中老年配方乳粉功能油脂微胶囊特性研究

2020-09-03浙江科技学院乳制品研究院杭州310023贝因美婴童食品股份有限公司杭州310000

中国乳品工业 2020年7期

（1.浙江科技学院乳制品研究院，杭州310023；2.贝因美婴童食品股份有限公司，杭州310000）

黄熙莺1，储小军2，熊旺1，尉鑫欣1，王静静1，何光华2，肖功年1

0 引言

多不饱和脂肪酸（PUFAs）是中老年配方乳粉主要特征营养元素之一[1-3]，调配ω-6/ω-3比例的功能性油脂研究其功能意义显著。然而，PUFAs由于含较多不饱和双键易发生氧化失去生理功能，且一旦氧化易形成腐败气味和危害人体健康的小分子化合物，如醛、酮等，限制了其应用范围。微胶囊技术日益成为将许多营养保健品和风味成分输送到食品基质中的重要技术[4-7]，可改善成分的氧化稳定性同时提高功能可用性。近年来，中老年乳粉是脂肪酸较好的载体，据报道不同的ω-3和ω-6长链PUFAs对中老年的记忆功能有显著影响[8]，利用喷雾干燥法制备功能性油脂微胶囊，研究其性质为功能性油脂的开发提供理论基础。

1 实验

1.1 材料与试剂

DHA藻油（DHA≥40%）；花生四烯酸油脂（ARA≥40%）；乳清蛋白粉；麦芽糊精；大豆卵磷脂；阿拉伯胶（食品级）；溴化钾（光谱级）；37种脂肪酸甲酯混标；三氟化硼甲醇溶液（色谱级）；甲醇（色谱级）；其他试剂均为国产分析纯级。

1.2 仪器与设备

GC2014气相色谱仪，中国岛津企业管理有限公司；AH 100B高压均质机，ATS工业系统有限公司；ER-150实验型喷雾干燥机，上海易研实验设备有限公司；Nano-ZS激光粒度分布仪，中国Malvern仪器公司；DSH-50A-1水分测定仪，上海诺科仪器仪表有限公司；SU 1510扫描电子显微镜，日立高新技术公司；Nikon Ti-E倒置显微镜，上海尼康仪器有限公司；BLUKER V70红外光谱仪，布鲁克光谱仪器公司；204-F1差示扫描量热仪，德国Netzsch公司。

1.3 方法

1.3.1 功能性油脂的制备

根据气相色谱分析测定DHA、ARA的脂肪酸组成与质量分数，以及贝因美婴童食品股份有限公司指导制备出的功能性油脂。

1.3.2 油脂微胶囊的制备

按图1中工艺，以乳清蛋白和麦芽糊精为复合壁材，大豆卵磷脂为乳化剂，阿拉伯胶为稳定剂，采用喷雾干燥工艺制备功能性油脂微胶囊。

1.3.3 油脂微胶囊的理化指标测定

（1）微胶囊包埋率的测定。参照Mortaza等人方法[9]检测微胶囊包埋率。

（2）微胶囊含水率的测定。水分质量分数采用DSH-50A-1水分测定仪测定。

（3）微胶囊粒度的测定。微胶囊颗粒的粒径分布采用Malvern激光粒度分布仪测定。

（4）微胶囊过氧化值（POV）的测定。

参照国标GB 5009.227-2016食品安全国家标准食品中过氧化值的测定。

1.3.4 微胶囊微观结构的观察

（1）乳状液观察。利用倒置显微镜观察均匀平铺在载玻片上的乳状液。

（2）粉末观察。参照文献[9]观察其表面结构。

1.3.5 微胶囊傅里叶变换红外光谱分析

称取适量样品，加入溴化钾在研钵中研磨均匀，压片，于4 000～400 cm-1范围内进行红外扫描。

1.3.6 微胶囊热力学稳定性分析

参照Shahabudin等人方法[10]，将升温范围改为-20～220℃。

1.4 数据统计分析

所有实验重复3次，测定结果以±s表示，应用Origin（8.0）软件对试验数据进行处理与作图。

2 结果与分析

2.1 微胶囊理化指标的检验

实验制成的微胶囊根据SC/T 3505-2006鱼油微胶囊的标准进行评价，微胶囊在室温下呈白色粉末状，颗粒均匀，色泽一致，配置的悬浮液为乳白色，无明显异味。其理化性质如表1，其包封率为95.15%，含水率为3.86%＜5%，过氧化值为1.94 mmol/kg＜6 mmol/kg。在食品工业中，为确保产品在货架期内的表现出很好的热稳定性[11]，干燥固体粉末水分含量的最大限度是3%～4%，这有利于微胶囊产品的长期储藏。

