一种制备鱼油和白藜芦醇共包埋微胶囊粉末的方法与流程

本发明涉及一种制备鱼油和白藜芦醇共包埋微胶囊粉末的方法，属于食品加工技术领域。

背景技术：

鱼油中富含ω-3不饱和脂肪酸，包括二十碳五烯酸(epa、c20:5)和二十二碳六烯酸(dha、c22:6)。白藜芦醇(logp～2.57-3.40)是一种多酚化合物，其在脂肪和水中的溶解度都比较低。鱼油和白藜芦醇具有抗氧化性、抗炎等多种功能特性。因为鱼油和白藜芦醇的疏水性和氧化不稳定，导致它们在食品中的应用受限。微胶囊技术在功能因子周围形成物理屏障，以增加功能因子的溶解性，并减少外界环境对其的影响。微胶囊技术已广泛应用于单一功能因子的包埋，且其在不同功能因子的共包埋应用中正在引起越来越多的研究兴趣。然而，具有不同溶解性的功能因子实现共包埋成为难点。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明以酶交联的乳清分离蛋白和阿拉伯胶为壁材，由于乳清分离蛋白具有乳化特性，且能与多酚类化合物相结合生成复合物，使得将疏水性功能因子和白藜芦醇分别包埋于水包油型乳状液的内部油相和油-水界面蛋白层成为可能，再采用喷雾干燥技术，制备出包埋率高、复溶性好的微胶囊粉末。本发明在于制备功能因子的共包埋微胶囊，既可以克服两种功能因子的缺陷，又扩展微胶囊的应用价值。

本发明的第一个目的是提供一种制备鱼油和白藜芦醇共包埋微胶囊粉末的方法，所述方法具体是先将谷氨酰胺转移酶处理的乳清分离蛋白与白藜芦醇进行混合后，再加入鱼油形成水包油型乳状液，然后加入阿拉伯胶，经喷雾干燥，得到共包埋鱼油和白藜芦醇的微胶囊；所述乳清分离蛋白和阿拉伯胶为微胶囊壁材，所述乳清分离蛋白和阿拉伯胶质量比为(2～5)：1，优选地，乳清分离蛋白和阿拉伯胶质量比为3：1。

在本发明的一种实施方式中，所述方法包含以下步骤：

步骤1：采用谷氨酰胺转移酶处理乳清分离蛋白；

步骤2：将步骤1酶处理的乳清分离蛋白水溶液和白藜芦醇乙醇溶液进行混合，获得乳清分离蛋白-白藜芦醇纳米粒子；

步骤3：向步骤2所得的乳清分离蛋白-白藜芦醇纳米粒子中加入鱼油，进行高速剪切和高压均质，制备水包油型乳状液；

步骤4：向步骤3得到的水包油型乳状液中，加入阿拉伯胶，制得乳清分离蛋白-白藜芦醇-阿拉伯胶稳定的鱼油乳状液；

步骤5：将步骤4得到的乳清分离蛋白-白藜芦醇-阿拉伯胶稳定的鱼油乳状液进行喷雾干燥，得到共包埋鱼油和白藜芦醇的微胶囊粉末。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤1中所用酶为谷氨酰胺转移酶，酶活为7-10u/g乳清分离蛋白，处理温度为45-50℃，时间为60-120分钟。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤3中均质条件为：在10000-20000rpm的转速条件下进行高速剪切1-3分钟，在5-10℃、30-80mpa的条件下进行3次均质，得到水包油型乳状液。

在本发明的一种实施方式中，所述乳清分离蛋白和阿拉伯胶为微胶囊壁材，所述鱼油和白藜芦醇为微胶囊芯材，所述壁材与芯材的质量比为(1.5-2.5):1。

在本发明的一种实施方式中，按质量百分数计，乳清分离蛋白含量为14-18％，阿拉伯胶含量为3-6％，鱼油含量为5-10％，白藜芦醇含量为0.1-0.3％。

优选地，所述步骤4中制得乳状液组成为：按质量百分数计，15％乳清分离蛋白、5％阿拉伯胶、10％鱼油、0.19％白藜芦醇。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤5中喷雾干燥条件为进口温度150-180℃、进料速率540-630ml/h、出口温度70-90℃、空气流速500-600l/h，得到鱼油和白藜芦醇共包埋微胶囊。

