几种蛋白壁材制备紫苏油微胶囊

邹兴平，李红艳，李夏嘉龙，邓泽元*

南昌大学，食品科学与技术国家重点实验室（南昌 330047）

紫苏籽油是从紫色唇形科植物紫苏的干燥成熟果实中获得，是含高度不饱和脂肪酸的天然油脂，所含油脂脂肪酸主要为α-亚麻酸，含量50%～70%，是除猕猴桃籽油外目前所发现的所有天然植物油中这种脂肪酸含量最高的[1-4]。随着微胶囊技术的发展，利用微胶囊技术制备紫苏籽油微囊的方法逐渐成为热门研究方向。刘大川等[5]采用蛋白质与多糖为复合壁材对紫苏油进行微胶囊化，其包埋率能达95%，但壁材水溶性差，使得制备条件苛刻，且需要加入大量的乳化剂形成稳定的乳液。陈琳[6]采用辛烯基琥珀酸淀粉酯为壁材制备紫苏微胶囊粉末，该方法包埋率较高，但产品的含油率只有18%左右，该方法壁材溶解糊化需长时间热水加热，包埋较高含量油脂时，经喷雾干燥后得产品货架期并不理想。试验通过不同壁材的筛选得到一种包埋率较高且壁材处理过程简易的微胶囊化方法。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

紫苏籽油（桦南仙紫食品有限公司）；大豆分离蛋白（古神生物科技有限公司）；乳清分离蛋白、酪蛋白酸钠（新西兰Milk Products公司）；麦芽糊精（山东西王糖业有限公司）；单甘酯、司盘60、蔗糖酯（江苏省南通市佳力士添加剂（海安）有限公司）。

蒸馏水（自制）；石油醚、氯仿、甲醇（上海西陇化工股份有限公司）；α-淀粉酶（阿拉丁试剂有限公司）。

1.2 仪器与设备

DJM胶体磨（上海东华高压均质机厂）；GYM 60-6S型均质机（上海东华高压均质机厂）；MDRP-50型喷雾塔（无锡市现代喷雾干燥机）；6890N气相色谱（美国安捷伦公司）；Zatasizer nano zs90粒度和电位测量仪（宁波新芝生物科技股份有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 制备工艺

按配方称取相应壁材并加入去离子水，60 ℃水浴搅拌使之充分溶解。再准确量取紫苏油，并加入乳化剂于60 ℃水浴使其混合均匀。将制好的紫苏油混合液匀速加入已配好的壁材溶液中，60 ℃搅拌15 min，经过胶体磨分散后再经过高压均质后得到乳化液，再经蠕动泵进入喷雾塔，形成微胶囊颗粒[7-8]。

1.3.2 乳液平均粒径

采用马尔文Mastersizer Micro激光衍射粒度分布仪，通过接受和测量散射光的能量分布，测得微胶囊的粒度分布及平均粒径。激光器波长633 nm，最小样品体积0.75 mL；温度25 ℃。

1.3.3 微胶囊包埋率的测定

1.3.3.1 表面油测定

准确称取2 g左右样品m（准确至0.001 g），至恒质量为m1（g）的三角瓶中，加入15 mL石油醚（沸程30～60 ℃），不时振荡，提取10 min，用滤纸过滤样品，浸提3次后用10 mL石油醚洗涤三角瓶和滤纸，合并滤液于已干燥称质量的鸡心瓶中，于30 ℃真空旋干，冷却恒质量后称量鸡心瓶质量m2（g）[9]。

1.3.3.2 微胶囊总油测定

准确称取2 g左右样品（准确至0.001 g），加入2 mL去离子水并摇匀，然后再加入5 mL甲醇和2.5 mL氯仿，振荡萃取40 min。期间不断搅拌，最后再加入2 mL水和2.5 mL氯仿，混匀后离心分层，吸取有机层，氮吹除去有机层中氯仿，称量所提油的质量，计算总油含量[10]。

1.3.3.3 包埋率

微胶囊包埋率按式（2）计算。

包埋效率=（总油-表面油）/总油×100% （2）

1.3.4 微胶囊产品水分

按照GB 50093—2010的105 ℃恒重法。

1.3.5 微胶囊产品休止角测定

将大孔漏斗固定于铁架台上，正下方放入A4纸，将微胶囊粉末缓慢均匀地从漏斗上方倒入正下方白纸上，直至所堆积锥体高度不再增高，测定锥体的底面半径及高度，测定休止角[11]。