表1 微胶囊理化指标

2.2 微胶囊微观结构的观察

2.2.1 Microscopy分析

在乳状液中，油滴粒径的大小是影响液滴聚结速度的一个重要因素。通常乳状液的粒径大小与稳定性成正比，油滴平均粒径越小，乳状液油水两相彼此分离并聚集所需的时间就越长，乳状液的稳定性越高。一般而言，粒径分散系数大于0.1表明微胶囊的多分散性，在0.1～0.25之间，表明微胶囊的粒径分布较窄，颗粒大小较为均匀，且窄分布的乳状液较宽分布的乳状液更为稳定[12]。实验室制备的乳状液在显微镜下粒径大小和分布情况如图2所示。

图2 微胶囊的倒置显微镜图

由图2可以看出，液滴呈完整脂肪球形态，大小主要集中在845.3 nm范围内，分散系数为0.209，说明乳液中粒子大小比较相近，乳液性质比较均一，乳液稳定性较好。

2.2.2 SEM分析

微胶囊的微观结构对其性质有很大的影响,例如微胶囊表面结构影响其流动性,而孔隙等则影响芯材的释放。图3为油脂微胶囊SEM图像。

图3 微胶囊粉末扫描电镜结果

由图3可以看出，微观结构显示为球形且表面光滑，没有孔隙的微粒，这与Mortaza等人研究结果相似[9]，这对于防止油脂氧化反应和油滴释放到颗粒表面是至关重要的。部分大小颗粒聚集在一起，这样的结构有利于提高微胶囊在水中的溶解性。

2.3 傅里叶变换红外光谱分析结果

采用FTIR对微胶囊进行表征，可以根据微胶囊前后芯材油脂特征峰的形状、位移和强度变化来判定微胶囊的形成。图4为功能性油脂微胶囊结构红外光谱。

图4 功能性油脂微胶囊结构红外光谱图

如图4（a）所示，空白微胶囊主要特征峰有在3 000～3 600cm-1处出现的强烈吸收峰，主要是乳清蛋白的N-H和麦芽糊精的-OH伸缩振动；在2 926cm-1附近有由饱和碳的C-H键的伸缩振动引起的窄峰，以及1 700-2 200 cm-1带由酰胺键中C＝O、N-H振动的特征吸收峰。而油脂富含不饱和脂肪酸酯，其FTIR图谱（图4（b））在3 010 cm-1、2 926 cm-1和2 855 cm-1、1 744 cm-1处有强弱不同的峰，分别由烯烃不饱和碳原子上的C-H键、饱和碳的C-H键、羰基C＝O伸缩振动引起的吸收峰；以及在720.72 cm-1处存在超过4个-CH2的变形振动，即油脂的碳链骨架振动峰[13]。微胶囊产品（图4（c））的光谱图上包含壁材和芯材的所有特征峰，只是油脂在3 010 cm-1和720.72 cm-1这两个振动吸收明显减弱，这也说明油脂被壁材包埋在内部，伸缩振动变得不明显。

2.4 热稳定性分析结果

图5 功能性油脂微胶囊的DSC图谱

差示扫描量热法作为一种热分析技术已被广泛应用，可用于研究物质的多晶型、物相转化、热分解,以及稳定性等。图5为功能性油脂微胶囊的DSC图谱。由图5可以看出，在升温过程中，微胶囊DSC曲线中有明显两个峰。在124.6℃时，出现第一个吸热峰，这可能是壁材中游离水的损失以及表面油的挥发造成的[14]；加热到187.8℃时，出现了第二个吸热峰，可能是微胶囊壁材开始分解[10]。微胶囊的包埋结构能有效的保护油脂，防止其氧化的原因可能是，在麦芽糊精作为基质壁材时，乳清蛋白不仅起到乳化剂和成膜剂的作用，在微胶囊壁结构形成过程中更与麦芽糊精形成了较强的氢键作用力，使微胶囊更为稳定[15]。