本发明的第二个目的是提供一种采用上述方法制备得到的鱼油和白藜芦醇共包埋微胶囊。

本发明的第三个目的是提供一种含有上述鱼油和白藜芦醇共包埋微胶囊的组合物。

本发明的第四个目的是提供一种上述方法在制备具有不同溶解性的功能因子共包埋微胶囊粉末中的应用；将鱼油替换成其他甘油三脂类油脂或能溶于甘油三脂的疏水性功能因子，和/或，将白藜芦醇替换成其他多酚类化合物。

本发明的有益效果：

(1)由于白藜芦醇在甘油三脂类油脂和水中的溶解性都比较低，本发明以酶交联的乳清分离蛋白和阿拉伯胶为壁材，利用乳清蛋白的配体结合特性，使其与白藜芦醇相结合生成复合物，再利用蛋白质的乳化特性，使得白藜芦醇和鱼油分别主要包埋于油-水界面蛋白层和水包油型乳状液的内部油相，最后采用喷雾干燥技术，制备出包埋率高、复溶性好的微胶囊粉末；本发明所得鱼油和白藜芦醇共包埋微胶囊产品为白色，水分活度低、颗粒完整、水溶性好，复溶率为100％。

(2)乳清分离蛋白和阿拉伯胶具有很好的营养价值。制备得到的微胶囊粉末热稳定性好；微胶囊中鱼油包埋率约为90％，白藜芦醇包埋率约为89％。

(3)本发明工艺简单，易操作。

(4)本产品具有鱼油和白藜芦醇的多种功效，可以应用于功能性食品的开发。

附图说明

图1为原料和产物的红外图。

图2为微胶囊的表观形貌和颜色参数。

图3为微胶囊的扫描电镜图。

图4为乳清分离蛋白-白藜芦醇-阿拉伯胶稳定的鱼油乳状液及其复溶微胶囊的粒径分布。

图5为微胶囊的热重分析图。

图6为微胶囊在45℃储藏过程中过氧化值。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本发明，不用于限制本发明。

1、粒径和电位的检测方法：

利用nanobrookomni粒径分析仪对微胶囊的粒径和ζ-电位进行检测。

2、水分活度的检测方法：

利用水分活度仪测定微胶囊的水分活度。

3、包埋率的检测方法：

鱼油包埋率的测定：利用有机溶剂萃取表面油和总油，其中表面油含量和鱼油包埋率的计算公式分别为：

白藜芦醇包埋率的测定：采用超速离心联合高压液相色谱法测定白藜芦醇的包埋率，其计算公式为：

4、微观结构的检测方法：

利用扫描电子显微镜对微胶囊的微观结构进行测定。

5、热稳定性的检测方法:

采用热重分析仪对微胶囊样品进行热重分析。

6、氧化稳定性的检测方法：

将制备的共包埋鱼油和白藜芦醇的微胶囊置于45℃条件下，储藏60天。在不同时间取样进行稳定性的测定。利用硫氰酸铵法测定氢过氧化物。

谷氨酰胺转移酶购于泰兴市东圣生物科技有限公司，来源于茂原链轮丝菌发酵。

实施例1：制备鱼油和白藜芦醇共包埋微胶囊

(1)乳清分离蛋白的酶交联：在56mlph7的25％乳清分离蛋白溶液中，加入1.67g谷氨酰胺转移酶进行交联；其中，酶活为8u/g蛋白，交联温度为50℃，交联时间为90分钟。

(2)乳状液的制备：向交联后的乳清分离蛋白水溶液中加入3.52ml0.0505g/ml的白藜芦醇乙醇溶液，搅拌30分钟，制备乳清分离蛋白-白藜芦醇纳米粒子；然后，加入9.34g鱼油，在16000rpm条件下高速剪切2分钟，在10℃、50mpa的条件下均质3次；最后，添加阿拉伯胶ph7水溶液。最终乳状液的组成为：按质量百分数计，15％乳清分离蛋白、5％阿拉伯胶、10％鱼油、0.19％白藜芦醇。

