CN103110101A

CN103110101A - 1,3-二油酸-2-棕榈酸结构油脂微胶囊及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN103110101A
Application number: CN2013100479863A
Authority: CN
Inventors: 刘宁; 李春; 张薇; 李敏
Original assignee: Northeast Agricultural University
Current assignee: Northeast Agricultural University
Priority date: 2013-02-06
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2013-05-22

Abstract

本发明涉及一种1,3-二油酸-2-棕榈酸结构油脂微胶囊及其制备方法和应用。微胶囊的芯材含有1,3-二油酸-2-棕榈酸结构油脂和乳化剂，壁材含有乳清蛋白和麦芽糊精。制备方法：称取麦芽糊精和乳清蛋白，溶解于蒸馏水中，再将此混合溶液置于55-65℃水浴锅中恒温15-25min，不停搅拌，使其充分溶解；再加入1,3-二油酸-2-棕榈酸结构油脂和乳化剂，持续搅拌8-12min，乳化后，将混合液在20-30MPa下均质，均质后经喷雾干燥，即得。本发明的微胶囊具有环境耐受性好、营养价值高、应用范围广的特点。制备方法包埋效果较好，微胶囊化效率可达91.53%。可用于添加到食品中，以提高食品的营养价值。

Description

1,3-二油酸-2-棕榈酸结构油脂微胶囊及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种微胶囊及其制备方法，特别是涉及一种1,3-二油酸-2-棕榈酸结构油脂微胶囊及其制备方法和在食品添加剂领域的应用。

背景技术

早在20世纪80年代就开始出现了结构油脂的相关报道，近年来，已经有越来越多的人关注这一领域，特别是对棕榈酸的位置与婴儿营养吸收的关系进行了深入研究。传统的婴儿配方乳虽能够在微量成分和营养成分上较全面的在量的方面与母乳达到相同，但在质的方面却仍有较大差别，牛乳作为婴儿配方乳的主要原材其脂肪酸的分布和含量较母乳尚存在一定差异，牛乳中棕榈酸主要位于三酰基甘油的Sn-1,3位，而母乳则主要位于Sn-2位，这种差异就易使婴儿对配方乳中的矿物质和脂肪吸收不良，因此，对结构油脂的开发就显得益发重要。结构油脂作为母乳脂肪替代物，约有73%的棕榈酸位于Sn-2位上，在肠道内会以甘油单酯的形式经由淋巴系统进入血液循环而被直接消化，因此，结构油脂的使用不仅有助于促进婴儿对脂肪和钙的吸收，提高营养元素的利用率，还能增强婴儿的骨骼密度，并起到缓解便秘、软化大便的作用。工业生产中使用Sn-2位棕榈酸含量较高的结构油脂，生产出更接近母乳的婴儿配方乳已成为必然趋势。

但结构油脂中含有油酸等多种不饱和脂肪酸，稳定性差，易受空气中氧、光线的氧化分解，使其在食品行业中的开发应用受到极大限制。针对这一问题，微胶囊技术则成为了一种有效的解决方案，它不仅能避免结构油脂中的不饱和脂肪酸与外界环境的直接接触，提高其储存稳定性，延缓氧化酸败的可能，而且还可以使液态的结构油脂转变为固态粉末，掩盖油脂的不良风味，增强其在运输、储藏、包装及使用中的方便性，进而提高油脂的营养价值和应用范围，使之更适合大规模的工业化生产。

目前，国内对结构油脂的研究尚不深入，对微胶囊化结构油脂的研究更是鲜见报道。但随着我国人民生活品质的提高，对儿童健康发育及自身保健的重视将日益加强，从而使以结构油脂为原料的产品市场拥有更广阔的前景，对可明显提高其稳定性的微胶囊产品也将会有更高的需求及更大的发展空间。

由于结构脂质存在氧化稳定性略差，在其应用过程中，其氧化稳定性的研究值得关注。另外，如何提高结构脂质的氧化稳定性也成为一个新的课题值得深入研究与探讨。目前，国内对结构油脂的研究尚不深入，对微胶囊化结构油脂的研究更是鲜见报道。

