变性淀粉微胶囊包埋剂的应用性能比较研究

食品研究与开发2010年 3月第 31卷第 3期 食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发 显著（p＜0．05）；pH值的影响不显著（p＜0．05）。因此，3 种因素的影响次序为 C＞B＞A。由此各因素的最佳组合 确定为 A2B2C1D2，即最佳磷酸化条件为：pH值 9.0，蛋 白质添加量为 8 %，时间 1 h，STP添加量为 10 %，在此 条件下磷酸化程度为 70.5 mg/g。 3 结论 通过测定提取的血红蛋白的相关理化性质，得出 盐析方法更适用于实验室研究，同时对提取的血红蛋 白进行磷酸化试验，结果表明最佳磷酸化条件为：pH 值 9.0，蛋白质添加量为 8 %，时间 1 h，STP添加量为 10 %。STP添加量与蛋白质添加量的影响显著（p＜ 0．05）；pH值、磷酸化时间的影响不显著（p＞0．05）；4种 因素的影响次序为 STP 添加量>蛋白质添加量>pH 值>磷酸化时间。 参考文献： [1] 郑炯，汪学荣.猪血中血红蛋白多肽的研究进展[J].肉类研究， 2007，98(4)：38-41 [2] 孙骞，胡鑫，罗勇康.血红蛋白生物活性肽的研究进展[J].肉类研 究，2008(3) : 13-18 [3] 路秀玲.修饰血红蛋白作为红细胞代用品的研究进展和挑战[J]. 生物工程学报，2006，22(1)：7-19 [4] 赵红喜，冯立，潘丽君，等.蛋白质分离纯化新技术-反胶团萃取 [J].粮食与油脂，2008(8)：1-3 [5] 张坤生，李阳阳.食品蛋白质的磷酸化及功能研究[J].食品研究 与开发，2005，26(3)：95-99 [6] 杨铃.蛋白质磷酸化改性研究进展[J].粮食加工，2007，32(3)：66-69 [7] 胡美琴,余蓉.用 PEG6000从新鲜猪血中分离提取猪血红蛋白[J]. 华西医学杂志，2008，23(3)：329-330 [8] 王秀莉，张晓萍，赵世萍.血红蛋白的提取和分离实验的改进[J]. 教学仪器与实验，2008，24(10)：20-21 [9] 李瑜,尹春明.化学磷酸化改性小麦面筋蛋白[J].食品工业科技， 2002，23(5)：19-21 [10] 施海.猪血红蛋白的提取及修饰的研究[D].浙江大学硕士生论 文，2001：14-15 [11] 唐文婷.小麦面筋蛋白的琥珀酰化及磷酸化改性研究[D].合肥工 业大学硕士生论文，2006：32-35 收稿日期：2009-06-07 变性淀粉微胶囊包埋剂的应用性能比较研究 刘勋，胡敏，罗合春，熊竹，陈晓娟，张涛 （重庆工贸职业技术学院，重庆 408000） 摘 要：对国产 TWS502、进口 HI-CAP100和 CO01 3种变性淀粉微胶囊包埋剂的应用性能进行比较研究。试验中以 共轭亚油酸为包埋物，在相同的条件下分别用这 3种微胶囊包埋剂制备共轭亚油酸微胶囊，包埋率分别为 92.0 %、 90.5 %和 85.2 %。微胶囊产品的贮藏稳定性大幅度提高，各项感官及理化性能指标符合应用要求。综合性能上国产微 胶囊包埋剂已达到甚至超过进口微胶囊包埋剂。 关键词：变性淀粉；微胶囊包埋剂；应用性能；共轭亚油酸 The Study on the Application Properties of the Modified Starch Microencapsulation Agents LIU Xun, HU Min, LUO He-chun, XIONG Zhu, CHEN Xiao-juan, ZHANG Tao （Chongqing Industry and Trade Polytenic, Chongqing 408000，China） Abstract: The application property of three kinds of modified starch