品、牙膏、肥皂、去污剂、香水和美容用品等的生产。但柑橘香精油难溶于水,很难和其他食品材料均匀地混合在一起,且含不饱和脂肪酸,容易氧化酸败,采用微胶囊技术可以解决上述问题。微胶囊技术是一种用成膜材料把固体、液体或气体包覆,使其形成微小粒子的技术,应用广泛。微胶囊化的优点是可以最大限度地保存芯材物质的活性,减少外界不良因素的影响,控制芯材的释放,改善芯材的可操作性能。
本研究以柑橘香精油为原料,通过喷雾干燥技术将其微胶囊化,以达到扩大应用范围的目的,为柑橘的综合利用提供试验和技术参考。
1 材料和方法
1.1材料
柑橘香精油,自制;明胶、阿拉伯树胶、单甘酯,上海化学试剂有限公司;麦芽糊精、β-环糊精,西王药业有限公司;蔗糖、葡萄糖、乳糖,食
品级;正己烷、石油醚,均为分析纯。
1.2主要仪器和设备
PL403电子天平,梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;TS- 110X30水浴摇床,上海天成实验仪器有限公司;SRH60- 70实验型均质机,上海弗鲁克流体机械制造有限公司;SY- 6000型高速喷雾干燥机,上海世远生物设备工程有限公司;DGG- 9140B电热恒温鼓风干燥箱,上海泰信实验仪器有限公司。
1.3工艺流程
壁材溶液+乳化剂、柑橘香精油→均质乳化→乳化液→喷雾干燥→微胶囊产品
称取一定量的壁材和水,加入一定量的柑橘香精油和乳化剂,搅拌均匀,均质机均质制备乳液,进行喷雾干燥,收集产物并测定包埋率。
1.4包埋率的测定
1.4.1表面油的测定
称1.000 g的微胶囊样品于100 mL离心管中,加入20 mL石油醚振荡5 min,过滤并收集滤液,用30 mL石油醚清洗3次。合并滤液后测定,每个样品重复3次。
1.4.2总油的测定
称1.000 g的微胶囊样品于100 mL三角瓶中,加入20 mL沸水溶解样品,20 mL正己烷萃取,重复2次,合并萃取液后测定,每个样品重复3次。微胶囊包埋率按下式计算:式中:η——微胶囊包埋率,%;
m1——微胶囊表面油含量,g;
m——微胶囊总油含量,g。
2 结果与分析
2.1壁材种类对包埋率的影响
分别以明胶+蔗糖、阿拉伯胶+蔗糖、阿拉伯胶+β-环糊精、阿拉伯胶+麦芽糊精、阿拉伯胶+乳糖和阿拉伯胶+葡萄糖为壁材,壁材浓度15%,芯壁比3∶2,乳化剂蒸馏单甘酯添加量15%,喷雾干燥工艺为进风温度200℃,进料流量50 mL/min。研究壁材种类对柑橘香精油包埋率的影响,结果见表1。
表1 不同复合壁材对包埋率的影响
由表1可知,阿拉伯胶的效果优于明胶,具有较高的可溶性、成膜性、乳化性;麦芽糊精虽然乳化能力和成膜能力差,但溶解度高且使用效果较好。喷雾干燥形成的微胶囊产品,最好具有脂肪和糖嵌入式的物理性质。因此,选择阿拉伯树胶、麦芽糊精和蔗糖为复合壁材的材料。
2.2壁材比对包埋率的影响
以阿拉伯树胶+麦芽糊精+蔗糖为壁材,壁材浓度15%,芯壁比1:2,乳化剂蒸馏单甘酯添加量15%,喷雾干燥工艺为进风温度200℃,进料流量50 mL/min,研究壁材比对柑橘香精油包埋率的影响,结果见图1。
图1 壁材比对包埋率的影响
由图1可知,包埋率随着阿拉伯胶的比例增高和麦芽糊精比例下降而下降,当阿拉伯树胶+麦芽糊精+蔗糖的比例为6:2:2时,包埋效果最好。这是由于阿拉伯胶含量越高,乳状液的黏度就越大,使得水分子与油分子之间分散和接触不充分,无法混合均匀,导致晶粒尺寸比较大,喷雾干燥效果受到影响。
2.3壁材浓度对包埋率的影响
以阿拉伯树胶+麦芽糊精+蔗糖为壁材(6:2:2),芯壁比1:2,乳化剂蒸馏单甘酯添加量15%,喷雾干燥工艺为进风温度200℃,进料流量50 mL/min,研究壁材浓度对柑橘香精油包埋率的影响,结果见图2。
