CN101642203B - 一种控制面粉改良用氧化剂释放的微囊化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制面粉改良用氧化剂释放的微囊化方法。本发明将交联预糊化淀粉载体材料与面粉改良用氧化剂混合均匀，添加粘合剂，通过挤出-滚圆技术制得面粉改良用氧化剂微丸。交联预糊化淀粉载体材料经淀粉在密炼机中处理后，再用有机溶剂配制成预糊化淀粉乳，经三氯氧磷交联而得。本发明首次利用水相机械混合与有机相交联复合变性的方法成功地制备出交联预糊化淀粉载体材料，该材料具有价廉易得，生物相容性好、安全无毒，制备工艺条件温和等优点；本发明控制面粉改良用氧化剂释放的微囊化方法简单易行，成本低，有效包埋率高达90％，可以控制面粉改良用氧化剂的分解速率至适当的水平，处里效果显著，并提高其利用率。

Description

一种控制面粉改良用氧化剂释放的微囊化方法

技术领域

本发明涉及食品添加剂的控制释放领域，特别涉及一种利用变性淀粉作为载体材料，经挤出-滚圆技术制备面粉品质改良用氧化剂微丸，从而提高面粉品质改良用氧化剂使用效果的方法。

背景技术

面粉是人类最主要的食物之一，又是面制品加工的主要原料，其品质的好坏直接影响面制品的质量。然而，小麦受自身品质、种植环境、加工、储运等诸多因素的影响，面粉的品质存在较大差异。面粉品质改良剂是专用于改善小麦面粉及其制品品质，延长保质期，改善食品工业性能，增强食品营养价值的一类化学合成或天然物质。面粉品质改良剂在面粉加工以及面制品的生产过程中发挥了极其重要的作用，应用也愈来愈普遍。在我国，引入面粉品质改良剂尤为必要，这主要是因为我国小麦品种多，品质差异大，引入面粉品质改良剂可以减少面粉品质的波动以及提高面粉对食品工艺的适应性。面粉改良剂主要包括氧化剂、还原剂和小麦活性面筋等等。

面粉品质改良用氧化剂是指能够增强面团筋力，提高面团弹性、韧性和持气性，增大产品体积的一类化学合成物质。氧化剂在面团中发挥着重要的作用，加入氧化剂后可以将面筋蛋白质中的硫氢基团氧化形成二硫键，其可使许多蛋白质互相结合起来形成大分子网络结构，增强面团持气性、弹性和韧性。其次，氧化剂可以抑制蛋白酶活性。在面粉的蛋白质半胱氨酸和胱氨酸中，含有-SH基团，它是蛋白酶的激活剂。在面团搅拌过程中被-SH基团激活的蛋白酶强烈分解面粉中的蛋白质，使面团的筋力下降。加入氧化剂后，-SH基团被氧化失去活性，丧失了激活蛋白酶的能力，从而保护了面团的筋力和工艺性能。此外，氧化剂还可以对面粉进行漂白和提高蛋白质的粘结作用。面粉品质改良用氧化剂的种类按其在面团中的作用速度分为快速型和慢速型。①快速型氧化剂。在面团搅拌阶段就开始氧化蛋白质中的-SH基因，使之形成二硫键。②慢速型氧化剂。在面团搅拌阶段不起作用，而是随着面团温度的升高和pH值降低，在醒发工序的后期和入炉烘焙的前开始氧化蛋白质中的-SH基团。目前的氧化剂除溴酸钾外，均为快速型氧化剂，其中主要有偶氮甲酰胺、L-抗坏血酸、过氧化钙和葡萄糖氧化酶等。

偶氮甲酰胺在面团搅拌、发酵前期即起作用，而在发酵后期即已失效，缺乏入炉急胀性的特点。当偶氮甲酰胺在面粉加水搅拌成面团时，很快释放出活性氧，将小麦蛋白质内-SH基团氧化成-S-S-基团，使各蛋白质链相互连结而构成面团网状结构，从而改善面团的物理操作性质及面制品组织结构。因此，在实际应用过程中，往往其分解速度过快而致使氧化能力过早丧失，使其对面粉品质改良的效果和利用率的发挥受到极大的限制。

过氧化钙可很大程度地氧化面筋筋力，漂白面粉，提高面团的弹性和持气性，较大程度地增大和固定面包的体积。用过氧化钙作面团的氧化剂是因为它与水接触能释放出活性氧，以产生高度的交联作用使面团强度增加。同样存在在面团搅拌、发酵前期即起作用，而在发酵后期即已失效，缺乏入炉急胀性的特点。