(3)将步骤(2)制备乳清分离蛋白-白藜芦醇-阿拉伯胶稳定的水包油型鱼油乳状液，利用喷雾干燥法制备鱼油和白藜芦醇共包埋微胶囊；其中，进口温度为170℃，出口温度为85℃，进料速率为540-630ml/h，空气流速为600l/h。

图1为原料和产物的红外图。由图1可知，在共包埋微胶囊中白藜芦醇的特征吸收峰消失，表明白藜芦醇被包埋在微胶囊中；鱼油微胶囊化以后，3012、2924、2854、1736、1096cm^-1强度减弱，1463、1372、1176、715cm^-1吸收峰消失，说明微胶囊结构的形成。图2为微胶囊的表观形貌和颜色参数。鱼油和白藜芦醇共包埋微胶囊为乳白色，其l*为77.33，a*为-0.16，b*为4.44。

对制备得到的微胶囊进行微观结构的分析，图3为微胶囊的扫描电镜图。分析结果如下：sem图显示制备得到的鱼油和白藜芦醇共包埋微胶囊，囊壁的表面完整，较为光滑，几乎没有裂缝和空洞出现，可以防止气体渗透，并对内部芯材提供更好的保护。

对乳状液和复溶微胶囊的粒径和ζ-电位进行检测。图4为乳清分离蛋白-白藜芦醇-阿拉伯胶稳定的鱼油乳状液及其复溶微胶囊的粒径分布。检测结果如下：乳清分离蛋白-白藜芦醇-阿拉伯胶稳定的水包油型鱼油乳状液呈现212nm和444nm双峰分布，ζ-电位约为-43mv；鱼油和白藜芦醇共包埋微胶囊复溶后呈现252nm和592nm双峰分布，粒径相对于原始乳状液增大，ζ-电位约为-42mv；说明了初始乳状液和复溶微胶囊体系稳定，复溶率为100％。

对制备得到的微胶囊进行热稳定性测定。图5为鱼油和白藜芦醇共包埋微胶囊的热重分析。检测结果如下：温度低于100℃时，微胶囊质量有轻微损失，主要是由于含有少量水分的蒸发，导致质量下降；温度由100℃升至200℃左右，微胶囊的质量几乎没有下降；200-450℃期间，质量快速下降，损失约70％；450℃～600℃期间，失重曲线趋于平缓；整个过程损失约86％。说明微胶囊热稳定性好，在一般的食品加工过程中营养价值不受损失。

对制备得到的微胶囊进行鱼油氧化稳定性测定。图6为微胶囊在45℃储藏过程中过氧化值。检测结果如下：将微胶囊置于45℃加速实验储藏60天。相比于空白鱼油和鱼油微胶囊，在储藏过程中共包埋白藜芦醇的微胶囊中鱼油的氢过氧化物值明显地更低，说明共包埋微胶囊体系改善了鱼油的氧化稳定性。

仅采用鱼油作为功能因子，结果见表1。由表1可知，两种微胶囊中鱼油包埋率，表面油含量和水分活度没有差异。说明采用本实施例的制备方法共包埋鱼油和白藜芦醇，不会影响微胶囊中鱼油包埋率、表面油含量和水分活度。

表1微胶囊的表征

注：—表示不含白藜芦醇，不同字母表示统计分析差异显著(p＜0.05)。

实施例2：壁材用量的选择

1、参照实施例1步骤(2)制备wpi稳定的鱼油和白藜芦醇乳状液，区别在于，wpi未进行酶交联且浓度不同，如0.5％、1％、2％、5％、6％、10％、12％和15％，具体方法如下：

向乳清分离蛋白水溶液中加入3.52ml0.0505g/ml的白藜芦醇乙醇溶液，搅拌30分钟，制备乳清分离蛋白-白藜芦醇纳米粒子；然后，加入9.34g鱼油，在16000rpm条件下高速剪切2分钟，在10℃、50mpa的条件下均质3次。最终乳状液的组成为：按质量百分数计，0.5％、1％、2％、5％、6％、10％、12％或15％乳清分离蛋白、10％鱼油。

表2为不同浓度wpi稳定的鱼油乳状液中界面白藜芦醇的含量，由表2可知，随着乳清分离蛋白浓度增加至5％，白藜芦醇在油-水界面含量逐渐降低；然而，进一步增加蛋白质浓度，界面白藜芦醇含量反而升高，说明在高蛋白浓度条件下将可能实现白藜芦醇在油-水界面的共包埋，且当wpi浓度大于10％的高浓度蛋白更有利于后续利用喷雾干燥技术制备微胶囊粉末。