图2 壁材浓度对包埋率的影响
由图2可知,壁材浓度为20%时,微胶囊产品的包埋率最高。其后,随壁材浓度的增大,包埋率反而减小。壁材浓度过低,会导致表面油含量增加从而包埋率减小;壁材浓度过高,会导致乳化液黏度增大,使得水分子与油分子之间的分散和接触无法充分混合均匀,晶粒尺寸比较大,致使包埋率降低。
以壁材阿拉伯树胶+麦芽糊精+蔗糖(6:2:2)浓度为15%,乳化剂蒸馏单甘酯添加量15%,喷雾干燥工艺为进风温度200℃,进料流量50 mL/min,研究芯壁比对柑橘香精油包埋率的影响,结果见图3。
图3 芯壁比对包埋率的影响
由图3可知,随着芯材比例的升高,柑橘香精油微胶囊产品的包埋率先上升后下降。主要是因为柑橘香精油太多时,壁材不能完全包埋柑橘香精油,表面油含量很高,导致包埋率降低。因此,确定最佳的芯壁比为1:2。
2.5乳化剂添加量对包埋率的影响
以壁材阿拉伯树胶+麦芽糊精+蔗糖(6:2:2)浓度为20%,芯壁比1:2,喷雾干燥工艺为进风温度200℃,进料流量50 mL/min,研究乳化剂添加量对柑橘香精油包埋率的影响,结果见图4。
图4 乳化剂添加量对包埋率的影响
为了提高微胶囊产品的包埋效果,添加乳化剂是必要的,但乳化剂太多会使乳液黏度过高,会导致粘壁情况,影响喷雾干燥的效果,致使包埋率下降。因此,确定最佳的乳化剂添加量为10%。
2.2 两组孕产妇产期并发症比较 观察组孕产妇妊娠期糖尿病发病率为3.15%,对照组为4.69%,两组差异无统计学意义(P>0.05);观察组巨大儿出生率6.91%显著低于对照组10.7%,妊娠期高血压发生率2.95%显著低于对照组7.31%,差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。
2.6进风温度对包埋率的影响
以壁材阿拉伯树胶+麦芽糊精+蔗糖(6:2:2)浓度为20%,芯壁比1:2,乳化剂蒸馏单甘酯添加量10%,进料流量为50 mL/min,研究进风温度对柑橘香精油包埋率的影响,结果见图5。
图5 进风温度对包埋率的影响
由图5可知,较高的进风温度可提高产品的包埋率,但过高的进风温度会导致包埋率下降。当进风温度较低时,颗粒的烘干是不完整的,产品微胶囊的水分含量较高,大颗粒易被胶粘在塔壁和管道上,只有小颗粒被收集,导致包埋率较低。适当的进风温度可提高包埋率,这是由于在此进风温度下,能缩短产品颗粒的恒速干燥阶段,更迅速地使水雾化后的油滴表面形成结构紧凑的微胶囊,促进玻璃体的形成,因而有利于芯材的保留。但进风温度过高时,水分蒸发过快,会使壁结构松散,使芯材料容易损坏,导致微胶囊化效率及产品贮存的稳定性降低,对产品的质量不利。因此,确定最佳的进风温度为200℃。
2.7进料流量对包埋率的影响
以壁材阿拉伯树胶+麦芽糊精+蔗糖(6:2:2)浓度为20%,芯壁比1:2,乳化剂蒸馏单甘酯添加量10%,进风温度200℃,研究进料流量对柑橘香精油包埋率的影响,结果见图6。
图6 进料流量对埋率的影响
由图6可知,随着进料流量的升
高,柑橘香精油微胶囊产品的包埋率先上升后下降。主要是因为进料流量过低会影响产品的产率,进料流量过高又会导致挂壁现象。因此,确定最佳的进料流量40mL/min。
3 结论
柑橘香精油是柑橘加工的重要副产品,但难溶于水且易氧化酸败。研究喷雾干燥法对柑橘香精油的微胶囊化效果,通过试验,确定复合壁材组成为阿拉伯胶+麦芽糊精+蔗糖,柑橘香精油的最佳微胶囊包埋工艺为:壁材比6:2:2,壁材浓度20%,芯壁比1:2,乳化剂添加量10%,进料流量40 mL/min,进风温度180℃,此条件下所得微胶囊包埋率为60.1%。
参考文献
[1]王宝琴,徐泽平.微胶囊化粉末油脂制品的技术研究[J].粮油加工,2010(7):8-11.