L-抗坏血酸是一种氧化还原缓冲体系，添加过量也不会对面筋产生不良影响。L-抗坏血酸被面粉中的L-抗坏血酸氧化酶或被空气中的氧，氧化成脱氢抗坏血酸，脱氢抗坏血酸作用于面粉中的巯基而起氧化作用。但是L-抗坏血酸存在的主要问题是性质不稳定，极易在加工过程中由于加热、空气中的氧气等而失活。

葡萄糖氧化酶在氧气的存在的条件下能将葡萄糖转化为葡萄糖酸，同时产生过氧化氢。过氧化氢是一种很强的氧化剂，能够将面筋分子中的巯氢基(-SH)氧化为二硫键(-S-S-)，从而增强面筋的强度。到目前为止，葡萄糖氧化酶被认为是最有前途的溴酸钾替代物，但其作用效果与实际应用要求相比还有很大差距。葡萄糖氧化酶的可耐受的温度范围30-60℃，易于在加工过程中变性失活，且同样存在在面团搅拌、发酵前期即起氧化作用而使其在发酵后期氧化效果降低的缺点。

食品成分的控制释放技术已经成为食品加工过程中的关键新技术，在食品功能活性成分控制释放系统中，作为食品功能活性成分载体的生物材料起着关键的作用，它决定着食品功能活性成分的控制释放、导向等。通过控制释放技术将食品功能物质通过载体材料包埋修饰后，按需要在预定条件下向环境提供适宜的物质浓度，其重要特点是使其在应用环境中浓度能稳定持续较长的时间，使控释功能物质的安全性、有效性和适应性提高。目前，国内外已经开始研究面粉品质改良用氧化剂的缓慢释放，以提高其改良效果。李万民等在“油脂包埋L-抗坏血酸对面粉烘焙品质改良研究”(李万民，马晓军.食品研究与开发，2006，27(11)：169-172)中选择熔点不同的四种油脂，将L-抗坏血酸包埋后添加到面粉中，研究了其对面团流变性和面包品质的影响，发现L-抗坏血酸在不同温度下的缓慢释放会带来不同的改良效果。王学东在“缓释葡萄糖氧化酶最适制备条件初探”(王学东.食品科学06，27(11)：248-254)一文中利用微胶囊技术对葡萄糖氧化酶进行缓慢释放试验，改善了其作用效果。EhabTaqieddin E等人在“海藻酸-壳聚糖核壳结构的微胶囊对酶的固定化”(Ehab TaqieddinE，Amiji A.Enzyme immobilization in novel alginate-chitosan core-shellmicrocapsules.Biomaterials.2004，25：1937~1945)一文中利用海藻酸-壳聚糖核壳结构的微胶囊对酶进行控制释放，改善了其作用效果。

淀粉作为天然高分子化合物在可再生资源中占据非常重要地位，具有丰富、价廉、可再生不枯竭、污染小、可生物降解、生物相容性好、稳定性高、安全、无毒等优点，很早就被应用于食品、医药领域，作为赋性剂、崩解剂等。近年来，国内外大量研究表明，淀粉及变性淀粉已成为很有发展潜力的控缓释传递系统的载体材料。目前用作控缓释载体材料的淀粉深加工产品主要有β-环糊精、麦芽糊精与淀粉糖浆、多孔淀粉、烯基琥珀酸淀粉酯、羧甲基淀粉等。这些材料主要依靠进口，价格普遍偏高。并且这些载体材料的多羟基结构使其具有较强的亲水性，在食品加工过程中由于其较强的亲水性而使得所包埋的功能物质易提前损失或被破坏。淀粉其脱水葡萄糖单元上所具有的多羟基为其进行合理的结构修饰改性提供了反应空间，通过对淀粉分子进行修饰改性，合理调节淀粉在面制品加工环境中的溶胀性能、崩解性能，从而得到优良的新型载体材料。

目前，通过利用交联预糊化淀粉控制面粉改良用氧化剂释放的微囊化载体材料和方法还未见报道。

发明内容

为了解决目前控制面粉改良用氧化剂释放的难点，本发明的首要目的在于提供一种利用交联预糊化淀粉载体材料来控制面粉改良用氧化剂释放的微囊化方法，该方法采用的交联预糊化淀粉载体材料价廉易得，生物相容性好、安全无毒。

本发明的另一目的在于提供一种上述方法制备的面粉改良用氧化剂微丸。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：一种控制面粉改良用氧化剂释放的微囊化方法，其特征在于包括以下操作步骤：