近20年来，微胶囊技术在我国食品行业中得到迅速推广，而油脂产品作为食品领域的重要组份正越来越多的受益于微胶囊技术，很多新型油脂正被不断的开发出来，为生产和使用提供了更多的方便。国内目前虽然还鲜有对结构油脂微胶囊化的研究，但是对于其它油脂的包埋却取得了很多成果，且已达到了较成熟的阶段。

2002年，周鹏【周鹏，张晓洁，郑为完，熊华.棕榈油微胶囊化的研究[J].中国油脂，2002，27(1)：51-53.】以蔗糖酯和单甘酯复配作为乳化剂，以酪蛋白和麦芽糊精为壁材，采用微胶囊化方法对棕榈油的进行了包埋，并确定了最佳工艺参数，按此方法制备的微胶囊化棕榈油具有良好的流动性及乳化溶解性。同年，黄凤洪等人【黄风洪，夏伏建，王江薇等.亚麻油粉末油脂制备的研究[J].中国油料作物学报，2002，24(4)：65-68.】以阿拉伯胶、明胶为主要壁材制备了微胶囊亚麻油粉末油脂，实验证明通过复合凝聚法制得微胶囊产品包埋率高、流动性好，是一种理想的保健品。

2003年，阎师杰等【阎师杰，吴彩娥，寇晓红等.核桃油微胶囊化工艺的研究[J].农业工程学报，2003，19(1)：168-171.】采用喷雾干燥法对微胶囊化核桃油进行了研究，结果表明，以β-CD和阿拉伯胶、麦芽糊精和大豆分离蛋白、阿拉伯胶和明胶为壁材，制得的微胶囊粉末粒度好、色泽白、包埋率也较高。

2005年，于明等人【于明.安息茴香油超临界CO₂萃取及微胶囊包埋技术研究[D].北京：中国农业大学食品科学与营养工程学院，2005.】研究了微胶囊化安息茴香油的制备工艺，其最有条件为：芯壁比为1:3壁材麦芽糊精、阿拉伯胶、大豆蛋白间的复配比例为2:1:2，壁材浓度为25%，当控制出风温度为115℃，进风温度为180℃时包埋率可达到83.2%，乳化稳定且包埋效果较好。

2006年，李第（申请号为CN200610122394.3，公开日2007年3月14日）对DHA软胶囊保健品、DHA微胶囊食品添加剂及其应用进行了研究并申请了专利。同年，李艳【李艳，郝艳宾，王克建，陈芳，胡小松.利用辛烯基琥珀酸酯化淀粉进行核桃油微胶囊化的研究[J].食品工业科技，2006，27(4)：120-122.】以辛烯基琥珀酸酯化淀粉为壁材对核桃油进行了包埋，制得的微胶囊产品包埋效率达到98％以上，明显提高了核桃油的稳定性。

2009年，陶宁萍等【陶宁萍，王锡昌，康吟.微胶囊化宝石鱼油配方的优化及对脂肪酸组成的影响[J].食品科学，2009(16)：48-51.】为了防止鱼油氧化，也对其进行了微胶囊处理，研究发现微胶囊后的鱼油增强了对环境的耐受性，温度、阳光、湿度等因素对其影响明显减弱，营养成分损失较少，延长了产品的货架期。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种环境耐受性好、营养价值高、应用范围广的1,3-二油酸-2-棕榈酸结构油脂微胶囊。

为达上述目的，本发明一种1,3-二油酸-2-棕榈酸结构油脂微胶囊，包括芯材和壁材，所述芯材含有1,3-二油酸-2-棕榈酸结构油脂和乳化剂，所述壁材含有乳清蛋白和麦芽糊精。其中1,3-二油酸-2-棕榈酸结构油脂即为1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三脂，市场有售。

进一步优选地，本发明的微胶囊，其中所述芯材和壁材的重量比为1:3～1:1，优选1:2。

本发明的微胶囊，优选所述乳清蛋白和麦芽糊精的重量比为1:2～2:1，优选2:1。

本发明的微胶囊，优选所述乳化剂占微胶囊重量的0.2-0.4%，更优选0.3%。

本发明的微胶囊，优选所述乳化剂为单硬脂酸甘油酯。

本发明还涉及一种制备1,3-二油酸-2-棕榈酸结构油脂微胶囊的方法，称取麦芽糊精和乳清蛋白，溶解于蒸馏水中，再将此混合溶液置于55-65℃水浴锅中恒温15-25min，不停搅拌，使其充分溶解；再加入1,3-二油酸-2-棕榈酸结构油脂和乳化剂，持续搅拌8-12min，乳化后，将混合液在20-30MPa下均质，均质后经喷雾干燥，即得。