microencapsulation agents, including the domestic TWS502, imported HI -CAP100 and CO01 was compared. Under same conditions the conjugated linoleic acid microcapsules were prepared using the above three microencapsulation agents respectively. The microencapsulation efficiency was 92.0 %, 90.5 % and 85.2 % for each of the agents. The microcapsule products had much better storage stability and suitable for use according to their sensory and physical-chemical index. In 基金项目：“重庆市涪陵区科技攻关计划”资助课 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 作者简介：刘勋（1966—），男（汉），博士，研究方向：变性淀粉。 666666666666666666666666666666666666666666666666 基础研究 10 食品研究与开发 2010年 3月第 31卷第 3期食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发 微胶囊技术是一种将液体油脂用壁材物质包囊、 形成粒径为微米级的微型胶囊粉末，从而对油脂予以 保护的新技术[1-3]。共轭亚油酸是共轭的十八碳二烯酸 各种几何异构体和位置异构体脂肪酸的总称，是近二 十年来生理学、动物营养学等研究的热点之一[4-5]。已 有很多研究表明具有抗癌、抗动脉粥样硬化、增强免 疫、降血压、减肥等生理功能，在药物、食品、生物、养殖 等领域有广阔的应用前景。但共轭亚油酸水溶性小、 易被空气氧化变质并产生异味。此外，液态的油脂在 运输、包装、贮藏中不方便，在水基产品中分散性、乳化 性差，难以与其他物料混合，从而污染器皿和设备等， 因此对其进行微胶囊化处理是极有必要的。 喷雾干燥法是制备微胶囊的重要方法之一 [6]，因 其工艺成熟，设备易得，操作成本低廉，当前应用较多。 为达到最好的包埋效果，微胶囊壁材的性能对微胶囊 制备的影响至为关键。目前喷雾干燥微胶囊化时，最 常用的壁材是阿拉伯胶 [7]，因为它具有良好的乳化稳 定性，且高浓度溶液黏度低，可满足应用要求。但价格 较高、供货不稳定，且对油脂的载量较小，一般只能达 到 20 %左右。 美国国民淀粉公司生产的 HI-CAP100及法国罗 盖特淀粉公司生产的 CO01等产品均是专用于喷雾干 燥法对油脂进行微胶囊化的变性淀粉类微胶囊包埋 剂，已得到了较广泛的应用，取得较好的效果[8]。由于 进口产品价格较高，国内也一直在开发生产替代产 品 [9-10]。重庆泰威生物工程股份有限公司开发生产的 TWS502 微胶囊包埋剂即是与 HI-CAP100 同类型的 产品。为比较国内产品与进口产品的应用性能，本文 以共轭亚油酸为包埋对象，使用 TWS502、HI-CAP100 及 CO01等 3种微胶囊包埋剂在同一条件下制备了共 轭亚油酸微胶囊，测定了包埋率、贮藏稳定性等参数， 比较它们作为微胶囊包埋剂的性能。 1 材料和方法 1.1 主要材料及设备 TWS502微胶囊包埋剂：重庆泰威生物工程股份 有限公司生产；HI-CAP100：美国国民淀粉公司产品； 罗盖特变性淀粉 CO01：法国罗盖特淀粉公司产品。 