羊肉风味料微胶囊制备工艺优化

布威佐合热·艾科热木，王德萍，敬思群,2*，王晓芸

(1.新疆大学 生命科学与技术学院，乌鲁木齐 830046；2.韶关学院 英东食品科学与工程学院，广东 韶关 512005；3.新疆阿尔曼清真食品工业集团有限公司，乌鲁木齐 830046)

烤包子是新疆各民族最喜欢吃的美食之一，烤包子的加工主要基于小型家庭作坊，存在不能长时间存放和卫生方面的问题。近几年来，用速冻技术解决了一些不能远距离配送、不能长时间保存、贮藏和运输过程中产生食品变质等问题。但带馅料的速冻食品在保藏过程中易发生萎缩开裂、风味减退，馅料的香气也不易保持[1]。因此，选择微胶囊化技术解决食物产业中材料储存和生产过程中经常出现的疑难问题。微胶囊技术能最大程度地保留原有食品的风味和营养价值。微胶囊化可以掩盖不良气味[2-3]，降低挥发性[4]，减少营养物质的损失，有利于食品的生产。王露茜等[5]通过使用复凝聚法制备牛肉风味料微胶囊，结果发现，制备的微胶囊有效地掩饰了牛肉美拉德反应所产生的不良气味。刘楠楠等[6]通过复凝聚法结合喷雾干燥法制备葱油香精微胶囊。贾新超等[7]制备番茄红素微粒产品，所得到的产品稳定性更高。此外，许琳琳等[8]对利用复凝聚法制备精油微胶囊实例进行了总结，董潇等[9]采用葡萄籽油制备了微胶囊。微胶囊技术作为一种食品生产过程中新的方式在各个国家广泛应用[10]，在海内外也越来越引起人们的兴趣和重视，变成现代食物生产领域新的高科技技术之一。

本文选择合适的壁材，结合复凝聚法制作羊肉风味料微胶囊。目前，对羊肉风味料微胶囊化的试验研究并不多，而且缺少符合食品工业生产要求的工艺条件。研制微胶囊常采用的方法是复凝聚法[11-12]，它用于多种物质的微胶囊化[13-14]，具有良好的控制释放特性[15]。此反应将两种复合壁材混合溶解后，通过调节体系的pH值、壁材比、芯壁比、甲醛添加量等条件，便可得到最佳的制作微胶囊的条件。该研究选择明胶和海藻酸钠作为壁材，利用复凝聚法对羊肉风味料进行包埋。通过HS-SPME-GC-MS分析羊肉(肥肉)、羊肉风味料、羊肉风味料微胶囊的特征风味成分。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

海藻酸钠：天津市盛奥化学试剂有限公司；羊尾巴油：市售；甲醛溶液：成都市科龙化工试剂厂；明胶：天津市光复精细化工研究所。

7890B-5977A气相色谱-质谱联用仪 美国Agilent Technologies公司；匀浆机 金坛市医疗仪器厂；真空冷冻干燥机 北京博医康实验仪器有限公司；旋转蒸发仪 德国IKA公司。

1.2 试验方法

1.2.1 羊肉风味料的制备

参照国家授权发明专利[16]和李聪等[17]的方法制备羊肉风味料。工艺流程：

1.2.2 羊肉风味料微胶囊的制备

以壁材和羊肉风味料为原料，制备羊肉风味料微胶囊。工艺流程：

1.3 羊肉风味料微胶囊制备工艺优化

1.3.1 羊肉风味料微胶囊单因素试验

固定芯壁比1∶1，壁材比1∶1，甲醛添加量5 mL，考察不同pH(2.8，3.1，3.4，3.7，4.0)对羊肉风味料微胶囊包埋率的影响。

固定pH 3.4，芯壁比1∶1，甲醛添加量5 mL，考察不同壁材比(3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3)对羊肉风味料微胶囊包埋率的影响。

固定pH 3.4，壁材比1∶1，甲醛添加量5 mL，考察不同芯壁比(3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3)对羊肉风味料微胶囊包埋率的影响。

固定pH 3.4，壁材比1∶1，芯壁比1∶1，考察不同甲醛添加量(3，4，5，6，7 mL)对羊肉风味料微胶囊包埋率的影响。

1.3.2 羊肉风味料微胶囊制备正交优化试验

根据单因素试验结果，以包埋率作为考察指标，对pH、壁材比、芯壁比和甲醛添加量4个因素进行L9(34)正交优化试验，见表1。

表1 L9(34)正交优化试验设计表Table 1 The factors and levels table of L9(34) orthogonal experiment

1.4 分析测定

1.4.1 包埋率的测定

称取一定量的羊肉风味料微胶囊，加入20 mL石油醚，取滤液，再加入10 mL石油醚，除水，浓缩后称重，质量记为m1。再称取一定量的羊肉风味料微胶囊，加入10 mL 60 ℃的蒸馏水，再加入45 mL的混合液(乙醇∶乙醚∶石油醚为4∶2∶3)，萃取后，取上层溶液除水，浓缩后称重，质量记为m2。

1.4.2 微胶囊粒径分析

将在最优组合条件下得到的微胶囊制成载玻片，在显微镜下观察其粒径分布，选取粒径分布范围数量最多的作为粒径值。

1.4.3 风味分析

固相微萃取：根据Romeo等[18]的方法将5 g的样品放入顶空瓶中，并在40 ℃的条件下恒温30 min，然后将老化好的SPME针头插入其中并萃取，30 min后取出萃取头，再插入GC-MS进样口中，解吸5 min，拔出萃取头。

