（食品科学专业论文）喷雾干燥法制取宝石鱼油微胶囊技术的研究.pdf

上海水产大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中已经明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集 体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我 对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：懈 日期：硼年月1 7 日 上海水产大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅或借阅。本人授权上海水产大学可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文作者魏慨指导教师繇书择 日期：1 1 年6 月叫日日期：1 r 7 年月脖 上海水产大学硕士学位论文 喷雾干燥法制取宝石鱼油微胶囊技术的研究 摘要 宝石鱼( s c o r t u mb a r c o o ) 又名宝石鲈、宝石斑，是我国近几年从澳大利亚引 进的一种优良淡水养殖品种。宝石鱼的不可食部分中内脏占的比例很高，其中主 要含一大块“油团”，脂肪含量高达8 7 0 6 ，e p a 和d h a 总量占内脏的4 7 3 ， 因此，宝石鱼内脏中鱼油的利用与加工研究具有重要意义。 鱼油制品虽然提倡了许久，但鱼油本身固有的鱼腥味极大地限制了它被广大 消费者所接受，同时，d h a 和e p a 为多烯脂肪酸决定了它极易被氧化变质，这些 鱼油自身存在的缺陷大大限制了鱼油在生产和加工中的应用。将鱼油制备成微胶 囊，即制成粉末状鱼油制品，不仅使鱼油与外界不良因素隔绝，既保持了鱼油的 固有特性，又弥补了液态鱼油的不足之处，这种新型鱼油制品不仅能适应现代工 业生产，而且贮存、运输和使用均相当方便。 将鱼油微胶囊化的方法虽然有多种，但由于生产成本或技术上的原因，本研 究采用喷雾干燥法；因为喷雾干燥法生产成本低，工艺简单，可连续生产，在食 品微胶囊化生产中应用最为广泛。 本研究以宝石鱼油微胶囊产品的包埋率作为主要评价指标，筛选出喷雾干燥 法制取宝石鱼油微胶囊的壁材配方组成及其喷雾干燥工艺参数。通过对五组壁材 配方的喷雾效果及微胶囊产品特性的比较，得到宝石鱼油微胶囊适宜壁材配方组 成为：变性淀粉4 6 7 5 、酪蛋白酸钠2 、鱼油2 0 ；喷雾干燥的主要工艺参数为： 均质压力3 5 m p a ，均质次数2 次，喷雾干燥进风温度2 1 5 ，出风温度1 1 9 。进一 步对此配方组成进行正交优化后得到宝石鱼油微胶囊最佳配方为：变性淀粉添加 量5 0 ，酪蛋白酸钠2 ，鱼油添加量3 5 ，乳化剂卵磷脂添加量0 7 5 。对最佳配 方进行验证性实验，得到宝石鱼油微胶囊包埋率为9 3 1 ，水分含量为2 2 ，表面 油含量为0 9 1 ，感观和理化指标都达到了我国鱼油微胶囊水产行业标准。 宝石鱼油微胶囊的氧化稳定性实验结果表明，微胶囊化后，宝石鱼油的抗氧 化稳定性明显增强，6 5 ( 2 下贮存1 6 8 h 后过氧化值为6 8 1m e q k g ，低于我国鱼油微 胶囊水产行业标准( 1 2 m e q k g ) ，相当于在室温下贮藏7 个月仍保持良好品质。 采用扫描电子显微镜对宝石鱼油微胶囊进行微观结构观察，可观察到微胶囊 颗粒为圆球形，表面较光滑致密。微胶囊内部为一大的空腔，囊壁厚度均匀。由 l 上海水产大学硕士学位论文 此可见，宝石鱼油微胶囊产品具有较好的包埋效果，证明所选壁材和工艺过程是 合理的。 由宝石鱼油微胶囊最佳配方喷雾干燥制得的微胶囊制品气味纯正，无腥味； 颜色乳白；颗粒细腻、大小均匀，多呈球状，干燥，不易结块，水分含量为2 2 。 关键词：宝石鱼油，微胶囊，喷雾干燥，壁材，氧化稳定性 2 上海水产大学硕士学位论文 s t u d yo nm i c r o e n c a p s u l a t i o no f j a d e p e r c ho i lb y s p r a y - d r y i n g a b s t r a c t j a d ep e r c h ( s c o r t u mb a r c o o ) ，ak i n do ff r e s h w a t e r 丘啦h a sb e e ni n t r o d u c e df r o m a u s t r a l i ar e c e n t l y 1 1 1 ej a d ep e r c h sv i s c e r aa c c o u n t sf o rh i g hp r o p o r t i o ni nt h ei n e d i b l e p a r t ，i nw h i c hal a r g eo i la g g l o m e r a t ee x i s t s ，t h ea m o u n to f l i p i dw a su pt o8 7 0 6 ，a n d t h et o t a la m o u n