本发明的方法，其中优选所述乳清蛋白和麦芽糊精作为壁材，其中乳清蛋白和麦芽糊精的重量比为1:2～2:1，优选2:1；所述1,3-二油酸-2-棕榈酸结构油脂和乳化剂作为芯材，其中乳化剂的添加量占微胶囊重量的0.2-0.4%，优选0.3%，更优选所述乳化剂为单硬脂酸甘油酯。优选所述壁材中固形物（即干物质的重量）重量百分含量为20-30%，更优选25%。为了考察固形物含量对微胶囊化效率的影响，可在壁材复配比为2:1，芯壁比为1:2的条件下，控制均质压力为25Mpa，进风温度185℃，出风温度90℃，添加质量分数为0.3%的乳化剂，分别配成不同的总固形物含量。

本发明的方法，其中优选所述芯材和壁材的重量比为1:3～1:1，优选1:2。

本发明的方法，其中优选所述喷雾干燥的进风温度为180-190℃，出风温度为85-95 ℃，更优选进风温度为184℃，出风温度为89℃。

本发明更涉及上述1,3-二油酸-2-棕榈酸结构油脂微胶囊的应用，将其添加到食品中，以提高食品的营养价值，优选所述食品为婴幼儿乳制品。

本发明与现有技术不同之处在于，以乳清蛋白和麦芽糊精为壁材，以1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三脂和乳化剂为芯材，得到了微胶囊化的1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三脂。不仅能避免结构油脂中的不饱和脂肪酸与外界环境的直接接触，提高其储存稳定性，延缓氧化酸败的可能，而且还可以使液态的结构油脂转变为固态粉末，掩盖油脂的不良风味，增强其在运输、储藏、包装及使用中的方便性，增强其对环境的耐受性，进而提高油脂的营养价值和应用范围，使之更适合大规模的工业化生产。也为其在婴幼儿乳制品行业中的使用提供了技术参考，具有极大的经济效益、社会效益和广阔的应用前景。

采用本发明方法制备的1,3-二油酸-2-棕榈酸结构油脂微胶囊包埋效果较好，微胶囊化效率可达91.53%。

下面结合附图对本发明的1,3-二油酸-2-棕榈酸结构油脂微胶囊及其制备方法和应用作进一步说明。

附图说明

图1为结构油脂微胶囊制备工艺流程示意图；

图2a、图2b为均质压力和进风温度对微胶囊化效率的影响；

图3a、图3b为均质压力和出风温度对微胶囊化效率的影响；

图4a、图4b为进风温度和出风温度对微胶囊化效率的影响；

图5为4℃和25℃条件下微胶囊产品的贮藏稳定性；

图6为微胶囊化结构油脂产品的耐热强度；

图7为样品的感官检验结果；

图8为微胶囊样品的过氧化值变化图

（样品1为微胶囊化结构油脂；样品2为结构油脂）。

具体实施方式

以下是实施例及其试验数据等，但本发明的内容并不局限于这些实施例的范围。

本发明制备1,3-二油酸-2-棕榈酸结构油脂微胶囊的方法，工艺流程图如图1所示，称取一定量的麦芽糊精和乳清蛋白，乳清蛋白与麦芽糊精重量比例为2:1，使其溶解于50℃的蒸馏水中，再将此混合溶液置于60℃水浴锅中恒温20min，不停搅拌，使其充分溶解，加入结构油脂和乳化剂，芯材与壁材重量比为1:2，壁材中固形物（干物质）含量为20-30%，最后加入单甘脂为乳化剂，乳化剂用量为0.2-0.4%。持续搅拌10min，乳化后，将混合液在25MPa下均质，均质后喷雾干燥，进风温度设为180-190℃，出风温度设为85-95℃，喷雾干燥后即可得到1,3-二油酸-2-棕榈酸结构油脂微胶囊。

