CN107484985B - 一种自乳化鱼油微胶囊及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于功能食品制造领域，具体涉及一种自乳化鱼油微胶囊及其生产工艺。本发明以低粘度的OSA淀粉酯和麦芽糊精为复合壁膜材料，以鱼油为芯材制备得到自乳化鱼油微胶囊。对复合壁膜材料的组成及微胶囊喷雾干燥工艺进行了优化，在复合壁膜材料的基础上，对鱼油进行包埋，通过适当的喷雾干燥工艺得到一种自乳化鱼油微胶囊。本发明工艺简单，易于控制。所得低过氧化值的鱼油微胶囊无乳化剂、高包埋率，能有效控制鱼油的氧化，提高鱼油贮存稳定性等突出特点。本发明的鱼油微胶囊为乳白色粉末，具有良好的溶解性和流动性，易于人体吸收，在婴幼儿奶粉、液体饮料、乳制品、保健食品中可直接添加使用，亦可作为食品添加剂或营养强化剂。

Description

一种自乳化鱼油微胶囊及其生产工艺

技术领域

本发明属于功能食品生产技术领域，具体涉及一种自乳化鱼油微胶囊及其生产工艺。本发明产品不含乳化剂且具有包埋率高，能有效控制鱼油的氧化，提高鱼油贮存稳定性等特点。

背景技术

我国淡水鱼资源丰富，鱼的头部、腹部、内脏等下脚料中含有大量的鱼油，而鱼油中富含人体所必需的ω-3系多不饱和脂肪酸，尤其是EPA和DHA，对防治心血管疾病、提高视力和健脑益智具有重要作用。但是，鱼油本身具有鱼腥味，不溶于水，所含的不饱和脂肪酸遇氧、光、热后极易氧化酸败，将鱼油微胶囊化不仅能隔离环境中的氧、光、热，抑制鱼油氧化，延长货架期，而且便于鱼油的使用、运输、贮藏，还确保了鱼油的保健功能不丧失，有利于开发新型产品。

微胶囊技术是利用天然或合成高分子材料，将分散物质包裹起来，形成具有半透性或密封囊膜的微小粒子的技术。微胶囊方法分为喷雾干燥法、挤压法和凝聚法等，其中喷雾干燥法因成本低、芯材分散均匀、易于工业化生产而被广泛应用。微胶囊技术中，壁材的选择尤为重要，它应具有高度水溶性、良好乳化性、成膜性、高浓度低粘度及不易吸潮等特性，目前适宜用于喷雾干燥法制备鱼油微胶囊的壁材主要有：糖类、蛋白质及美拉德反应产物。例如公开号为CN1387863的专利文献公开了一种耐热型微胶囊鱼油DHA营养粉的制备，以环状糊精、羟丙基纤维素和阿拉伯胶等为壁材，经过高分子材料包埋技术和流化床喷涂技术和两次包埋后，采用热风干燥法制得微胶囊DHA微粉，其工艺较为复杂。传统的鱼油微胶囊技术都需要添加食品乳化剂，而乳化剂的摄入对人体会产生潜在的危害(Csáki，2011；高海涛等，2015；Chassaing等，2015)，因此探寻一种不需乳化剂即可自乳化的微胶囊壁材和技术尤为重要。

申请人前期采用机械活化法对淀粉酯化改性获得了一种低粘度辛烯基琥珀酸淀粉酯(简称OSA淀粉酯)(专利号ZL2011104125981，发明名称：一种辛烯基琥珀酸淀粉酯的制备方法及其应用)，该专利制备的OSA淀粉酯含有亲水性的多糖链羧基，还含有疏水性的辛烯基侧链，以该OSA淀粉酯为壁材(未加乳化剂)采用喷雾干燥法成功制备了大豆油微胶囊，而前述的方法的包埋率偏低(不到90％)。公开号为CN102293266A的文献提供了一种抗氧化鱼油微胶囊的制备方法，以阿拉伯胶和壳聚糖为复配壁材包埋鱼油，采用复凝聚法得到的复凝聚物经过冷冻干燥后制得鱼油微胶囊，但其包埋率低于82.2％。公开号为CN101940240A文献公开了利用鱼下脚料制备鱼油乙酰微胶囊的方法，采用海藻酸钠、麦芽糊精和酪蛋白酸钠为复配壁材，然后加入鱼油乙酰进行喷雾干燥，但该文献未提到包埋率和得率。公开号为CN101253896A的文献提供了一种以变性淀粉(OSA-S)、酪蛋白酸钠为复合壁材采用喷雾干燥法制备鱼油微胶囊的方法，以防止鱼油氧化，扩大其应用范围，得到的鱼油微胶囊包埋率大于70％，但需加入卵磷脂作为乳化剂和抗氧化剂。