to fe p aa n dd h aw a s4 7 3 t h e r e f o r e , t h ec o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o n a n dp r o c e s s i n gr e s e a r c ho f f i s ho i li n j a d ep e r c h sv i s c e r aw i l lh a v eg r e a ts i g n i f i c a n c e w k l ef i s ho i lp r o d u c t sw a sp r o m o t e df o ral o n gt i m e , b u tt h e f l a v o ro ff i s ho i l l i m i t e di tb e i n ga 唧t e db yt h em a j o r i t yo fc a ) n s u r f l e a 8 a n dt h ee p aa n dd h aw e 犯 e a s yt ob eo x i d a t i o n t h e s ed e f i c i e n c i e so ff i s ho i lg r e a t l yl i m i t e di ti nt h ep r o d u c t i o n a n dp r o c e s s i n go f t h ea p p l i c a t i o n p r e p a r a t i o no f f i s ho i li n t om i c r o e n c a p s u l a t i o n ，t h a ti s t os a y , m a k ef i s ho i li n t op o w d e r , s oi tc o u l db ei s o l a t e df r o ma d v e r s ef a c t o r so f o u t s i d e n o to n l yw e r em a i n t a i n e dt h ei n h e r e n tc h a r a c t e r i s t i c so ff i s ho i l , b u ta l s ow e r em a d eu p f o rt h es h o r t f a l l so fl i q u i df i s ho i l n l i sn e wk i n do ff i s ho i lc o u l da d a p tt ot h em o d e m i n d u s t l i a lp r o d u c t i o n i na d d i t i o n , t h es t o r a g e 、t r a n s p o r t a t i o na n du t i l i z a t i o nw e r ea l s o v e r yc o n v e n i e n t t h e r ew e r em a n yw a y st om a k ef i s ho i li n t om i c r o e n c a p s u l a t i o n , b u tt h es p r a y - d r m gw a ss e l e c t e db e c a u s et h ec o s to fp r o d u c t i o no rt e c h n i c a lr e a s o n s s p r a y - d r y i n g w a s l o w - c o s t , s i m p l e ，c o n t i n u o u sp r o d u c t i o n , w h i c h w a sm o s tw i d e l yu s e di n m i c r o e n c a p s u l a t i o no f f o o dp r o d u c t i o n i nt h es t u d y , e n c a p s u l a t i o ne f f i c i e n c yw a su s e da st h em a j o re v a l u a t i n gi n d e x ，t h e c o m p o s i t i o no f e n c a p s u l a t e dw a l la n dt h es p r y - d r y i n gc o n d i t i o n sw e l es e l e c t e d t h ef i v e g r o u p so fe n c a p s u l a t e dw a l lm a t e r i a l sw e r cc o m p 盯e dw i t ht h ee f f e c t so fs p r a y - 血y i n g a n dt h ec h a r a c t e r i s t i c so f