1.3.6 微胶囊产品松紧密度测定

将一定质量的微胶囊粉末在不施加任何外力的情况下缓慢均匀地加入带有刻度的量筒中，测定其松体积。通过外力作用振实后，测定其紧体积。根据样品质量和松紧体积，计算其松紧密度[12]。

1.4 统计分析

每个试验平行分析测定3次，数值以均值±标准偏差的形式表示。方差分析采用软件SPSS 19完成，采用Duncan多元回归方法分析，p＜0.05为显著性差异。

2 结果与分析

2.1 蛋白壁材种类的选择

3种蛋白（酪蛋白酸钠、乳清分离蛋白和大豆分离蛋白）分别与麦芽糊精1︰1复配，紫苏油投入量占固形物的50%，乳液固形物含量为30%，将制得紫苏油的乳液及其微胶囊产品，进行理化性质比较。

2.1.1 3种蛋白壁材所制得紫苏油乳液粒径分布

3种壁材制得的紫苏油乳液粒径分布情况如图1所示，除酪蛋白酸钠只有1个峰外，其余两种壁材均出现双峰分布。乳液粒度分布比较集中，乳液微粒粒径主要分布在100～1 000 nm。

图1 不同种类蛋白壁材乳液粒径分布

2.1.2 3种蛋白壁材所制得紫苏油乳液平均分散系数和平均粒径对比

3种壁材所得乳液平均粒径在281.2～299.3 nm，平均分散系数在0.153～0.184，酪蛋白酸钠与乳清分离蛋白平均粒径和平均分散系数差异较大，而酪蛋白酸钠和大豆分离蛋白之间未显示显著性差异。

表1 3种蛋白的乳液平均分散系数和平均粒径

2.1.3 3种蛋白壁材所制得紫苏油微胶囊理化性质对比

3种壁材所得微胶囊表面油含量和包埋率均具有显著性差异，酪蛋白酸钠所制得微胶囊表面油含量最低，包埋率最高。水分、松密度、紧密度和休止角未显示显著性差异。

表2 不同种类蛋白壁材的微胶囊性质

2.2 乳化剂种类的选择

油脂微胶囊中常用的乳化剂有蔗糖酯、单甘酯、司盘-60。GB 2760—2014《食品添加剂食用卫生标准》规定司盘类、蔗糖酯均可用于粉末油脂，最高添加量为2%，而单甘酯则是按生产需要添加[16-17]。

试验将3种常用乳化剂，SP60、单甘酯和蔗糖酯分别以1︰1进行两两复配，总添加量为乳液固形物1%。壁材酪蛋白酸钠与麦芽糊精质量比为1︰1，紫苏油投入量占固形物的50%，乳液固形物含量为30%，制得紫苏油的微胶囊产品，并对产品理化性质进行比较。

3种复配乳化剂所得微胶囊表面油含量和包埋率均具有显著性差异，司盘-60和单甘酯复配所制得微胶囊表面油含量最低，包埋率最高。水分、松密度、紧密度和休止角未显示显著性差异。

表3 不同乳化剂种类的微胶囊性质

2.3 壁材比例选择

酪蛋白酸钠与麦芽糊精质量比分别为3︰1，2︰1，1︰1，1︰2，1︰3和1︰4，以及酪蛋白100%、固形物含量30%、紫苏油投入量占固形物的50%，制得紫苏油的微胶囊产品，并对产品理化性质进行比较。

随着酪蛋白酸钠的含量增加，微胶囊表面油和包埋率出现显著性变化。表面油先减小后增大，包埋率先增大后减小，在酪蛋白酸钠与麦芽糊精质量比1︰1时，达到最佳值。水分、松密度、紧密度和休止角变化未呈现明显规律性。

表4 不同壁材比例的微胶囊性质

2.4 壁材填充剂选择

麦芽糊精、糖浆、乳糖是在微胶囊中常用的壁材填充剂，能起到改善微胶囊微囊结构，增强微胶囊产品的流动性。酪蛋白酸钠分别与麦芽糊精、糖浆、乳糖作为壁材，壁材比例1︰1、固形物含量30%、紫苏油投入量占固形物的50%，制得紫苏油的微胶囊产品，并对产品包埋率的进行比较。