将面粉改良用氧化剂与交联预糊化淀粉载体材料以质量比1.5∶1～9∶1混合均匀，加入占交联预糊化淀粉载体材料干重2～5％的粘合剂，通过挤出机挤成圆条状，再于滚圆机中滚圆，得到面粉改良用氧化剂微丸。

所述控制面粉改良用氧化剂释放的载体材料交联预糊化淀粉按以下操作步骤：将含水质量为40～60％的淀粉在密炼机中混合处理后得到预糊化淀粉；然后用乙醇或丙酮配制成质量浓度为10～30％的预糊化淀粉乳；加入占淀粉干重3～8％的交联剂，调节pH值至10，进行交联反应得到预糊化淀粉水凝胶；将预糊化淀粉水凝胶洗涤、干燥，得到交联预糊化淀粉载体材料。所述混合处理的温度为70～90℃，转速为40～100rpm，时间为1～4h；所述交联剂为三氯氧磷或三偏磷酸钠；所述交联反应的温度为20～40℃，反应时间为0.5～3h；所述干燥为真空干燥。

所述面粉改良用氧化剂是偶氮甲酰胺、L-抗坏血酸、过氧化钙或葡萄糖氧化酶。

所述粘合剂为质量浓度为10％的羟丙甲基纤维素(HPMC)水溶液。

所述挤出机挤出速率为30～50rpm；所述滚圆是以500～1000rpm速率滚圆10～20min。

一种根据上述方法制备的面粉改良用氧化剂微丸。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明通过利用交联预糊化淀粉作为面粉改良用氧化剂的控制释放载体材料，解决了其在实际应用过程中分解速度过快而致使其在面团搅拌、发酵前期即起氧化作用而使其在发酵后期氧化效果降低的缺点，同时，还对性质不稳定，极易在加工过程中由于加热、空气中的氧气等而失活的氧化剂起到了稳定和保持其功能的作用，保护了氧化剂不受到破坏，从而提高了氧化剂对面粉品质改良的效果和利用率的发挥。

(2)本发明首次利用机械混合与有机相交联复合变性的方法成功地制备出作为控制面粉改良用氧化剂释放的载体-交联预糊化淀粉载体材料，采用交联预糊化淀粉载体材料作为控制面粉改良用氧化剂释放的载体具有价廉易得，生物相容性好、本身安全无毒，制备工艺条件温和等。

(3)本发明采用了挤出滚圆技术，将交联预糊化淀粉载体与面粉改良用氧化剂通过混合、挤出、滚圆的工艺制备成面粉改良用氧化剂微丸，其有效包埋量可达90％以上，粒径大小可控。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

(1)称量200克含水质量为40％的淀粉，快速加入到温度70℃、转速为40rpm的密炼机中反应4小时，反应结束后取出冷却到室温；再用丙酮配制成质量浓度为10％的预糊化淀粉乳，于20℃的水浴中滴加占淀粉干重3％的交联剂三氯氧磷(POCl₃)，滴加过程中保持反应体系的pH值为10，反应0.5小时后先用蒸馏水洗涤3次，再依次用95％乙醇和无水乙醇洗涤1次，最后在50℃的真空干燥箱中干燥24小时，得交联预糊化淀粉载体材料；

(2)将偶氮甲酰胺与交联预糊化淀粉载体材料按1.5∶1的质量比例混匀后，添加占淀粉干重2％的质量浓度为10％的羟丙甲基纤维素(HPMC)水溶液，制软材后放入挤出机中，控制挤出速率为30rpm，挤出条状后再置于滚圆机中以的500rpm速率滚圆20min，得面粉改良用氧化剂微丸。

试验表明，本实施例所得面粉改良用氧化剂微丸在面团搅拌、发酵前期损失率均小于15％，同样烘培条件下所得面包与对照组添加未微囊化的氧化剂所得面包相比，其体积优于对照组且氧化剂用量降低20％。

实施例2

(1)称量150克含水质量为60％淀粉，快速加入到温度80℃、转速为80rpm的密炼机中反应1小时，反应结束后取出冷却到室温；再用乙醇配制成质量浓度为15％的预糊化淀粉乳，于35℃的水浴中滴加占淀粉干重6％的交联剂三氯氧磷，滴加过程中保持反应体系的pH值为10，反应2小时后先用蒸馏水洗涤3次，再依次用95％乙醇和无水乙醇洗涤1次，最后在50℃的真空干燥箱中干燥24小时，得交联预糊化淀粉载体材料；