m i c r o e n c a p s u l a t i o np r o d u c t s t h e r e a s o n a b l ew a l l c o m p o s i t i o na n dp r o c e s s i n gc o n d i t i o n sw 雠o b t a i n e da sf o l l o w s ：m o d i f i e ds t a r c h 4 6 7 5 s o d i u mc a s e i n a t e2 a n dj a d ep e r c ho i l 2 0 h o m o g e n i z i n gp r e s s u r ea n d t i m e s ，i n l e ta n do u t l e ta i rt e m p e r a t u r e so fs p r a y - d r y i n gw c i e3 5 m p a , 2 ，2 1 5 ca n d 3 上海水产大学硕士学位论文 1 1 9 cr e s p e c t i v e l y t h er e a s o n a b l ew a l lc o m p o s i t i o nw a go p t i m i z e db yo r t h o g o n a l e x p e r i m e n t , t h eo p t i m u mw a l lc o m p o s i t i o nw a so b t a i n e da sf o l l o w s ：m o d i f i c ds t a r c h 5 0 0 ，懿l d i u me a s e i n a t e2 ，j a d ep e r c ho i l3 5 a n de m u l s i f i e rl e c i t h i n0 7 5 t h e r e s u l t so fv a l i d a t i o ne x p e r i m e n ts h o w e dt h a tt h ee n c a p s u l a t i o ne f f i c i e n c yw a su pt o 9 3 1 ，m o i s t u r ec o n t e n tw a s2 2 a n ds u r f a c eo i lc o n t e n tw a s0 9 1 t h es e n s o r ya n d p h y s i c o c h e m i e a le v a l u a t i o n sw e r ea c c o r d e dt ot h ef i s ho i lm i c r o e n c a p s u l es t a n d a r do f a q u a t i ci n d u s t r yo f c h i n a t h er e s u l t so f o x i d a t i o ns t a b i l i t ye x p e r i m e n ts h o w e dt h a tt h ea n t i o x i d a t i o ns t a b i f i t y o fj a d ep e r c ho i li n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l ya l t e rm i e r o e n c a p s u l a t e d t h ep e r o x i d ev a l u e o , o v ) w a so n l y6 8 1m e q k ga f t e rs t o r a g ef o r1 6 8h o u r sa t6 5 c ，l e s st h a nt h ef i s ho i l m i c r o e n c a p s u l es t a n d a r do fa q u a t i ci n d u s t r yo fc h i n a ( 1 2m e q k g ) i tw a ss t i l lm a i n t a i n g o o dq u a f f t ya f t e rs t o r a g ea tr o o mt e m p e r a t u r ef o rs e v e nm o n t h s t h em i c r o - s t r u c t u r eo fm i c r o e n c a p s u l a t i o no f j a d ep e r c ho i lw a so b s e r v e db y s c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p e i tc o u l db eo b s e r v e dt h a tt h em i c r o e n c a p s u l a t i o nw a s s p h e r i c a lp a r t i c l e ；t h es u r f a c ew a ss m o o t ha n dc o m p a c t t h ei n s i d es t r u c t u r eo f m i c r o e a p s u l a t i o nw a sal a r g ec a v i t y , t h et h i c k n e s so ft h ew a l li n s i d ew a st m i f o r m e v i d e n t l y , m i c r o e n c a p s u l a t i o no f j a d ep e r c ho i lh a dag o o dc h a r a c t e r i s t i c ，t h e r e f o r e , t h e s e l e c t e dw a l lc o m p o s i t i o na n d p r o c e s sw a s r e a s o n a b l e t h em i c r o e n c a p s u l a t i o no fj a d ep e r c ho i lm a d ea c c o r d i n gt o o p t i m u mw a l l c o m p o s i t i o n , h a dag o o do d o r , n oi l l - s m e l l i n g ；t h ec o l o ro f p o w d e rw a sm i l kw h i t ea n d t h e 蛐h a du n i f o r mp a r t i c l es i z e ；t h ep o w d e rw a sd r i e da n dt h em o i s t u r ec o n t e n tw a s o n l y2 2 k e yw o r d s ：j a d ep e r c ho i l m i e r o e n c a p s u l a t i o n , s p r a y - d r y i n g , w a l lm a t e r i a l ， o x i d a t i o ns t a b i l i t y 4 上海水产大学硕士学位论文 引言 宝石鱼( s c o r t u mb a r c o o ) ，英文名j a d e p e r c h ，又名宝石鲈、宝石斑，是我国 近几年从澳大利亚引进的一种优良淡水养殖品种，由海水鱼演变而来，其肉无腥 味、异味，口感爽滑甘美，营养价值高，自上市以来备受消费者青睐。宝石鱼在 我国大部分地区都可养殖。宝石鱼的适合生长水温为1 0 - 3 8 ，最佳生长水温为 2 l 一2 5 ，p n 值为5 5 8 5 ，溶氧在2 m g l 也可以存活，最好保持在4 m g l 以上。 其食性杂，喜欢摄食人工配合饲料，生长速度快，可当年养成。另外，宝石鱼抗 病力强，成活率高，易捕捞。2 0 0 2 年，浙江现代渔业示范园区由澳大利亚自然水 域引进宝石鱼并成功进行人工养殖，于2 0 0 3 年突破了人工繁育技术难关，为宝石 鱼作为新引进的优良淡水鱼品种，面向全国的推广打下了基础【。 宝石鱼的不可食部分中内脏占的比例很高，其内脏的脂肪含量高达8 7 0 6 ， 近乎鲈鱼内脏的1 7 倍，鳜鱼内脏的5 倍多。宝石鱼不饱和脂肪酸在内脏中所占比 例为5 7 2 2 ，单不饱和脂肪酸占3 3 9 8 ，而多不饱和脂肪酸占2 3 2 4 ，其中 e p a ( - - 十碳五烯酸) 和d n a ( - - 十二碳六烯酸) 所占的比例较高，在宝石鱼内脏中 e p a 和d h a 的含量分别占多不饱和脂肪酸总量的4 1 7 和1 6 1 8 。故其内脏“油 团”的综合利用将会有十分广阔的前景【2 1 。 将鱼油制备成微胶囊，即制成粉末状鱼油产品，可以使鱼油从液态变成细微、 具流动性的粉末，可便于鱼油的使用、运输、保存外，还能利用其新特性开发出 新型产品。同时，微胶囊化后，由于有壁材的保护，可以降低鱼油的氧化速度， 还可避免或降低紫外线、温度和湿度对其的影响，确保鱼油的营养成份不损失， 保健功能不丧失。由于鱼油本身还具有不良的风味，很大程度上限制了它的应用 和推广，微胶囊化可掩蔽鱼油的不良风味，扩大其在食品加工中的应用范围。微 胶囊化鱼油既保持了鱼油的固有特性，又弥补了液态鱼油的不足之处，是一种新 型鱼油制品，具有十分广阔的应用前景。 本论文首先对包埋宝石鱼油的壁材和工艺参数进行初步筛选，然后进一步对 筛选出的适宜壁材配方进行正交优化，得到最佳宝石鱼油微胶囊配方，并对宝石 鱼油微胶囊的氧化稳定性和微观结构进行了研究，旨在通过上述研究工作，使本 论文对宝石鱼内脏的综合利用具有实际指导意义，同时还提供工艺途径，为工业 化生产宝石鱼油微胶囊提供理论依据。 目前国内对宝石鱼的研究尚属起步，而国内外还没有对宝石鱼油进行微胶囊 化的研究，本论文对宝石鱼内脏的有效利用进行了系统研究，在对宝石鱼油进行 7 上海水产大学硕士学位论文 微胶囊化研究的同时，筛选出新的鱼油微胶囊包埋配方，且制备得到的宝石鱼油 微胶囊制品具备良好的特性，为工厂化生产宝石鱼油微胶囊提供了理论依据。 