表2wpi浓度对乳状液中界面白藜芦醇含量的影响

注：不同字母表示统计分析差异显著(p＜0.05)。

2、参照实施例1的制备方法制备共包埋微胶囊，区别在于，控制壁材总添加量20％不变时壁材组成不同，wpi未进行酶交联，且未添加白藜芦醇，具体方法如下：

向乳清分离蛋白水溶液中加入9.34g鱼油，在16000rpm条件下高速剪切2分钟，在10℃、50mpa的条件下均质3次；然后，添加阿拉伯胶ph7水溶液。乳状液的组成为：按质量百分数计，10-20％乳清分离蛋白、10-5％阿拉伯胶、10％鱼油。最后，利用喷雾干燥法制备鱼油微胶囊；其中，进口温度为170℃，出口温度为85℃，进料速率为540-630ml/h，空气流速为600l/h。

表3为不同壁材组成对表面油含量的影响，15％wpi和5％阿拉伯胶的组合表面油含量最低，即包埋率最高。

表3壁材对微胶囊中表面油含量的影响

注：不同字母表示统计分析差异显著(p＜0.05)。

实施例3：酶用量的选择

1、参照实施例1的制备方法制备共包埋微胶囊粉末，区别在于，谷氨酰胺转移酶的酶活不同，且未添加白藜芦醇，具体方法如下：

(1)乳清分离蛋白的酶交联：在56mlph7的25％乳清分离蛋白溶液中，加入1.04、1.25、1.67g谷氨酰胺转移酶进行交联，对应酶活为5、6、8u/g蛋白，交联温度为50℃，交联时间为90分钟。

(2)乳状液的制备：向交联后的乳清分离蛋白水溶液中加入9.34g鱼油，在16000rpm条件下高速剪切2分钟，在10℃、50mpa的条件下均质3次；最后，添加阿拉伯胶ph7水溶液。最终乳状液的组成为：按质量百分数计，15％乳清分离蛋白、5％阿拉伯胶、10％鱼油。

(3)鱼油微胶囊的制备：利用喷雾干燥法，进口温度为170℃，出口温度为85℃，进料速率为540-630ml/h，空气流速为600l/h。

表4酶活对微胶囊中表面油含量的影响

注：不同字母表示统计分析差异显著(p＜0.05)。

由表4可以看出，当酶活为5u/g蛋白时，谷氨酰胺转移酶对微胶囊的表面油含量没有明显影响；随着酶活增加，表面油含量逐渐降低；酶活为8u/g时，表面油含量最低，即鱼油包埋率最高。

2、参照实施例1的制备方法制备wpi-白藜芦醇-阿拉伯胶粒子，区别在于，阿拉伯胶直接加入步骤(2)制备的乳清分离蛋白-白藜芦醇纳米粒子中，且并未包埋鱼油，具体方法如下：

(1)乳清分离蛋白的酶交联：在56mlph7的25％乳清分离蛋白溶液中，加入1.67g谷氨酰胺转移酶进行交联；其中，酶活为8u/g蛋白，交联温度为50℃，交联时间为90分钟；

(2)wpi-白藜芦醇-阿拉伯胶粒子的制备：向交联后的乳清分离蛋白水溶液中加入3.52ml0.0505g/ml的白藜芦醇乙醇溶液，搅拌30分钟，制备乳清分离蛋白-白藜芦醇纳米粒子；再添加阿拉伯胶ph7水溶液。最终粒子的组成为：按质量百分数计，15％乳清分离蛋白、5％阿拉伯胶、0.19％白藜芦醇。

表5酶交联对wpi-阿拉伯胶粒子中白藜芦醇包埋率的影响

注：不同字母表示统计分析差异显著(p＜0.05)。

由表5可以看出，酶交联明显提高了阿拉伯胶粒子中乳清分离蛋白-白藜芦醇的包埋率。说明将可以实现在酶交联乳清分离蛋白和阿拉伯胶微胶囊粉末中白藜芦醇的共包埋。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。