FA2204型电子天平：上海天平仪器厂；HH-601 电子恒温水浴锅：江苏金坛市环宇科学仪器厂；JJ-1 型电动搅拌器：江苏金坛医疗仪器厂；CS101-2ABN 电热鼓风干燥箱：重庆永生实验仪器厂；800型离心 机：江苏常州国华电器有限公司；YB60-6S高压均质机： 上海东华高压均质机厂；离心式喷雾干燥机：无锡市林 洲喷雾干燥机厂。 1.2 方法 1.2.1 最大乳化能力测定 按 m（变性淀粉）∶m（水）=2∶5配制变性淀粉溶液， 在淀粉溶液中加入一定比例共轭亚油酸，用高速分散 器分散，以 3 200 r/min转速离心 1 min，观察表面是否 有油相溢出。若无油相溢出，则增大共轭亚油酸加入 量。重复操作，直至油相开始溢出时所加油脂量占总 固形物比值即为变性淀粉最大乳化能力。将上述已达 最大乳化量乳状液在 25 ℃静置 12、24、48 h，分别观察 乳状液分层情况。 1.2.2 共轭亚油酸微胶囊制备 根据要求的固形物含量及共轭亚油酸的载量，按 比例取一定体积的纯水，搅拌下加入变性淀粉微胶囊 包埋剂，待其溶解后，再往该淀粉溶液中边搅拌边加入 共轭亚油酸，经高速分散及两次高压均质后，即制得含 变性淀粉微胶囊包埋剂的共轭亚油酸白色乳状液。将 此乳状液喷雾干燥，得到粉末状的微胶囊化共轭亚油 酸产品。 1.2.3 微胶囊产品共轭亚油酸含油量测定 准确称取共轭亚油酸微胶囊产品（W）至干燥小烧 杯中，加 20 mL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 4∶2∶3）充分萃取共 轭亚油酸，然后将萃取液移入已称至恒重小烧杯中 （W1）。重复萃取两次，合并萃取液并在水浴中蒸干溶剂， 再移入 60℃烘箱中，烘至恒重（W2）。计算微胶囊中共轭 亚油酸量。计算公式为：微胶囊含油量=（W2-W1）/W。 1.2.4 微胶囊共轭亚油酸表面含油率测定 准确称取共轭亚油酸微胶囊产品（W）至干燥试 管中，加入 20 mL石油醚，不断振荡 2 min，用玻砂漏 斗过滤样品，并用石油醚洗涤两次;合并萃取液至已 恒重小烧杯（W1）中，在水浴中蒸干溶剂，再移入 60 ℃ 烘箱中，烘至恒重（W2）。计算公式为：表面油含量= （W2-W1）/W。 total the domestic microencapsulation agents had achieved or exceeded the imported products. Key words: modified starches；microencapsulation agents；application properties；conjugated linoleic acid zanthexylum 基础研究 11 食品研究与开发2010年 3月第 31卷第 3期 食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发 蜡质玉米淀粉 辛烯基琥珀酸淀粉酯 产品 酯化 辛烯基琥珀酸酐 淀粉酶 纯化 喷雾干燥 酶解 图 2 辛烯基琥珀酸淀粉酯的分子结构 Fig.2 The molecular structure of starch ester octenylsuccinate 图 1 TWS502微胶囊包埋剂生产工艺简图 Fig.1 The diagram of the production process for TWS502 microencapsulation agent 1.2.5 微胶囊化效果评定指标 主要测定指标是包埋率，其定义为: 包埋率=1-表面油含量 总油含量 ×100 % 1.2.6 共轭亚油酸微胶囊贮藏稳定性的测定 将共轭亚油酸微胶囊产品均匀地铺在锥形瓶底， 放入 63 ℃水浴锅中进行油脂的加速氧化试验，每隔 24 h测一次过氧化值[11]。以过氧化值增加的百分率表 示，计算公式为：过氧化值增加的百分率= It-I0I0 ×100 % 式中：It为 t时间样品的过氧化值；I0为起始时样 品的过氧化值。 