GC-MS条件：按照荣建华等[19]的方法，色谱柱HP-5MS，进样口温度260 ℃，初温40 ℃，保持10 min，流速为1.33 mL/min，以5 ℃/min的速率升温到200 ℃，然后升至250 ℃，速率为20 ℃/min，保持5 min，接口温度280 ℃，扫描范围30～550 amu。

2 结果与分析

2.1 pH对羊肉风味料微胶囊包埋率的影响

由图1可知，随着pH值的增加，羊肉风味料微胶囊的包埋率先缓慢上升再下降。pH值在3.7时，包埋率最高，为83.72%。

图1 pH对羊肉风味料微胶囊包埋率的影响 Fig.1 Effect of pH value on the embedding rates of mutton flavoring microcapsules

2.2 壁材比对羊肉风味料微胶囊包埋率的影响

由图2可知，随着明胶比例的增加，羊肉风味料微胶囊的包埋率先缓慢上升再下降。壁材比为1∶1时，包埋率最高，为83.88%。

图2 壁材比对羊肉风味料微胶囊包埋率的影响Fig.2 Effect of ratios of wall materials on the embedding rates of mutton flavoring microcapsule

2.3 芯壁比对羊肉风味料微胶囊包埋率的影响

由图3可知，随着壁材比例的增加，羊肉风味料微胶囊的包埋率先缓慢上升再下降。芯壁比为1∶1时，包埋率最高，为84.79%。

图3 芯壁比对羊肉风味料微胶囊包埋率的影响Fig.3 Effect of ratios of core materials to wall materials on the embedding rates of mutton flavoring microcapsules

2.4 甲醛添加量对羊肉风味料微胶囊包埋率的影响

由图4可知，随着甲醛添加量的增加，羊肉风味料微胶囊的包埋率先上升再下降。甲醛添加量为5 mL时，包埋率最高，为82.83%。

图4 甲醛添加量对羊肉风味料微胶囊包埋率的影响Fig.4 Effect of formaldehyde additive amount on the embedding rates of mutton flavoring microcapsules

2.5 羊肉风味料胶囊化最优制备工艺条件确定

在单因素试验的基础上，选择pH、壁材比、芯壁比和甲醛添加量4个因素，并采用L9(34)正交优化试验(见表2)，方差分析结果见表3。

表2 L9(34)正交优化试验结果表Table 2 L9(34) orthogonal experimental results

表3 正交优化试验方差分析结果Table 3 The variance analysis results of orthogonal experiment

由表2和表3可知，羊肉风味料微胶囊制备最优方案为A1B3C2D2，在壁材比为1∶2、pH为3.4、芯壁比为1∶1和甲醛添加量为5 mL的条件下进行验证试验，微胶囊包埋率为97.24%。

2.6 羊肉风味料微胶囊粒

由图5可知，在最优组合条件下羊肉风味料微胶囊的粒径最大，为22.7 μm，形状是圆形，粒径最好。由图6中可以看出粒径大多数分布于12～14 μm之间。

图5 微胶囊显微拍照Fig.5 The microphotograph of microcapsules

图6 粒径分布图

2.7 羊肉风味料微胶囊化对风味保持效果的比较分析

3种样品中主要挥发性成分的含量见表4。

表4 微胶囊化对羊肉风味保持效果比较分析

对于所有样品，含量最高的都是烃类物质，特别是烯烃类，但烃类物质的风味阈值较高，对羊肉风味几乎没有贡献[20]，且烯烃类物质可能主要来自于香辛料中。其他类物质主要是硅烷和硅氧烷类物质，此类物质基本上都是色谱柱中产生的杂质，不属于样品中的挥发性成分。产生肉香味的挥发性成分主要是杂环类(哌啶、呋喃、噻吩和噻唑等)、含硫化合物和苯酚类物质(虽含量少，但阈值高)，所以对肉香味有一定贡献[21]。羊肉特征风味物质主要有庚醛、吡啶、己醛和4-异丙基苯甲醛等物质。添加羊肉风味料的馅料经复热后产生了具有羊肉特征风味的物质，如产生了1-戊醇、己醛、1-己醇和2-甲基-3-苯基丙醛等物质，原因是经加热处理后羊肉中的风味前体物质转化为具有羊肉特征风味的挥发性物质，添加羊肉风味料微胶囊的馅料经预烤和复热后也产生了具有羊肉特征风味的物质，且种类比基本配方馅料和添加羊肉风味料的馅料要多，如己醛、4-戊烯醛、庚醛、4-异丙基苯甲醛、甲氧基苯基肟、1-(4-乙基苯基)乙酮和2-[(4,6-二甲基-2-嘧啶基)氨基]-4(1H)-喹唑啉酮，其中多数物质只在复热后产生，原因是微胶囊具有缓释作用，使得许多物质在复热后才得以挥发。此外，添加羊肉风味料微胶囊的馅料中烯烃类物质种类明显少于其他一种馅料，且含量也普遍较低，其原因还有待进一步分析研究。

3 结论

羊肉风味料微胶囊制备最优工艺为pH 3.4、壁材比1∶2、芯壁比1∶1、甲醛添加量5 mL，在此条件下制备得到的微胶囊包埋率为97.24%。添加羊肉风味料和添加羊肉风味料微胶囊烤包子馅料复热后的挥发性情况比较时可以看出，添加羊肉风味料微胶囊的馅料经复热后产生的具有羊肉特征风味的物质种类比添加羊肉风味料的馅料要多，其中多数物质只在复热后产生，这是因为微胶囊具有缓释作用，且微胶囊化对速冻烤包子的风味保持效果显著。