上海水产大学硕士学位论文 第一章宝石鱼油的营养价值及微胶囊技术 1 1 宝石鱼油的营养价值 1 1 1 宝石鱼概述 宝石鱼( s c o r t u mb a r e o o ) ，英文名j a d ep e r c h ，又称宝石鲈、宝石斑鱼，为热带 性养殖鱼类，原产于澳大利亚的淡水水域，被认为是最好的垂钓和食用鱼。它最 早是由海水鱼演变而成，所以它既保持了淡水鱼的细嫩，又有着海水鱼独有的鲜 美味道。宝石鱼头尾较小，背部肥厚，含肉率高，味道鲜美，肉质洁白细嫩，有 韧性，肌问无刺，胶性强，无腥味。同时宝石鱼有一块“油团”，出油率高且富含 不饱和脂肪酸，“油团”中含有较多防止动脉硬化的“e p a ”和被称为脑黄金的 “d h a ”，具有抑制血小板凝固、抗血栓、调节血脂等预防心血管病的功效，对促 进大脑发育，增强记忆力有很好的作用。所以宝石斑鱼被称为保健水产品而享誉 国内外市场，在我国国内、日本、韩国、香港、东南亚以及欧盟等地非常受欢迎。 1 1 2 鱼油的营养价值 鱼油富含静3 系多不饱和脂肪酸( p o l y - u n s a m r a t e df a t t ya c i d s ，p u f a ) ，如： e p a ( - - - 十碳五烯酸) 和d h a ( - - 十二碳六烯酸) 。而e p a 与d h a 具有降低人体血清 胆固醇含量及低密度脂蛋白含量，减少心血管疾病发生，以及抗凝血、消炎、抗 癌等多种生理功能。e p a 和d h a 作为具有多种生理功能的营养因子，自二十世纪 七十年代开始，一直是国内外研究的热点。大量的临床实践和动物实验表明：d h a 是细胞膜、视网膜、大脑的重要脂质成分，对脑神经的形成，维护脑神经的正常 机能，延缓脑神经的衰退起着重要作用。当d h a 缺乏时，可导致视力障碍，生长 缓慢、智力低下。e p a 的代谢产物二十碳酸衍生物能有效调节花生四烯酸、前列 腺素、白三烯等生物活性物质的合成，从而具有防治心脑血管疾病、炎症、生殖 系统的疾患以及增强人体自身免疫的功能。具体地说，它们具有以下功能： ( 1 ) 增强神经系统功能，益智健脑，预防老年性痴呆症。大脑磷脂的1 0 2 0 是d h a ，这些磷脂是构成脑细胞膜、线粒体膜、微粒体膜的基本构件，缺乏 d h a 会阻碍脑细胞的形成或使脑细胞死亡【l ”。 ( 2 ) 抑制血小板凝聚，减少血栓形成防治心脑血管疾病。血小板凝聚是导致 9 上海水产大学硕士学位论文 心血管病的主要原因，e p a 在人及动物体内可转变为具有抗凝血作用的前列腺素 1 3 ，从而抑制了血小板的凝聚。此外，e p a 还可改变毛细管壁的紧张性、降低血液 粘滞度 1 4 - 1 5 】。因此，e p a 可有效防治心脑血管疾病。 ( 3 ) 抗炎、抗癌、增强自身免疫力。e p a 和d h a 通过干扰氧化酶和脂质氧化 酶对花生四烯酸的代谢，减少前列腺素e 2 和白三烯的产生，起到抗炎、抗癌、增 强人体免疫功能的作用1 1 4 1 。此外，e p a 和d h a 可增加细胞膜的柔韧性，使免疫细 胞的活动能力增强，有利于免疫细胞的信息传递和杀伤肿瘤细胞。e p a 和d h a 尤 其对乳腺癌、结肠癌、肺癌、胰岛癌效果显著1 1 4 ，1 5 】。 ( 4 ) 保护视力。d h a 主要存在于大脑和视网膜中，己有大量研究表明，d h a 对婴幼儿眼的机能发育及保护视力是必需的【1 6 j 。缺乏d h a 时，视力会下降，视网 膜反射能力恢复时问延长。 将e p a 和d h a 作为营养强化剂添加于日常食品中，如乳制品、焙烤食品、人 造奶油、蛋黄酱及饮料等，不仅可增强食品营养价值，且可提高食品附加值。但 由于e p a 、d h a 含有多个双键，对氧、光和热极为敏感，易发生氧化而丧失其生 理功能并产生一些对人体有害的物质；而且鱼油本身具有疏水性以及不被人接受 的腥臭味，限制了其在食品和保健品中的应用。而微胶囊技术能使鱼油与外界环 境不利因素隔离从而控制其挥发，以保证其较长的货架期。因此，将富含e p a 和 d h a 的鱼油进行微胶囊化，可以扩大其在食品中的应用范围。 1 1 3 宝石鱼油的脂肪酸组成 宝石鱼脂肪含量很高，属多脂鱼类，宝石鱼腹部和背部脂肪含量分别是4 3 1 3 和3 9 7 3 ，约为鲈鱼及鳜鱼腹部和背部脂肪含量的2 6 倍和8 倍，宝石鱼不饱和脂肪 酸在腹部和内脏中所占比例分别为5 5 5 2 和5 7 2 2 ，多不饱和脂肪酸中e p a 和 d h a 所占的比例较高；在宝石鱼内脏中a 亚麻酸( 十八碳三烯酸) 、e p a 和d h a 的含量分别占多不饱和脂肪酸总量的4 9 5 、4 1 7 和1 6 1 8 。因此，宝石鱼内脏 “油团”的综合利用将会有十分广阔的前景。 1 2 微胶囊技术概述 1 2 1 微胶囊技术的发展 微胶囊技术( m i c r o e n c a p s u l a t i o n ) 是利用天然或合成高分子材料( 壁材) ，将固体、 l o 上海水产大学硕士学位论文 液体或气体( 芯材) 经包囊形成一种具有半透性或密封囊膜的微型胶囊并在一定条 件下能控制芯材释放的技术，其大小通常在l l 。