2 结果与讨论 2.1 TWS502微胶囊包埋剂的结构及性能 TWS502微胶囊包埋剂是重庆泰威生物工程股份 有限公司开发生产的一种专用于可食用物质包埋的 微胶囊包埋剂。它是采用蜡质玉米淀粉为原料，先用 辛烯基琥珀酸酐酯化制成辛烯基琥珀酸蜡质玉米淀 粉酯，再经酶解将淀粉长链分解为小片段以降低淀粉 黏度，经精制纯化后最后喷雾干燥制成产品，生产工 艺见图 1，辛烯基琥珀酸淀粉酯的结构见图 2。 从分子结构看（图 2），辛烯基琥珀酸淀粉酯是在 其淀粉分子长链上同时引进了亲水基（羧基）和疏水基 （辛烯基），并且二者的比例是 1∶1。由于长链的作用，当 用于油/水乳状液时，亲水的羧基伸入水中，亲油的烯 基伸入油中，使淀粉长链在油水界面上形成一层很厚 的界面膜。在微胶囊的制备中，要求壁材浓度大，包埋 效果好，形成的外胶囊膜就厚，因而要求使用的壁材是 高浓度低黏度的。TWS502微胶囊包埋剂是经淀粉酶 降解后的变性淀粉，黏度很低，可制成 40 %浓度的水 溶液应用。产品的乳化能力强，所形成的乳液乳化状 态好，芯材的微薄粒子分散得很小，能均匀地分布在乳 液中。乳液中的淀粉长链分子大都吸附在油/水界面 上。在乳液进行喷雾干燥时，可立即在芯材表面凝聚 固化，其包埋效率很高。 根据厂商提供的技术资料，美国国民淀粉公司的 HI-CAP100产品及法国罗盖特淀粉公司的变性淀粉 CO01，与重庆泰威公司的 TWS502微胶囊包埋剂属于 同一类型，但产品生产工艺参数等技术数据均属于技 术秘密，没有公开。 2.2 最大乳化能力和乳化稳定性 按 1.2.1 的方法，测试了 TWS502、HI-CAP100、 CO01 3种变性淀粉的最大乳化能力和乳化稳定性，测 试结果见表 1。 由表 1可见，3种变性淀粉都有较强的乳化能力， 且具有极好的乳化稳定性，都很适合作为水包油型微 胶囊产品的壁材，可得到非常稳定的乳化液。其中的 TWS502的最大乳化能力和乳化稳定性稍强于另两种 产品。 2.3 制备共轭亚油酸微胶囊的工艺条件 微胶囊化工艺条件对微胶囊产品性能的影响已 有很多人研究。除预备性或验证性试验之外，本研究 不在这方面下功夫，而是选用了如下工艺条件：乳液 固形物含量 40 %、载量 40 %、乳化温度 40 ℃、一级均 质压力 25 MPa、二级均质压力 35 MPa、喷雾干燥进风 温度190℃和出口温度 85℃。按 1.2.2的方法，分别用 TWS502、HI-CAP100、C001 3种变性淀粉作为壁材，制 备了粉末状的共轭亚油酸微胶囊。 2.4 微胶囊化效果比较 为比较 3种微胶囊包埋剂 TWS502、HI-CAP100、 C001的微胶囊化效果，采用 1.2.3和 1.2.4的方法分别 测定了对应的共轭亚油酸微胶囊产品的总油含量和 表面油含量，再根据 1.2.5中的公式计算包埋率，结果 表 1 最大乳化能力和乳化稳定性 Table 1 The maximum emulsifying capacity and emulsifying stability 微胶囊 包埋剂 TWS502 HI-CAP100 CO01 最大乳化 能力/% 63 62 60 静置 12 h 无油 无油 无油 静置 24 h 无油 无油 无油 静置 48 h 微量油溢出 微量油溢出 微量油溢出 乳化稳定性 基础研究 12 食品研究与开发 2010年 3月第 31卷第 3期食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发 表 2 不同微胶囊包埋剂对共轭亚油酸的包埋率比较 Table 2 The comparison of microencapsulation efficiency for conjugated linoleic acid using different microencapsulation agents 微胶囊包埋剂 TWS502 HI-CAP100 CO01 包埋率/% 92.0 90.5 85.2 表 3 