1、微胶囊化结构油脂乳化工艺参数的确定及正交分析

在单因素实验的基础上，确定了影响结构油脂微胶囊乳化工艺四个因素的最佳范围是壁材中乳清蛋白与麦芽糊精重量比例为1:2～2:1，芯材和壁材的重量比1:3～1:1，乳化剂用量0.2%～0.4%，固形物重量百分含量20%～30%，以它们为因素水平，以微胶囊化效率为指标，采用正交设计优化实验对以上四个因素进行考察，按L₉(3⁴)正交表安排实验，确定结构油脂微胶囊乳化工艺的最佳配方。正交实验结果见表1。

表1微胶囊配方优化的正交实验结果

Figure 2013100479863100002DEST_PATH_IMAGE001

从以上实验结果可以看出，影响微胶囊乳化工艺参数的主次顺序是B(芯壁比)>A(壁材复配比)>D(固形物含量)>C(乳化剂用量)。根据极差分析，理论上的最佳组合是A3B2C2D2，由于以上正交实验未包含组合A3B2C2D2，需要进行验证实验。所以选用上述正交实验分析得到的最佳参数进行验证，制得的产品微胶囊化效率为91.31 %，包埋效果较好。通过实验验证发现，结果与极差分析吻合，因此确定的最佳组合是A3B2C2D2，即乳清蛋白:麦芽糊精为2:1，芯材:壁材为1:2，乳化剂用量为0.3%，固形物含量为25%。

2、微胶囊化结构油脂喷雾干燥参数确定及响应面分析

对微胶囊化结构油脂喷雾干燥的条件进行优化，分别以均质压力、进风温度、出风温度为单因素进行实验，考察各单因素对微胶囊化效率的影响，确定喷雾干燥最佳工艺参数范围。

通过单因素实验，确定均质压力、进风温度、出风温度的最佳参数范围，采用三因素三水平的响应面实验，通过Design-Expert软件进行统计分析，最终确定微胶囊喷雾干燥的最佳工艺参数。如图2a至图4b所示，结构油脂微胶囊喷雾干燥工艺的最佳条件为：均质压力24.76Mpa，进风温度183.88℃，出风温度89.10℃，此时模型预测的微胶囊化效率为91.37%。

3、结构油脂微胶囊产品货架期的评价

微胶囊产品在低温和常温条件下的贮藏稳定性实验：将新制备的微胶囊样品分别置于低温4℃和常温25℃条件下储存7d，每天取样一次，分析其质量变化，其中设定0d时测定的微胶囊样品质量为100%。

微胶囊产品耐热强度的测定：取少量的微胶囊油脂样品均匀摊开在平板上，分别将其置于65℃、75℃和85℃不同温度条件下进行干燥，4h后取出，测定其包埋率，并计算在不同温度下的样品破坏率。公式如下：

微胶囊产品保质期预测实验：采用Schaal烘箱法进行保质期预测实验，首先取适量微胶囊样品放入空气对流良好的恒温箱中，控制温度在62±0.5℃，存放30d，每隔2d取样观察其感官状态，每天测定其过氧化值变化，每个实验重复3次，取平均值。根据Arrhenius的经验公式推算，在62℃条件下贮存1d就相当于22℃室温条件下贮藏16d，通过对比温度和产品货架寿命系数的关系，以12meq/kg的过氧化值为上限，就可估算出产品在22℃条件下的贮藏时间，即产品的保质期。

通过图5中的两组数据比较说明，条件相同的情况下随着储存温度的升高，微胶囊产品的损失有所增大，但在一定温度范围内增加并不明显。不同温度下储存，温度越低微胶囊结构油脂越稳定。

由图6表明，随处理温度的升高，微胶囊样品的包埋率下降，破坏率变大，但经过4h，85℃处理后，微胶囊样品的包埋率在85%以上，这表明微胶囊样品的耐热稳定性良好。

表2感官指标检验结果

Figure 2013100479863100002DEST_PATH_IMAGE002

从感官评价结果（见表2）发现，这两种样品对照样的味道在测试期间几乎都没有发生变化。从图7可以看出，样品1(微胶囊化结构油脂)存放到第13d时，味道都没有发生明显变化，而样品2(未微胶囊油脂)存放到第5d就开始产生酸败味道，氧化速度较包埋后明显加快，这可能是与结构油脂中含有的多种不饱和脂肪酸成分有关。通过感官实验证明，运用微胶囊技术包埋结构油脂可以明显提高油脂的储存稳定性。