0 0 0 9 m 之间，形状有球形、米粒 形、针形、方形或不规则形等【3 】。微胶囊技术具有保护活性物质，减少外界因素比 如光、氧和水分等对芯材的影响，减少芯材向环境扩散或蒸发，控制芯材释放以 及掩蔽芯材不良风味，改变物质物理性质( 包括颜色、形状、密度、体积和分散性 能等) 和化学性质( 如反应性能) ，便于加工和处理等优点，因此微胶囊技术已经成 为现代食品工程高新技术之一1 4 】。 胶囊化，即将药物或有效成分装在明胶胶囊中，己有1 5 0 多年的历史。微胶囊 技术是从胶囊化技术发展而来的。2 0 世纪3 0 年代，人们设想用天然高分子材料对 微小液滴进行包裹，开始了微胶囊技术的研究【5 】。1 9 5 3 年以无碳复写纸的商业化生 产为代表开始走向实用化 5 - 7 。以后又经过2 0 多年的发展，产生了众多的微胶囊化 方法，才构成了系统的微胶囊技术。由于微胶囊技术的成本较高，在很长一段时 间内限制了其在食品工业上的应用。近年来，随着人们对食品营养和风味要求的 不断提高，微胶囊制品以其独特的功能越来越得到重视，不断推出新的产品和方 法，极大地推进了微胶囊技术的发展，并成为现代食品工程高新技术之一 1 ，2 2 微胶囊化的方法 微胶囊化可分为以下步骤：将芯材分散于微胶囊化的介质中；将壁材加入该 分散体系中；通过适当的方法，使壁材聚集、沉积或包覆于已分散的芯材周围； 用化学或物理的方法进行处理，以使微胶囊的膜壁达到一定的机械强度【扪。 制备微胶囊的方法很多，包括物理方法、化学方法和物理化学方法。物理方 法包括：喷雾干燥法、喷雾冷冻、流化床涂层法、挤出法、多孔离心挤出法、共 结晶法和冷冻干燥法；化学方法包括：分子包埋法和界面聚合法；物理化学方法 包括：凝聚法、有机相分离法和脂质体包埋法。方法的选择取决于工艺的经济性、 芯材的敏感性、微胶囊产品的大小、芯材与壁材的物理化学性质、微胶囊技术的 应用领域和释放机理等【9 l 。 微胶囊化方法虽然有多种，但由于生产成本或技术上的原因，用于食品生产中 的微胶囊化方法并不多，其中，喷雾干燥法操作灵活，成本低廉，特别适合于热 敏性物料的干燥【1 0 1 ，在食品微胶囊生产中应用最为广泛。其制取微胶囊产品的基 本工艺流程为：配料( 水、壁材、芯材卜一) 乳化) 高压均质 喷雾干 燥一) 微胶囊产品。喷雾干燥是将某种物质水溶液以液滴状态喷入到热空气中， 当其水分蒸发后，分散在液滴中的物质即被干燥并得到近乎呈球形的粉末的过程， 上海水产大学硕士学位论文 它是一种脱水的方法，同时也是制取微胶囊的主要方法，其操作简便，成本较低， 被广泛使用【1 1 l 。 1 2 3 微胶囊化壁材的分类 理想的微胶囊化壁材应具备以下性质：( 1 ) 分散、乳化及稳定乳状液的能力； ( 2 ) 良好的成膜性能：在食品加工、贮存中，将芯材密封在其结构之内，从而最大 程度地与外界环境相隔绝；( 3 ) 在适当条件下溶解并释放芯材；( 4 ) 不与芯材发生反 应；( 5 ) 良好的操作性，如易溶于水或乙醇等食品工业中允许采用的溶剂：高浓度 下具备良好的流变性质；在干燥或其它脱溶剂条件下，可完全释放加工中采用的 溶剂：低吸湿；无味；( 6 ) 来源充足，价格低廉。但是，常用的单一壁材几乎没有 一种能同时满足以上所有性质。在实际应用中，它们往往与其它壁材，或抗氧剂、 表面活性剂、鳌合剂等复配使用【9 l 。 在微胶囊化技术中，壁材的特性是影响微胶囊特性的重要因素，选择适当的 壁材包埋是微胶囊化工艺成功的关键。目前常用的壁材有碳水化合物和蛋白质两 大类【1 2 】 1 2 3 1 碳水化合物类 包括植物胶( 阿拉伯胶、黄原胶) 、纤维素、淀粉及其衍生物、糊精和糖类等 均可作为微胶囊的壁材。其中植物胶、淀粉及其衍生物一般都做为壁材的主要成 份，而纤维素、糊精和蔗糖等碳水化合物，自身不能成膜，不具有乳化性，单独 用不能有效地包埋住油脂，不可作为主体壁材，但可以添加到主体壁材中，辅助 包埋，以达到提高微胶囊膜的致密性效果【1 3 1 。一般所使用的纤维素类有羧甲基纤 维素，糊精类为麦芽糊精，糖类主要有蔗糖、乳糖、麦芽糖和玉米糖浆等。 1 2 3 2 蛋白质类 随着微胶囊技术的发展，蛋白质类物质也被越来越多地应用于微胶囊壁材。蛋 白质分子具有许多双亲基团，疏水基团可以吸附油滴表面，亲水基团则深入水相， 将油和水紧密的结合在一起，形成乳化液。蛋白质类的壁材主要有：明胶、酪蛋 白酸钠等。 上海水产大学硕士学位论文 1 2 3 3 复合壁材 复合壁材是指将两种不同类型的壁材( 碳水化合物类和蛋白质类) 按照一定 比例复配成一种新的壁材。复合壁材较单一壁材更具有优势，首先复合壁材中的 几种壁材单体功能可以互补或协同增效，而且复合壁材功能较为齐全，可以解决 单一壁材难以解决的问题；其次复合壁材可以降低某些壁材的添加量，用其他壁 材部分替代价格较高的壁材，从而可以降低成本。 1 2 3 4 新型壁材 最近，日本开发出了利用酵母作为壁材，包埋油脂的新技术。被酵母微胶囊 包埋的油脂十分稳定，不会氧化，也不会泄漏，而其消化吸收性与未经包埋油脂 相同，优于用其它如蛋白质等包埋微胶囊的材料。