微胶囊产品的贮藏稳定性（过氧化值增加的百分率）比较 Table 3 The storage stability of different microcapsule products 时间/d 0 1 2 3 4 未包埋 0 3.20 11.62 39.41 71.65 TWS502 0 0.42 2.63 3.52 4.50 HI-CAP100 0 0.38 2.48 3.41 4.35 CO01 0 0.54 3.03 4.14 5.45 表 4 共轭亚油酸微胶囊产品感官及理化性能指标比较 Table 4 The comparison of the sensory properties and the physicalchemical index for different conjugated linoleic acid microcapsule products 项目 外观 风味 颗粒度/目 水分/% 表面油含量/% 油脂包埋率/% 流动性 溶解性 TWS502 白色粉末 无异味 60 4.5 3.2 92.0 好 冷水中易溶解， 均匀乳液 HI-CAP100 白色粉末 无异味 60 4.8 3.8 90.5 较好 冷水中易溶解， 均匀乳液 CO01 白色粉末 无异味 60 6.2 5.9 85.2 一般 温水中易溶解， 乳液易分层 见表 2。 由表 2可见，3种微胶囊包埋剂对共轭亚油酸的 包埋率都比较高，表明微胶囊化效果都比较好。这也 与理论上的预测一致。 2.5 共轭亚油酸微胶囊产品的贮藏稳定性比较 按 1.2.6的方法进行油脂的加速氧化试验，每隔 24 h测一次过氧化值，计算过氧化值增加的百分率，对 3种共轭亚油酸微胶囊产品及未包埋的共轭亚油酸的 贮藏稳定性进行比较，结果见表 3。 由表 3可见，未包埋的共轭亚油酸迅速氧化，而微 胶囊化后的共轭亚油酸氧化速率明显降低。表明这 3 种微胶囊化产品均将油脂包裹在内心，减少了与外界 环境接触的机会，减慢了产品氧化变质的速度，有利于 延长产品的贮藏期。在这 3种微胶囊包埋剂中，又以 HI-CAP100的效果最好，TWS502略次之，但差距较小。 2.6 共轭亚油酸微胶囊产品感官及理化性能指标 比较 3种共轭亚油酸微胶囊产品均成白色粉末状，表 观干爽，其感官及理化性能指标见表 4。 从表 4可以看出，3种微胶囊产品表面油含量低， 油脂包埋率高，均具有良好的性能，说明它们都能够成 为共轭亚油酸微胶囊化的优良壁材。其中 TWS502和 HI-CAP100微胶囊的流动性和溶解性较好，溶解后复 原乳状液稳定性良好，总体性能更优。 3 结论 本文比较了 TWS502、HI-CAP100、CO01 3种变性 淀粉类微胶囊包埋剂对共轭亚油酸的包埋效果及微 胶囊产品的性能。它们均可作为共轭亚油酸微胶囊化 的壁材，具有良好的包埋效果，包埋率分别可达92.0 %、 90.5 %、85.2 %。微胶囊对油脂的保护效果明显，微胶 囊产品的贮藏稳定性良好。粉末化的微胶囊产品流动 性较好，在水中易复原为均匀的乳液，适于应用。作为 共轭亚油酸微胶囊包埋剂 TWS502优于 CO01，与 HI- CAP100性能相当，包埋率略优于 HI-CAP100，表明在 综合性能上，国产微胶囊包埋剂已经达到甚至超过进 口微胶囊包埋剂。 参考文献： [1] 刘永霞，于才渊.微胶囊技术的应用及其发展[J].中国粉体技术， 2003，9(3):36-40 [2] 周鹏，郑为完.食品中常用的微胶囊技术方法及开发[J].食品研 究与开发，2001，22（1）：25-28 [3] 周洁，王立，周惠明.微胶囊技术及其在食品工业中应用[J].粮食 与油脂，2003（9）：10-12 [4] John K G Kmmer，Peter W Parodi，Robert G Tensen，et al. 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