CN110574795A - 真空冷冻干燥Pickering乳液制备高水溶性茶油粉末的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种真空冷冻干燥Pickering乳液制备高水溶性茶油粉末的方法，包括1：取黄原胶和溶菌酶，于室温条件下分别缓慢加入纯水中，搅拌，得黄原胶溶液和溶菌酶溶液，用氢氧化钠溶液调节pH值；2：将步骤1所得的黄原胶溶液和溶菌酶溶液混合，搅拌，水浴加热，得黄原胶/溶菌酶NPs溶液；向得到的黄原胶/溶菌酶NPs溶液加入麦芽糖糊精和吐温80，搅拌混合均匀后，得黄原胶/溶菌酶NPs复合溶液，调节pH值；3：将茶油和步骤3的黄原胶/溶菌酶NPs复合溶液混合，均质；4：将步骤3所得溶液在预冻后放入冷冻干燥机里冻干，得高水溶性茶油粉末。该发明制备的茶油粉末不仅具有高水溶性，也可以保护茶油干燥过程中免于降解和氧化，满足各领域的应用。

Description

真空冷冻干燥Pickering乳液制备高水溶性茶油粉末的方法

技术领域

本发明属于食品加工技术领域，具体涉及真空冷冻干燥Pickering乳液制备高水溶性茶油粉末的方法。

背景技术

茶油是《中国食物结构改革与发展规划纲要》中大力提倡推广的食用植物油，也是国际粮农组织首推的卫生保健植物食用油。茶油含有丰富的不饱和脂肪酸，其中单不饱和脂肪酸的含量达68～77%，多不饱和脂肪酸的含量为7～14%，在茶油中还存在着大量诸如咖啡酸等多酚类物脂质伴随物。因此，茶油具有较高的营养和保健功能，可以提供必要的营养元素，在预防和治疗高血压、心血管疾病等功能方面具有重要意义。

茶油多为液体状，具有高疏水效应，给直接饮用，或在食品、化妆品加工、应用方面带来诸多不便。目前市场茶油产品多为乳剂、软膏等，不仅难以满足食品加工的要求，还降低了茶油的生物利用率。当其暴露在空气、光线、湿气和高温下时化学性质不稳定，因此必须在用于食品或饮料之前将其包封，以限制加工和储存过程中的其有效化学成分降解或损失。

纳米乳液体系是油相、水相、表面活性剂以适当的比例混合形成的一种透明或半透明的热力学稳定体系，可作为疏水性药物、水均难溶性药物的载体、茶油纳米体系可以提高茶油的水溶性及生物利用率，实现效应互补。将水包油乳液干燥以除去水相，并将剩余的成分转化为固体材料（粉末）。这可以保护油滴和任何包封的组分免于降解和氧化，从而延长其保质期。粉末状乳液也更容易运输，形成的粉末在空气中自由流动，并在分散在水中时释放包封的油。

目前，用于干燥乳液的技术有很多，最原始的方法是自然干燥法（风干、晒干），但是这个方法费时费力，为了能够将油的含水量快速及时的达到安全标准，通常选择的干燥技术有太阳能干燥、微波干燥、真空冷冻干燥、过热蒸汽干燥、喷雾干燥技术。其中最常用的就是喷雾干燥技术，喷雾干燥是瞬间的高温，水分迅速气化，干燥效果好，干燥后的产物颗粒较均匀，有很好的流散性，但是有些营养成分会因为高温而丧失，对于热敏性物质来说，冷冻干燥是一个有效的浓缩保存方法（干燥方式对超微蒜粉物理特性、营养品质和抗氧化性的影响[J]. 中国食品学报, 2017, 17(8): 55-63.）。

真空冷冻干燥技术是物品冷冻后，保持冷冻状态，利用真空而使冰升华成蒸汽并排出，从而脱出物品中多余的水分的一种技术，低温干燥也可以有效地保留诸如蛋白质、微生物、胡萝卜素、维生素C、维生素E等热敏性的生理活性物质，使其不致变性或失去生物活力，并且物质在冻结下干燥，干燥后体积几乎不变，不会发生收缩现象，物质呈疏松多孔海绵状，加水后溶解迅速，几乎立即恢复原来性质，干燥之后的产品能够在室温下长期保存。