这种壁材包埋技术的发展在我 国还有待于进一步研究，相信不久就会受到广泛的应用。 上海水产大学硕士学位论文 第二章宝石鱼油微胶囊配方及工艺参数的研究 2 1 研究背景 2 1 1 课题研究的目的意义 鱼油微胶囊，是以鱼油为基料，用壁材通过特定的工艺将鱼油包埋后制成粉 末状鱼油产品。它既保持了鱼油的固有特性，又弥补了液态鱼油的不足之处，还 增加了一些新的特性。它的出现，为鱼油制品工业生产朝着方便化、营养化和功 能化方向发展提供了取用方便、性质稳定且营养价值高的优质原料。其主要特点 有以下几个方面： ( 1 ) 使用方便：便于称量、包装和存放； ( 2 ) 混合均匀：便于与其他物料均匀混合，无结块，简化生产工序； ( 3 ) 稳定性好：抗氧化能力增强，不易受温度影响，便于贮存； ( 4 ) 添加方便：经长时间保存，状态不变，仍具有良好的自由流动状态； ( 5 ) 水溶性好：易乳化分散于水中，保持稳定的乳化状态； ( 6 ) 消化吸收率高：壁材在肠道环境下裂解，释放出未氧化的鱼油，消化吸收 率极高； ( 7 ) 优良的载体：油溶性物质可同时包埋在鱼油微胶囊中。 鱼油进行微胶囊化后可便于其加工与保存，同时可以作为营养强化剂添加到 不同食品当中，以改善食品的营养与保健作用，提高食品的附加值。本研究在选 择合适的包埋壁材后，通过喷雾干燥法将宝石鱼油微胶囊化，以制成贮存稳定性 好、包埋率高和感官质量优的鱼油微胶囊化产品。这不仅为鱼油的贮存与加工提 供了新途径，而且也为宝石鱼内脏的综合利用提供了一种新的方法。 2 1 2 鱼油微胶囊化的研究与应用现状 目前，对于将鱼油制成微胶囊在国内外己成为研究的热点。1 9 9 5 年，l i n 掣1 7 1 采用多烯比( h a + e p a ) c 1 6 ，o ) p d s c ( 压力d s c ) ，d s c - f t i u ( 傅立叶转换近红外显微 镜) 考察微胶囊产品的氧化和热稳定性，以明胶、酪蛋白酸钠和麦芽糊精为壁材制 备微胶囊化鱿鱼油，发现壁材中添加微晶纤维素和卵磷脂可进一步提高微胶囊产 1 4 上海水产大学硕士学位论文 品的氧化和热稳定性；1 9 9 6 年，k u n i k o t t l 8 】将鸡蛋和鱼油混合均质后，以喷雾干 燥和冷冻干燥两种方法制备微胶囊化鱼油，发现喷雾干燥制得的产品较之于冷冻 干燥抗氧化能力强，效果更好；1 9 9 8 年，吴克刚等【1 9 1 以明胶、阿拉伯胶为壁材， 采用复凝聚法先将油脂微胶囊化，然后喷雾干燥制取了氧化稳定性良好、含 5 0 - 6 0 的粉末鱼油；1 9 9 9 年，殷小梅等伫o 】以产品的产率、效率和储存稳定性为 评价指标，选用多种蛋白质作为微胶囊化壁材，并进行了比较。结果表明以明胶 为壁材制得的产品效果最佳；1 9 9 9 年孔保华等f 2 1 1 ，以乳化液稳定性、乳化液粘度、 过氧化物值为测定指标，采用喷雾干燥法制得了鱼油微胶囊，壁材组成为：阿拉 伯胶：糊精：玉米糖浆_ 3 ：3 ：4 ，芯材占壁材添加量的3 0 ，乳化温度为5 0 c - 6 0 ， 乳化剂添加量为0 8 ，进风温度2 0 0 ，出风温度7 0 ，壁材浓度3 0 ；2 0 0 0 年， 陈英乡 2 2 1 以蛋清蛋白做包埋剂、乳化剂制得效果好、应用方便的鱼油粉末。各种 产品由于壁材和加工方法不同而具有不同的溶解、分散、乳化特性，可添加于不 同的食品中，还可与其他营养强化剂配合，制成片剂和胶囊。我国现阶段食品行 业中，鱼油制品的主要形式还是以软胶囊为主，鱼油微胶囊产品的工业化生产还 有待时日，故对鱼油微胶囊工艺的研究很有必要。本章旨在通过制备包埋率高、 氧化稳定性好的鱼油微胶囊制品，为宝石鱼内脏的综合利用，制备具有良好贮藏 稳定性的微胶囊化保健产品的工业化生产提供理论指导。 2 2 宝石鱼油微胶囊壁材的筛选 由于喷雾干燥法微胶囊化技术具有操作简便，成本较低，适于大规模连续生 产，可选用的壁材种类广泛等特点，本研究采用喷雾干燥法微胶囊化宝石鱼油。 首先进行的是壁材的筛选工作。 微胶囊化包埋率( 又称效率) 是微胶囊产品的主要衡量指标。微胶囊化包埋率 高，则表明芯材大多被包埋在微胶囊壁基质内，留在微胶囊制品表面的芯材含量 少。选择合适的微胶囊壁材对微胶囊制品的质量是关键，它直接决定了微胶囊的 包埋效果。 2 2 1 材料与方法 2 2 1 1 材料 宝石鱼油 阿拉伯胶( 食品级) 明胶( 食品级) 实验室中由宝石鱼内脏提取 英国安迪布朗( a b ) 公司 上海联合食品添加剂有限公司 上海水产大学硕士学位论文 变性淀粉( c l e a r a 脱c 0 0 1 ，食品级) 大豆分离蛋白( 1 9 3 0 0 - 1 0 8 ，食品级) 酪蛋白酸钠( 食品级) 麦芽糊精( 食品级) 蔗糖脂肪酸酯( s e l 5 ，食品级) 卵磷脂 其他试剂均为分析纯。 2 2 1 。2 设备 b s l 2 4 s 型电子分析天平 8 8 1 型定时恒温磁力搅拌器 x w 8 0 a 旋涡混合器 h w s 2 6 型电热恒温水浴锅 n d j 5 s 型数字式粘度计 f j 2 0 0 实验室高剪切乳化机 实验室型高压均质机 1 9 0 型喷雾干燥机 1 0 l a 1 型干燥箱 t d l 5 0 b 离心机 2 2 1 3 实验方法 2 2 1 3 。