(2)将L-抗坏血酸与交联预糊化淀粉载体材料按5∶1的质量比例混匀后，添加占淀粉干重2％的质量浓度为10％的羟丙甲基纤维素(HPMC)水溶液，制软材后放入挤出机中，控制挤出速率为50rpm，挤出条状后再置于滚圆机中以的700rpm速率滚圆10min，得面粉改良用氧化剂微丸。

试验表明，本实施例所得面粉改良用氧化剂微丸在面团搅拌、发酵前期损失率均小于10％，所得面包体积膨松，弹柔性好。

实施例3

(1)称量180克含水质量为50％淀粉，快速加入到温度90℃、转速为100rpm的密炼机中反应1.5小时，反应结束后取出冷却到室温。再用丙酮配制成质量浓度为30％的预糊化淀粉乳，于25℃的水浴中滴加占淀粉干重8％的交联剂三氯氧磷，滴加过程中保持反应体系的pH值为10，反应1小时后先用蒸馏水洗涤3次，再依次用95％乙醇和无水乙醇洗涤1次，最后在50℃的真空干燥箱中干燥24小时，得交联预糊化淀粉载体材料；

(2)将过氧化钙与交联预糊化淀粉载体材料按9∶1的质量比例混匀后，添加占淀粉干重3％的质量浓度为10％的羟丙甲基纤维素(HPMC)水溶液，制软材后放入挤出机中，控制挤出速率为50rpm，挤出条状后再置于滚圆机中以的1000rpm速率滚圆15min，得面粉改良用氧化剂微丸。

试验表明，本实施例所得面粉改良用氧化剂微丸在面团搅拌、发酵前期损失率均小于10％。氧化剂微囊化后，氧化速率变慢，显著增大面包体积，更加有利于面筋网络结构的形成，改善面包内部质构，其咀嚼性和粘牙性得到改善。

实施例4

(1)称量220克含水质量为55％的淀粉，快速加入到温度75℃、转速为50rpm的密炼机中反应3小时，反应结束后取出冷却到室温；再用丙酮配制成质量浓度为10％的预糊化淀粉乳，于40℃的水浴中滴加占淀粉干重4％的交联剂三偏磷酸钠，滴加过程中保持反应体系的pH值为10，反应3小时后先用蒸馏水洗涤3次，再依次用95％乙醇和无水乙醇洗涤1次，最后在50℃的真空干燥箱中干燥24小时，得交联预糊化淀粉载体材料；

(2)将葡萄糖氧化酶与交联预糊化淀粉载体材料按7∶1的质量比例混匀后，添加占淀粉干重5％的质量浓度为10％的羟丙甲基纤维素(HPMC)水溶液，制软材后放入挤出机中，控制挤出速率为40rpm，挤出条状后再置于滚圆机中以的800rpm速率滚圆15min，得面粉改良用氧化剂微丸。

试验表明，本实施例所得面粉改良用氧化剂微丸在面团搅拌、发酵前期损失率均小于11％，同样烘培条件下所得面包与对照组添加未微囊化的氧化剂所得面包相比，其体积优于对照组。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种控制面粉改良用氧化剂释放的微囊化方法，其特征在于包括以下操作步骤：

将面粉改良用氧化剂与交联预糊化淀粉载体材料以质量比1.5∶1～9∶1混合均匀，加入占交联预糊化淀粉载体材料干重2～5％的粘合剂，通过挤出机挤成圆条状，再于滚圆机中滚圆，得到面粉改良用氧化剂微丸；

所述交联预糊化淀粉载体材料按以下操作步骤：将含水质量为40～60％的淀粉在密炼机中混合处理后得到预糊化淀粉；然后用乙醇或丙酮配制成质量浓度为10～30％的预糊化淀粉乳；加入占淀粉干重3～8％的交联剂，调节pH值至10，进行交联反应得到预糊化淀粉水凝胶；将预糊化淀粉水凝胶洗涤、干燥，得到交联预糊化淀粉；所述混合处理的温度为70～90℃，转速为40～100rpm，时间为1～4h；所述交联剂为三氯氧磷或三偏磷酸钠；所述交联反应的温度为20～40℃，反应时间为0.5～3h；所述干燥为真空干燥；

所述面粉改良用氧化剂是偶氮甲酰胺、L-抗坏血酸、过氧化钙或葡萄糖氧化酶；所述粘合剂为质量浓度为10％的羟丙甲基纤维素水溶液；所述挤出机挤出速率为30～50r·min^-1；所述滚圆是以500～1000r·min^-1速率滚圆10～20min。

2.一种根据权利要求1所述方法制备的面粉改良用氧化剂微丸。