发明内容

为解决现有干燥方法易使茶油中营养成分丧失的问题，本发明提供了一种采用真空冷冻干燥Pickering乳液制备高水溶性茶油粉末的方法，最终可获得高水溶性茶油粉末，便于茶油应用于各种领域。

本发明采用以下技术方案：

真空冷冻干燥Pickering乳液制备高水溶性茶油粉末的方法，包括以下步骤：

步骤1：取黄原胶（XG）和溶菌酶（Ly），于室温条件下分别缓慢加入纯水中，搅拌，得XG溶液和Ly溶液，用氢氧化钠溶液调节pH值；

步骤2：将步骤1所得的XG溶液和Ly溶液混合，搅拌，水浴加热，得XG/Ly NPs溶液；向得到的XG/Ly NPs溶液加入麦芽糖糊精和吐温80，搅拌混合均匀后，得XG/Ly NPs复合溶液，调节pH值；

步骤3：将茶油和步骤2的XG/Ly NPs复合溶液混合，均质；

步骤4：将步骤3所得溶液在预冻后放入冷冻干燥机里冻干，得高水溶性茶油粉末。

进一步地，所述茶油为市场所售山茶油、茶籽油及压榨获得的茶油。

进一步地，步骤1所述室温为20℃，搅拌的转数为400～600 rpm，XG和Ly加入纯水后搅拌的时间分别为5～6 h和2～4 h，黄原胶是多糖，溶菌酶是蛋白质，二者搅拌溶解所需时间不同；XG溶液和Ly溶液浓度≤1mg/mL，XG溶液和Ly溶液为浓度≤1mg/mL稀溶液，可以满足制备纳米颗粒的需求。

进一步地，步骤1调节pH值至10～11.8，该pH条件满足了纳米颗粒的制备。

进一步地，步骤2中XG溶液和Ly溶液质量比为3:1～1:3，XG溶液和Ly溶液混合后搅拌的转数为400～600 rpm，水浴的温度为60～90℃，水浴的时间为5～30 min。上述XG溶液和Ly溶液的质量比、搅拌速度、水浴温度和时间均是为了满足了纳米颗粒的制备。

进一步地，步骤2所述麦芽糖糊精浓度为40～80wt%，吐温80浓度为5wt%，麦芽糖糊精和吐温80在上述浓度范围内，制备稳定体系，否则冻干后油相会析出；加入麦芽糖糊精和吐温80后搅拌速度为400～600 rpm，搅拌时间为5～30 min，调节pH至5.0～11.8。

进一步地，步骤3所述茶油浓度为5～70 wt%，茶油在上述浓度范围内，可制备稳定体系，否则冻干过程中油水相分析，油相会不同程度地析出；均质速度为10000～18000rpm，时间为1～5min。

进一步地，步骤4所述预冻为在-4℃冷冻1～4天，冻干温度-50～-80℃，真空度0.5～10 pa，时间为48小时。

本发明的有益效果在于：

本发明采用黄原胶/溶菌酶纳米颗粒为乳化剂，麦芽糊精作为增稠剂，均质后采用冷冻干燥的方法制备茶油粉末，该发明制备的茶油粉末不仅具有高水溶性，也可以保护茶油干燥过程中免于降解和氧化，满足各领域的应用。

通常两相溶液制备中，油水相容易分离，本发明利用黄原胶/溶菌酶 NPs稳定茶油乳液，同时在乳液体系中加入麦芽糖糊精做为壁材，降低在溶液冷冻过程中，溶剂浓缩效应导致油相析出或油水分离，利用真空冷冻干燥Pickering乳液制备高水溶性茶油粉末的方法，最终可获得高水溶性茶油粉末，便于茶油应用于各种领域。