1 宝石鱼油微胶囊的制备 法国罗盖特( r o q u e t t e ) 公司 瑞泰行化学股份有限公司 宁波江东天腾生物制品有限公司 上海联合食品添加剂有限公司 杭州瑞霖化工有限公司 上海康诺执信食品有限公司 德国赛多利斯( s 心l m j s ) 股份公司 上海司乐仪器有限公司 上海青浦沪西仪器厂 上海一恒科技有限公司 上海精密科学仪器有限公司 上海索祥机电设备制造有限公司 上海东华高压均质机厂 瑞士布奇( b o c h i ) 公司 上海市实验仪器总厂 上海安亭科学仪器厂 将各种壁材分别组合配比进行宝石鱼油微胶囊的制备。壁材按配方称取后，碳 水化合物类和蛋白质类壁材分别用去离子水于6 0 ( 2 恒温水浴中溶解，再将各壁材 混合均匀；称取宝石鱼油加入到称量好的乳化剂粉末中充分搅拌，待充分混合均 匀后加入到壁材混合溶液中，用磁力搅拌器高速搅拌均匀，再用高剪切乳化机在 1 2 0 0 0 r m i n 的速度下对乳化液进行进一步乳化，乳化三次，每次5 m i n 。最后经高压 均质机均质后，立即进行喷雾干燥得到宝石鱼油微胶囊产品，测定产品的包埋率、 水分含量、溶解度并进行感观评定。 宝石鱼油微胶囊制备的基本工艺流程为： 1 6 上海水产大学硕士学位论文 一i j l l j 2 2 1 3 2 宝石鱼油微胶囊乳化液特性分析 ( 1 ) 乳化液粘度 于1 0 0 m l 的烧杯中配制1 0 0 m l 宝石鱼油微胶囊乳化液，高速分散均质后，采 用n d j 5 s 型数字式粘度计在2 5 恒温条件下测定。转子转速为3 0 r r a i n 。 ( 2 ) 乳化液稳定性 使用具塞量筒法f 1 9 1 。取5 0 m l 乳化液于具塞量筒中，置4 0 1 2 恒温水浴中2 4 h ， 读取游离水层的体积，由式( 1 ) 计算乳化液稳定性。 乳化液稳定性( 户 ( 乳液总含水量一游离水量) 乳液总含水量 x 1 0 0 ( 1 ) 2 2 1 3 3 宝石鱼油微胶囊产品特性的评定 ( 1 ) 总油含量 每1 0 0 9 油脂粉末中所含有的总的油脂重量即其总油含量。 有机溶剂( 无水乙醇、无水乙醚、石油醚) 萃取法f 2 3 2 4 1 准确称取微胶囊化鱼油产品( w 1 ) 至干燥的三角瓶中，加2 0 m l 热水使样品充分 溶解后，依次加入无水乙醇、无水乙醚和石油醚( 体积比2 ：1 ：1 ) 充分萃取鱼油后，将 上层液移入已称重的小烧杯中( w 2 ) ，重复萃取两次，合并萃取液，在3 0 ( 2 水浴上 蒸干溶剂，至干燥器中冷却，恒重，称重( w 3 ) 。由式( 2 ) 计算总油含量。 总油含量( ) = ( w 。一w 2 ) w i 1 0 0 ( 2 ) 有机溶剂( 石油醚、正己烷) 萃取法1 2 5 】 1 7 上海水产大学硕士学位论文 准确称取微胶囊化鱼油产品( w 1 ) 至干燥的三角瓶中，加2 0 m l 热水，使样品充 分溶解后，依次加入石油醚和正己烷( 体积比1 ：1 ) 充分萃取鱼油后，将上层液移入 已称重的小烧杯中( w 2 ) ，重复萃取两次，合并萃取液，在3 0 c 水浴上蒸干溶剂， 至干燥器中冷却，恒重，称重( w 3 ) 。由式( 2 ) 计算总油含量。 索氏抽提法f 2 6 】 称取约5 9 鱼油微胶囊( w 1 ) 于蒸发皿中，烘至干燥，加入无水硫酸钠研细，移 入滤纸筒内，粘附有样品的仪器用沾有乙醚的脱脂棉擦净，将棉花一同放进滤纸 筒内。 将滤纸筒放入索氏抽提器内，连接已干燥至恒重的脂肪接受瓶( w 2 ) ，由冷凝 管上端加入无水乙醚或石油醚，加量为接受瓶的2 3 体积，于水浴上( 夏天6 5 ， 冬天8 0 左右) 加热使乙醚或石油醚不断回流提取，一般视含油量高低提取6 1 2 h ，至抽提完全为止。 取下接受瓶，回收乙醚或石油醚，待接受瓶内的乙醚剩1 2 m l 时，放在水浴 上蒸干，再于1 0 0 1 0 5 烘箱干燥2 h ，取出放干燥器内冷却3 0 m i n ，称重，并重复 操作至恒重( w 3 ) 。由式( 2 ) 计算总油含量。 罗紫一哥特里法【2 7 】 准确称取微胶囊化鱼油产品( w 1 ) 至干燥的三角瓶中，加l o m l 的6 0 热水， 使样品充分溶解后，加入1 2 5 m l 浓度为2 5 的氨水，充分混匀，置6 0 水浴中 加热5 m i n ，再充分振荡2 m i n 后，加入l o m l 乙醇，充分摇匀1 5 m i n ，再加入2 5 m l 乙醚，振荡1 5 m i n 后，加入2 5 m l 石油醚，再振荡1 5 r a i n 。将所有液体转移至分 液漏斗中振荡1 5 m i n 后静置分层，将上层液体移入已称重的小烧杯中( w 2 ) ，重复 萃取三次，合并萃取液，在6 0 ( 2 水浴上蒸干溶剂，再置于6 0 c 烘箱中烘至恒重， 于干燥器中冷却，称重( w ，) 。由式( 2 ) 计算总油含量。 巴布科克法【2 7 】 准确称取微胶囊化鱼油产品( w 1 ) 至干燥的三角瓶中，加l o m l 的6 0 热水， 使样品充分溶解后，加入1 2 5 m l 浓硫酸，充分混匀，置6 0 水浴中加热5 m i n ， 再充分振荡2