综上，目前对鱼油微胶囊化的方法和产品大多存在壁材价格高、工艺复杂、包埋效率低等缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种自乳化鱼油微胶囊及其生产工艺。本发明利用低粘度的OSA淀粉酯良好的乳化性和成膜性，将其与适量麦芽糊精复配作为复合壁膜材料，由于DE值小的麦芽糊精因含有较多的大分子糖而呈现较好的疏水性，增强产品分散性和溶解性，具有高营养价值且价格低廉，本发明将其与OSA淀粉酯复配可使壁膜更致密，显著增加囊壁的强度和包埋效果。

本发明对复合壁膜材料组成及微胶囊等工艺条件进行了优化，在油/水界面上形成一层很厚的界面膜以阻止乳状油滴的重新聚集，具有较好的稳定性和流动性，在制备复合壁膜材料的基础上，对鱼油进行包埋，通过喷雾干燥，得到一种自乳化鱼油微胶囊制品。本发明提供了一种操作工艺简单，易于控制，无乳化剂、高包埋率和低过氧化值的自乳化鱼油微胶囊及其生产方法。本发明产品具有不含乳化剂，包埋率高，能有效控制鱼油的氧化，以及提高鱼油贮存稳定性等突出特点。

具体地，本发明通过以下技术方案实现：

一种自乳化鱼油微胶囊，按重量百分比的组分及配比如下：

复合壁膜材料：OSA淀粉酯 30-50％；

麦芽糊精 10-35％；

芯材：鱼油 15-25％；

按照下列工艺制备：

(1)按OSA淀粉酯与麦芽糊精的质量比为2-4:1-2称取OSA淀粉酯和麦芽糊精，加蒸馏水配成1000mL的悬浮液，沸水浴10-15min后，冷却至室温，得到复合壁膜材料悬浮液，以干物质计的复合壁材悬浮液的固形物浓度为20％-50％；

(2)以质量比计，按微胶囊的复合壁膜材料与芯材比为2-4:1-2将芯材鱼油倒入步骤(1)制备的复合壁膜材料浮液中，然后采用高速分散均质机在8000-12000r/min初步混匀1-5min，再于均质压力为30-50MPa下均质10-15min至鱼油乳液不分层，即得到喷雾干燥前的混合均匀的乳液；

(3)将混合均匀的乳液冷却至室温后立即置于喷雾干燥机中，喷雾干燥的相关技术参数为：进料流量为200-240mL/h，喷雾压力为0.2-0.4MPa，进风温度为160-200℃，出口温度为60-100℃，然后收集微胶囊粉末，冷却密封后于4-6℃下储存(即所得自乳化鱼油微胶囊产品的粒径在0.2μm范围内)。

作为优选技术方案，上述步骤(3)中喷雾干燥的相关技术参数优化为：进料流量220mL/h，喷雾压力0.24MPa，进风温度为180℃，出口温度为80℃。

作为优选技术方案，步骤(3)中所得的微胶囊粉末(即成品微胶囊)平均粒径为0.2μm。

申请人提供了一种自乳化鱼油微胶囊的制备方法，包括下列步骤：

按重量百分比的组分及配比如下：

复合壁膜材料：OSA淀粉酯 30-50％；

麦芽糊精 10-35％；

芯材：鱼油 15-25％；

具体按照下列工艺制备：

(1)按OSA淀粉酯与麦芽糊精的质量比为2-4:1-2称取OSA淀粉酯和麦芽糊精，加蒸馏水配成1000mL的悬浮液，沸水浴10-15min后，冷却至室温，得到复合壁膜材料悬浮液，以干物质计的复合壁膜材料悬浮液的固形物浓度为20％-50％；