[2]吴克刚,余纲哲,柴向华,等.油脂喷雾干燥微胶囊化的研究[J].食品科学,1998,19(1):34-37.
[3]王俊强,顾震,马天贵,等.微胶囊壁材的选择及其在食品工业中的应用[J].江西科学,2008,26(2):242-247.
[4]SHAHIDI F,Han X Q. Encapsulation of Food Ingredients [J]. Critical Review in Food Science and Nutrition,1993,33(6):501- 547.
[5]王家良,王永斌,陈龙.八角油树脂微胶囊的制备[J].中国粮油学报,2008,23(3):107-110.
[6]吴雪,张少英.姜油树脂的微胶囊化研究[J].粮油加工与食品机械,2001(5):102-135.
[7]黄泽元,徐群英.奶油香精微胶囊研究[J].食品与机械, 1999(5):34-56.
[8]谢良,许时婴,王璋,等.用扫描电镜(SEM)研究微胶囊化茴香油的超微结构[J].中国调味品,1999(12):87-102.
YUWenping**ZHANGYuqian QIANFei LIUMingqi CHENWenwei***
(College oflife science,China Jilianguniversity,Zhejiang Hangzhou 310018,China)
摘要由于柑橘香精油难溶于水且易氧化酸败,因此对其微胶囊包埋工艺进行了研究。通过试验,确定了复合壁材组成为阿拉伯胶、麦芽糊精和蔗糖,并考察了壁材比、壁材浓度、芯壁比、乳化剂添加量、进料流量和进风温度对柑橘香精油微胶囊包埋率的影响,最终确定柑橘香精油的最佳微胶囊包埋工艺为:壁材比6:2:2,壁材浓度20%,芯壁比1:2,乳化剂添加量10%,进料流量40 mL/min,进风温度180℃,此条件下的微胶囊包埋率为60.1%。
关键词柑橘香精油;微胶囊;喷雾干燥法
AbstractThe spray- dryingwas used toembed the citrus essential oil intocertain materials. Bycomparison, it was determined Arabic gum, maltodextrin and sucrose as a composite wall material. After observing the effects of wall material ratio, concentration ofwall material , core wall ratio, emulsifier dosage, chargingrate and the inlet air temperature on the citrus essential oil micro- capsule embeddingrate, results showed that the best wall material was 6:2:2, wall material concentration was 20%, core wall ratio was 1:2, emulsifier dosage was 10%,charging rate was 40 ml/min, the air inlet temperature was 180℃. The embeddingrate obtained under the above conditions was 60.1%
Keywordscitrus essential oil;microencapsulation;spray- drying
收稿日期:2014- 12- 10
DOI:10.3969/j.issn.1673- 6044.2015.01.011
文章编号:1673- 6044(2015)01- 0032- 03
文献标识码:A
中图分类号:TS225.1+9