附图说明

图1是真空冷冻干燥Pickering乳液制备高水溶性茶油粉末外观。

图2是含油量对茶油粉末含水量（a）及溶解度（b）的影响。

图3是XG/LyNPs溶液pH值对茶油粉末含水量（a）及溶解度（b）的影响。

图4是含油量（a～e:10～50%）对茶油粉末微观结构的影响。

图5是XG/LyNPs溶液pH值对茶油粉末微观结构的影响。

具体实施方式

以下实施例是为了更好的说明本发明的技术方案，而不是以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

一种采用真空冷冻干燥Pickering乳液制备高水溶性茶油粉末的方法，包括以下步骤：

步骤1：称取黄原胶0.2g，加入200ml的纯水中，室温500 rpm搅拌6小时，得到1 mg/mL黄原胶溶液；称取溶菌酶0.2g，加入200ml的纯水中，室温500 rpm搅拌2小时，得到1 mg/mL溶菌酶溶液，用1mol/L氢氧化钠溶液分别将两种溶液的pH值调到11.8。

步骤2：将步骤1得到的两种溶液按照质量比1:1（各取50mL）的比例500 rpm混合搅拌1小时，80℃下水浴加热15分钟，自然冷却到室温。然后加入60 wt %麦芽糖糊精和5 wt %的吐温80，用磁力搅拌器于400 rpm条件下搅拌10分钟。

步骤3：将茶油与步骤2得到的溶液以质量比20%比例混合，茶油含量为20g，均质3分钟，转速为18000rpm。

步骤4：将均质后得到的溶液在-4℃预冻1天后，然后放入真空冷冻干燥机冻干48小时，冻干温度-50℃，真空度5 pa，得茶油粉末。

实施例1所得茶油粉末含水量为0.85%，水溶度为83.15%。

实施例2

一种采用真空冷冻干燥Pickering乳液制备高水溶性茶油粉末的方法，包括以下步骤：

步骤1：称取黄原胶0.15g，加入150ml的纯水中，室温600 rpm搅拌6小时，得浓度为1mg/ ml的黄原胶溶液；称取溶菌酶0.15g，加入150ml的纯水中，室温600 rpm搅拌2小时，得浓度为1 mg/ ml的溶菌酶溶液，用1mol/L氢氧化钠溶液分别将两种溶液的pH值调到11.8。

步骤2：将步骤1得到的两种溶液按照质量比1:1的比例（各取50mL）混合600 rpm搅拌1小时，80℃下水浴加热15分钟，自然冷却到室温，用1mol/L的盐酸反调pH至9。再加入60wt %麦芽糖糊精和5 wt %的吐温80，用磁力搅拌器于600 rpm条件下搅拌5分钟。

步骤3：将茶油与步骤2得到的溶液混合，茶油含量为10 wt %，均质3分钟，转速为18000rpm。

步骤4：将均质后得到的溶液在-4℃预冻2天后，放入真空冷冻干燥机冻干48小时，冻干温度-50℃，真空度5 pa，得茶油粉末。

实施例2所得茶油粉末含水量为2.05%，水溶度为91.02%。

实施例3

一种采用真空冷冻干燥Pickering乳液制备高水溶性茶油粉末的方法，包括以下步骤：

步骤1：称取黄原胶0.1g，加入100ml的纯水中，室温400 rpm搅拌6小时，得到浓度为1mg/ ml黄原胶溶液；称取溶菌酶0.1g，加入100ml的纯水中，室温400 rpm搅拌2小时，得到浓度为1 mg/ ml的溶菌酶溶液，用1mol/L氢氧化钠溶液分别将两种溶液的pH调到11.8。

步骤2：将步骤1得到的两种溶液按照质量比1:1的比例混合，400 rpm搅拌1小时，80℃下水浴加热15分钟，自然冷却到室温，用1mol/L的盐酸反调pH至7。再加入60 wt %麦芽糖糊精和5 wt %的吐温80，用磁力搅拌器600 rpm搅拌5分钟。