(2)以质量比计，按微胶囊的复合壁膜材料与芯材比为2-4:1-2将芯材鱼油倒入步骤(1)制备的复合壁膜材料悬浮液中，然后采用高速分散均质机在8000-12000r/min初步混匀1-5min，再于均质压力为30-50MPa下均质10-15min至鱼油乳液不分层，即得到喷雾干燥前的混合均匀的乳液；

(3)将混合均匀的乳液冷却至室温后立即置于喷雾干燥机中，喷雾干燥的相关技术参数为：进料流量200-240mL/h，喷雾压力0.2-0.4MPa，进风温度160-200℃，出口温度60-100℃，然后收集微胶囊粉末，冷却密封后于4-6℃下储存。

作为优选技术方案，上述步骤(3)中所得的微胶囊粉末((即成品微胶囊))平均粒径为0.2μm。

作为优选技术方案，所述的喷雾干燥的相关技术参数优化为：进料流量220mL/h，喷雾压力0.24MPa，进风温度为180℃，出口温度为80℃。

本发明制备得到的鱼油微胶囊，含水量为2-3％，并明显低于中国鱼油微胶囊水产行业标准(标准号SC/T 3505-2006，2016年1月26日发布，发布单位中华人民共和国农业部)(5％)。微胶囊平均粒径约为0.2μm，表面油含量为3-4％，包埋率大于90％，具有良好的溶解性、流动性。

本发明制备的自乳化鱼油微胶囊制品可添加至婴幼儿奶粉、液体饮料、乳制品和保健食品中作食品添加剂或营养强化剂中的应用，无毒副作用。

与现有技术相比本发明的积极效果是：

1、本发明方法选用自乳化性良好的低粘度OSA淀粉酯作为鱼油微胶囊化的主要壁材，无需添加其它乳化剂，解决了自乳化性差和乳化剂的安全性问题。

2、本发明通过添加复配壁材麦芽糊精，提高了壁膜的致密性。

3、本发明工艺简单，易于控制，安全性高，解决鱼油微胶囊存在的包埋率低、储藏稳定主要问题，为开发一种新型壁材提供依据。

4、本发明制得的鱼油微胶囊为乳白色粉末，外观较好，无异味。所得产品经扫描电镜显示其颗粒的表面结构完整、致密光滑，具有较高的包埋率和产率。

5、本发明的产品表面油含量较低，具有良好的溶解性、流动性，在婴幼儿奶粉、液体饮料、乳制品、保健食品等产品中可直接添加使用，亦可作食品添加剂或营养强化剂使用。

下面将结合实施例对本发明做进一步说明：

附图说明

图1：本发明的工艺流程图。

图2：进料乳液和微胶囊乳液的粒径分布图。附图标记说明：进料乳液是指喷雾干燥前的乳液；微胶囊乳液是指喷雾干燥得到的微胶囊粉末重新分散于水中的乳液。

图3：鱼油微胶囊在5000倍下的扫描电子显微镜图。

图4：鱼油及其微胶囊加速贮藏实验的过氧化值变化。

图5：鱼油微胶囊在不同pH下贮藏一周后的光学显微结构(×400)。附图标记说明：图5A是鱼油微胶囊在pH3下贮藏一周后的光学显微结构；图5B是鱼油微胶囊在pH4下贮藏一周后的光学显微结构；图5C是鱼油微胶囊在pH5下贮藏一周后的光学显微结构。

具体实施方式

本发明实施例涉及的鱼油、麦芽糊精以及喷雾干燥机械为商购产品。OSA淀粉酯的制备参照华中农业大学赵思明等授权专利(专利号2011104125981，发明名称：一种辛烯基琥珀酸淀粉酯的制备方法及其应用)文献进行。