3种壁材所得微胶囊表面油含量和包埋率均具有显著性差异，酪蛋白酸钠与玉米糖浆复配所制得微胶囊表面油含量最低，包埋率最高。水分、松密度、紧密度和休止角均未呈现显著性差异。

表5 不同种类壁材填充剂的微胶囊性质

3 讨论

结果表明，3种蛋白制备的乳液粒径分布相似，平均粒径在281.2～299.3 nm，平均分散系数在0.153～0.184。一般情况下粒径越大乳液稳定性越差，平均分散系数越小，乳液微粒粒径分布越窄[15]。乳清分离蛋白与麦芽糊精作为壁材制成的乳液，粒径和平均分散系数最大，相应地，和其他蛋白相比乳液稳定性较差。

3种蛋白与麦芽糊精复配，酪蛋白酸钠与麦芽糊精作为壁材时包埋效果最好；其次为大豆分离蛋白，而乳清分离蛋白包埋效果相对较差。一般来说，3种蛋白中大豆分离蛋白乳化性最差，酪蛋白酸钠最好，而乳清蛋白在加工过程中易变性，稳定性差。微胶囊的包埋效果不仅与乳液的乳化效果有关还可能与壁材的稳定性有关。3种蛋白制备的微胶囊水分在1.8%～2.1%，且无明显著性差异。一般情况下，微胶囊水分在5%以下均符合生产要求。3种蛋白制得的微胶囊休止角范围为39.60°～41.29°，一般情况下微胶囊粒径越大休止角越大，但当粒径非常小的时候可能由于沙粒之前的库仑力作用导致休止角异常大些，一般来说休止角≤40°即可满足生产过程流动性需求[13-15]。

3种复配乳化剂组合中，不同组合均呈现显著性差异，使用司盘-60和单甘酯组合效果最佳，此时表面油为1.94%，包埋率达96.11%。这可能与紫苏油乳化所需HLB值有关，SP60和单甘酯均是HLB值较小的乳化剂，蔗糖酯则是HLB较大的乳化剂。所用壁材中酪蛋白酸钠也具有乳化性，属于HLB较大的乳化剂。加如两种HLB较小的乳化剂，可能更能满足紫苏油乳化所需HLB值。所有乳化剂组合微胶囊产品水分均在2%以下，休止角在37.03°～40.67°、松密度和紧密度的范围分别在0.26～0.28 g/mL和0.418～0.423 g/mL，未呈现显著性差异。

酪蛋白酸钠与麦芽糊精复配作为壁材时，随着酪蛋白酸钠含量增加，紫苏油微胶囊的包埋效果先增加后减小，在酪蛋白酸钠和麦芽糊精含量1︰1时微胶囊效果达到最好。一般地，在微胶囊模型中两性大分子酪蛋白酸钠形成壁材框架，小分子麦芽糊精起到填充作用，在一定的范围内随着酪蛋白酸钠含量增加，所构建的壁材框架越牢固，形成的微胶囊壁囊越致密，微胶囊化效果越好。但酪蛋白酸钠含量超过一定量时，可能因蛋白浓度越变大，导致乳液稳定性变差，也可能是因小分子麦芽糊精含量减少，微胶囊壁囊空隙填充的不够好，导致微胶囊化效果变差。

麦芽糊精、玉米糖浆和乳糖3种壁材填充剂与酪蛋白酸钠复配作为微胶囊壁材时，3种壁材制得的微胶囊包埋效果均有显著性差异。玉米糖浆作为壁材填充剂时，微胶囊的包埋最高，表面油含量也最低。在一定条件下，壁材填充剂的分子量越小，填充效果越好，所形成的微胶囊囊壁越致密。但乳糖作为填充剂时，其包埋率反而降低，可能是由于分子量太小不足以填充大分子框架之间的间隙导致的[19-20]。

4 结论

以紫苏油为芯材，利用乳化和喷雾干燥制备紫苏油微胶囊。以包埋率为主要考察指标，考察酪蛋白酸钠、乳清分离蛋白、大豆分离蛋白作为壁材，其中酪蛋白酸钠微胶囊化效果最佳。3种乳化剂单甘酯、蔗糖酯、司盘-60，以司盘-60和单甘酯复配制得的微胶囊化效果最好。酪蛋白酸钠与壁材填充剂质量比1︰1时，对芯材微胶囊化效果最佳。玉米糖浆作为壁材填充剂有提高包埋率的效果。