步骤3：将茶油与步骤2得到的溶液混合，茶油含量为30 wt %，均质3分钟，转速为16000rpm。

步骤4：将均质后得到的溶液在-4℃预冻1天后，放入真空冷冻干燥机冻干48小时，冻干温度-50℃，真空度5 pa，得茶油粉末。

实施例3所得茶油粉末含水量为1.05%，水溶度为87.59%。

实施例4

一种采用真空冷冻干燥Pickering乳液制备高水溶性茶油粉末的方法，包括以下步骤：

步骤1：称取黄原胶0.1g，加入100ml的纯水中，室温450 rpm搅拌6小时，得到浓度为1mg/ ml的黄原胶溶液，称取溶菌酶0.1g，加入100ml的纯水中，室温450 rpm搅拌2小时，得到浓度为1 mg/ ml的溶菌酶溶液，用1mol/L氢氧化钠溶液分别将两种溶液的pH值调到11.8。

步骤2：将步骤1得到的两种溶液按照质量比1:1的比例混合，450 rpm搅拌1小时，80℃下水浴加热15分钟，自然冷却到室温。再加入60 wt %麦芽糖糊精和5 wt %的吐温80，用磁力搅拌器400 rpm搅拌15分钟。

步骤3：将茶油与步骤2得到的溶液混合，茶油含量为50 wt %，均质3分钟，转速为16000rpm。

步骤4：将均质后溶液在-4℃预冻3天后，放入真空冷冻干燥机冻干48小时冻干温度-50℃，真空度5 pa，得茶油粉末。

实施例4所得茶油粉末含水量为1.33%，水溶度为85.19%。

实施例5

一种采用真空冷冻干燥Pickering乳液制备高水溶性茶油粉末的方法，包括以下步骤：

步骤1：称取黄原胶0.1g，加入100ml的纯水中，室温450 rpm搅拌6小时，得到浓度为1mg/ ml黄原胶溶液；称取溶菌酶0.1g，加入100ml的纯水中，室温450 rpm搅拌2小时，得到浓度为1 mg/ ml的溶菌酶溶液，用1mol/L氢氧化钠溶液分别将两种溶液的pH值调到11.8。

步骤2：将步骤1得到的两种溶液按照质量比1:1的比例混合，450 rpm搅拌1小时，80℃下水浴加热15分钟，自然冷却到室温，用1mol/L的盐酸反调pH值至5。再加入60 wt %麦芽糖糊精和5 wt %的吐温80，用磁力搅拌器500 rpm搅拌10分钟。

步骤3：将茶油与步骤2得到的溶液混合，茶油含量为50 wt %，均质3分钟，转速为16000rpm。

步骤4：将均质后得到的溶液在-4℃预冻3天后，放入真空冷冻干燥机冻干48小时，冻干温度-50℃，真空度5 pa，得茶油粉末。

实施例5所得茶油粉末含水量为2.65%，水溶度为74.28%。

实施例6

一种采用真空冷冻干燥Pickering乳液制备高水溶性茶油粉末的方法，包括以下步骤：

步骤1：称取黄原胶0.1g，加入100ml的纯水中，室温500 rpm搅拌6小时，得到浓度为1mg/ ml的黄原胶溶液；称取溶菌酶0.1g，加入100ml的纯水中，室温500 rpm搅拌2小时，得到浓度为1 mg/ ml的溶菌酶溶液，用1mol/L氢氧化钠溶液分别将两种溶液的pH值调到11.8。

步骤2：将步骤1得到的两种溶液按照质量比1:1的比例混合，500 rpm搅拌1小时，80℃下水浴加热15分钟，自然冷却到室温，用1mol/L的盐酸反调pH值至7。再加入60 wt %麦芽糖糊精和5 wt %的吐温80，用磁力搅拌器500 rpm搅拌10分钟。