实施例1

如图1，按质量比3:2分别称取OSA淀粉酯0.062公斤和麦芽糊精0.042公斤，加蒸馏水配成固形物浓度为35％混合溶液，沸水浴10min，冷却至室温后，按壁/芯比(即复合壁膜材料：芯材的质量比)为4:1加入芯材鱼油0.026公斤，然后采用高速分散均质机在10000r/min条件下初步混匀2min，再在均质压力为30MPa下均质15min至鱼油乳液不分层。将混合均匀的鱼油微胶囊液冷却至室温后立即置于喷雾干燥机中，喷雾干燥的相关技术参数为：进料流量220mL/h，喷雾压力0.2MPa，进风温度为180℃，出口温度为80℃。本实施例制备得到鱼油微胶囊为乳白色粉末，水分含量在2％左右，表面油含量在3％左右，白度为96-97％；鱼油乳液粒径分布在0.1～10μm之间，平均粒径为0.2μm，呈单峰状且分布集中；将鱼油微胶囊重新分散于水中，溶解性良好，且与喷雾干燥前的乳液粒径分布相差不大(见图2)，表明本发明制备的自乳化鱼油微胶囊具有良好的溶解性和乳化稳定性。自乳化鱼油微胶囊均呈球状，颗粒表面较圆整，光滑致密且未见明显裂缝和严重破裂，具有良好完整性和致密性结构(见图3)。

实施例2

如图1，按质量比3:1分别称取OSA淀粉酯0.13公斤和麦芽糊精0.043公斤，加蒸馏水配成固形物浓度为30％混合溶液，沸水浴15min，冷却至室温后，按壁/芯比(即复合壁膜材料：芯材的质量比)为3:2加入芯材鱼油0.12公斤，然后用高速分散均质机在8000r/min条件下初步混匀5min，再在均质压力为35MPa下均质10min至鱼油乳液不分层。将混合均匀的鱼油微胶囊液冷却至室温后立即置于喷雾干燥机中，喷雾干燥的相关技术参数为：进料流量200mL/h，喷雾压力0.4MPa，进风温度为200℃，出口温度为90℃。本实施例制备得到的自乳化鱼油微胶囊在65℃恒温箱中进行加速氧化实验，放置10天后过氧化值仅为4.90mmol/kg，明显低于我国鱼油微胶囊水产行业标准(6mmol/kg)。根据Arrhenius方程，将鱼油微胶囊在65℃的恒温箱中放置10d，相当于在室温下贮藏10个月，自乳化鱼油微胶囊品质保持良好(见图4)。

实施例3

如图1，按质量比4:1分别称取OSA淀粉酯0.082公斤和麦芽糊精0.021公斤，加蒸馏水配成固形物浓度为35％混合溶液，沸水浴10min，冷却至室温后，按壁/芯比(即复合壁膜材料：芯材的质量比)为3:1加入芯材鱼油0.035公斤，然后采用高速分散均质机在12000r/min条件下初步混匀2min，再在均质压力为30MPa下均质15min至鱼油乳液不分层。将混合均匀的鱼油微胶囊液冷却至室温后立即置于喷雾干燥机中，喷雾干燥的相关技术参数为：进料流量220mL/h，喷雾压力0.3MPa，进风温度为220℃，出口温度为100℃。将本实施例制备得到的鱼油微胶囊放置在pH为3、4、5的溶液中，一段时间后仍保持良好的溶解性和分散性(见图5)，表明研制的自乳化鱼油微胶囊具有一定耐酸性能，可以满足在酸性饮料中应用。

实施例4

如图1，按质量比3:2分别称取OSA淀粉酯0.065公斤和麦芽糊精0.044公斤，加蒸馏水配成固形物浓度为35％混合溶液，沸水浴10min，冷却至室温后，按壁/芯比(即复合壁膜材料：芯材的质量比)为4:1加入市售DHA油脂0.027公斤，然后采用高速分散均质机在10000r/min条件下初步混匀5min，再在均质压力为35MPa下均质15min至乳液不分层。将混合均匀的微胶囊液冷却至室温后立即置于喷雾干燥机中，喷雾干燥的相关技术参数为：进料流量220mL/h，喷雾压力0.3MPa，进风温度为180℃，出口温度为80℃。本实施例制备得到的自乳化微胶囊为浅黄色粉末，表面油含量为0.1％，包埋率为99.4％；将微胶囊重新分散于水中，溶解性良好。本实施例表明除包埋鱼油外，可将复配的复合壁膜材料和喷雾干燥工艺应用于其它芯材，如DHA、EPA、V_E等油脂或生理活性物质(这些产品可以商购)，也能取得良好的包埋效果和溶解性。