采用Schaal烘箱法进行加速氧化实验，在测试期(10d)内，微胶囊化油脂的过氧化值始终低于20meq/kg，而未微胶囊化油样则在储藏的第6天就已超过了油脂氧化的上限。62℃恒温箱中储存1d相当于22℃室温条件下贮藏16d，而油脂氧化的最高上限以20meq/kg计算，依据Arrhenius经验公式和图8所得的结果，预测微胶囊化结构油脂样品在22℃条件下的保质期为≥200d。

本发明采用喷雾干燥技术来制备微胶囊化结构油脂以提高其氧化稳定性，微胶囊技术可以使液态的结构油脂转变为固态粉末，增强其在运输、储藏、包装及使用中的方便性，进而提高了油脂的营养价值和应用范围，使之更适合大规模的工业化生产。

⑴通过正交和响应面实验，确定结构油脂微胶囊的最佳工艺条件为：壁材配比(乳清蛋白:麦芽糊精)为2:1，芯壁比为1:2，乳化剂用量为0.3%，固形物含量为25%，均质压力25Mpa，进风温度184℃，出风温度89℃，在此条件下得到的最佳微胶囊化效率为91.53%。

⑵产品的含水量为3.96%，堆密度为0.35～0.52g/mL，溶解度为90.79%，休止角为38.7°，产品颗粒均匀，粉末细腻，色泽一致，无异味，各项指标均符合微胶囊质量相关标准。

⑶通过货架期评价实验证实，产品保质期能达到200d以上，且经过85℃高温处理后，样品的包埋率仍大于85%，证实了乳清蛋白/麦芽糊精复合壁材具有良好的抗热性能和抗氧化性能。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种1,3-二油酸-2-棕榈酸结构油脂微胶囊，包括芯材和壁材，其特征在于：所述芯材含有1,3-二油酸-2-棕榈酸结构油脂和乳化剂，所述壁材含有乳清蛋白和麦芽糊精。

2.根据权利要求1所述的微胶囊，其特征在于：所述芯材和壁材的重量比为1:3～1:1，优选1:2。

3.根据权利要求1所述的微胶囊，其特征在于：所述壁材中乳清蛋白和麦芽糊精的重量比为1:2～2:1，优选2:1；壁材中固形物的重量百分含量为20-30%，优选25%。

4.根据权利要求1所述的微胶囊，其特征在于：所述乳化剂占微胶囊重量的0.2-0.4%，优选0.3%。

5.根据权利要求4所述的微胶囊，其特征在于：所述乳化剂为单硬脂酸甘油酯。

6.一种制备1,3-二油酸-2-棕榈酸结构油脂微胶囊的方法，其特征在于：称取麦芽糊精和乳清蛋白，溶解于蒸馏水中，再将此混合溶液置于55-65℃水浴锅中恒温15-25min，不停搅拌，使其充分溶解；再加入1,3-二油酸-2-棕榈酸结构油脂和乳化剂，持续搅拌8-12min，乳化后，将混合液在20-30MPa下均质，均质后经喷雾干燥，即得。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述乳清蛋白和麦芽糊精作为壁材，其中乳清蛋白和麦芽糊精的重量比为1:2～2:1，优选2:1；所述1,3-二油酸-2-棕榈酸结构油脂和乳化剂作为芯材，其中乳化剂的添加量占微胶囊重量的0.2-0.4%，优选0.3%，优选所述乳化剂为单硬脂酸甘油酯；所述壁材中固形物重量百分含量为20-30%，优选25%。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述芯材和壁材的重量比为1:3～1:1，优选1:2。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述喷雾干燥的进风温度为180-190℃，出风温度为85-95℃，优选进风温度为184℃，出风温度为89℃。

10.权利要求1所述的1,3-二油酸-2-棕榈酸结构油脂微胶囊的应用，其特征在于：将其添加到食品中，以提高食品的营养价值，优选所述食品为婴幼儿乳制品。