步骤3：将茶油分别与上述溶液混合，茶油含量为10 wt %，均质3分钟，转速为16000rpm。

步骤4：将均质后溶液在-4℃预冻3天后，放入真空冷冻干燥机冻干48小时，冻干温度-50℃，真空度5 pa，得茶油粉末。

实施例6所得茶油粉末含水量为1.088%，水溶度为95.78%。

图1是真空冷冻干燥Pickering乳液制备高水溶性茶油粉末外观，如图1所示，该方法制备的茶油粉末为白色、多孔结构，相对于茶油体系，该粉末可应用于各种食品、药品及化妆品领域。图2是含油量对茶油粉末含水量（a）及溶解度（b）的影响，如图2所示，茶油粉末含水量及溶解度受含油量的影响。水分含量随着含油量（10%～40%）的增加而降低，在含油量为40%时，水分含量最低，为0.07%，当含油量为50%时，水分含量增至1.33%，但对于该茶油粉末而言，水分含量均低于1.5%。溶解度受含油量影响较小，均高于80%以上，说明可利用含油量调控茶油粉末的含水量，又不影响其溶解度。

图3是XG/Ly NPs溶液pH值对茶油粉末含水量（a）及溶解度（b）的影响，如图3所示，不同XG/Ly NPs pH值对茶油粉末水分含量及溶解度均有所影响，在同一pH值条件下，水分含量均表现先降低后增加的趋势，由图可以看到，茶油粉末在中性条件下含水量较低，有利于茶油粉末的保存。而不同pH对茶油粉末的溶解性影响较小，均表现出较好的溶解性，该特性可赋予其广泛的应用前景。

图4是含油量（a～e:10～50%）对茶油粉末微观结构的影响，如图4所示，茶油粉末均表现出高度连续、无数细小网络结构的微观结构，而该蜂窝状结构的均一性受含油量的影响，含油量越高，不平整性就越高，空腔逐渐变小，结构越来越紧密，这是因为要包载更多的油相，油相的填充导致结构无序性增加。

图5是XG/LyNPs溶液pH值对茶油粉末微观结构的影响。如图5所示，茶油粉末均表现出高度连续、无数细小网络结构的微观结构。

以上之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围。

Claims (8)

1.真空冷冻干燥Pickering乳液制备高水溶性茶油粉末的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：取黄原胶和溶菌酶，于室温条件下分别缓慢加入纯水中，搅拌，得黄原胶溶液和溶菌酶溶液，用氢氧化钠溶液调节pH值；

步骤2：将步骤1所得的黄原胶溶液和溶菌酶溶液混合，搅拌，水浴加热，得黄原胶/溶菌酶 NPs溶液；向得到的黄原胶/溶菌酶 NPs溶液加入麦芽糖糊精和吐温80，搅拌混合均匀后，得黄原胶/溶菌酶NPs复合溶液，调节pH值；

步骤3：将茶油和步骤2的黄原胶/溶菌酶 NPs复合溶液混合，均质；

步骤4：将步骤3所得溶液在预冻后放入冷冻干燥机里冻干，得高水溶性茶油粉末。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述茶油为市场所售山茶油、茶籽油或压榨获得的茶油。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1所述室温为20℃，搅拌的转数为400～600 rpm，黄原胶和溶菌酶加入纯水后搅拌的时间分别为5～6 h和2～4 h，黄原胶溶液和溶菌酶溶液浓度≤1mg/mL。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1调节pH值至10～11.8。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中黄原胶溶液和溶菌酶溶液质量比为3:1～1:3，黄原胶溶液和溶菌酶溶液混合后搅拌的转数为400～600 rpm，水浴的温度为60～90℃，水浴的时间为5～30 min。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2所述麦芽糖糊精浓度为40～80wt%，吐温80浓度为5wt%，加入麦芽糖糊精和吐温80后搅拌速度为400～600 rpm，搅拌时间为5～30 min，调节pH至5.0～11.8。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3所述茶油浓度为5～70 wt%，均质速度为10000～18000 rpm，时间为1～5min。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4所述预冻为在-4℃冷冻1～4天，冻干温度-50～-80℃，真空度0.5～10 pa，时间为48小时。