实施例5

参照《中国药典》(2010版二部)附录XA配制人工胃液和人工肠液，模拟鱼油微胶囊在胃液和肠液中的释放。将1g鱼油微胶囊分别置于盛有100mL人工胃液和人工肠液的三角瓶中，于37℃、200r/min转速下搅拌(模拟肠胃蠕动状态)，定时取样用光学显微镜观察，直到无微胶囊存在，记录微胶囊产品在胃液中和肠液中完全溶解的时间。研究结果发现，本发明的自乳化鱼油微胶囊在人工胃液中存在时间较长，而在人工肠液中存在时间较短，具有良好缓释性和肠溶性，符合一般微胶囊产品对缓释性能的要求。

总之，本发明操作工艺简单，易于控制，无乳化剂，安全性高，产品成本低，包埋率高，储藏稳定性好，良好缓释性和肠溶性，可直接添加在婴幼儿奶粉、液体饮料、乳制品、保健食品等产品中使用，也可作食品添加剂或营养强化剂使用。

Claims (3)

1.一种自乳化鱼油微胶囊，其特征在于，按重量百分比的组分及配比如下：

复合壁膜材料：OSA淀粉酯 30-50％；

麦芽糊精 10-35％；

芯材：鱼油 15-25％；

按照下列工艺制备：

(1)按OSA淀粉酯与麦芽糊精的质量比为2-4:1-2称取OSA淀粉酯和麦芽糊精，加蒸馏水配成1000mL的悬浮液，沸水浴10-15min后，冷却至室温，得到复合壁膜材料悬浮液，以干物质计的复合壁膜材料悬浮液的固形物浓度为20％-50％；

(2)以质量比计，按自乳化鱼油微胶囊的复合壁膜材料与芯材比为2-4:1-2将芯材鱼油倒入步骤(1)所述的复合壁膜材料悬浮液中，然后用高速分散均质机在8000-12000r/min下混匀1-5min，再于均质压力为30-50MPa下均质10-15min至鱼油乳液不分层，得到喷雾干燥前的混合均匀的乳液；

(3)将混合均匀的乳液冷却至室温后立即置于喷雾干燥机中，喷雾干燥的技术参数为：进料流量为200mL/h，喷雾压力为0.24MPa，进风温度为180℃，出口温度为80℃，然后收集微胶囊粉末，得到平均粒径为0.2μm的微胶囊粉末，冷却密封后于4-6℃下储存。

2.一种自乳化鱼油微胶囊的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：

按重量百分比的组分及配比如下：

复合壁膜材料：OSA淀粉酯 30-50％；

麦芽糊精 10-35％；

芯材：鱼油 15-25％；

按照下列工艺制备：

(1)按OSA淀粉酯与麦芽糊精的质量比为2-4:1-2称取OSA淀粉酯和麦芽糊精，加蒸馏水配成1000mL的悬浮液，沸水浴10-15min后，冷却至室温，得到复合壁膜材料悬浮液，以干物质计的复合壁膜材料悬浮液的固形物浓度为20％-50％；

(2)以质量比计，按微胶囊的复合壁膜材料与芯材比为2-4:1-2将芯材鱼油倒入步骤(1)所述的复合壁膜材料悬浮液中，然后用高速分散均质机在8000-12000r/min下混匀1-5min，再于均质压力为30-50MPa下均质10-15min至鱼油乳液不分层，即得到喷雾干燥前的混合均匀的乳液；

(3)将混合均匀的乳液冷却至室温后立即置于喷雾干燥机中，喷雾干燥的参数为：进料流量200mL/h，喷雾压力0.24MPa，进风温度180℃，出口温度60-100℃，然后收集微胶囊粉末，得到平均粒径为0.2μm的微胶囊粉末，冷却密封后于4-6℃下储存。

3.权利要求1所述的自乳化鱼油微胶囊作为食品添加剂或营养强化剂的应用。

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