CN111317091A - 一种提高红曲黄色素稳定性的方法及其应用 - Google Patents
一种提高红曲黄色素稳定性的方法及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种提高红曲黄色素稳定性的方法及其应用，其中，一种红曲黄色素微胶囊的制备方法，其包括，制备OSA改性淀粉分散液，糊化后冷却备用；制备小分子糖溶液；将红曲黄色素油树脂、所述OSA改性淀粉分散液、所述小分子糖溶液混合，高速剪切形成粗乳液；将所述粗乳液高压均质，形成粒径均匀的纳米乳液；将所述纳米乳液进行喷雾干燥，即得微胶囊粉末。本发明可控高载量红曲黄色素微胶囊，操作简单，设备易得，可连续大规模生产，无有机溶剂的添加及残留，产品稳定性较高，可简单常温避光保存，产品复溶性好，使用方便。
Description
技术领域
本发明属于天然色素开发利用技术领域，具体涉及一种提高红曲黄色素稳定性的方法及其应用。
背景技术
随着人们生活水平的提高，食用合成色素已逐渐被淘汰，天然色素越来越收到人们的青睐。红曲色素是经红曲霉菌固态或液态发酵得到的聚酮类次级代谢产物，在我国作为食用色素和药品使用已有千年历史，其安全、无毒的特性得到了验证。红曲色素也是开发利用最成功的天然微生物色素之一，已经实现了大规模工业化生产，技术成熟，价格便宜。红曲色素是红曲红色素，红曲橙色素和红曲黄色素的混合物，在红曲色素产品中红色素为主要成分，而橙色素和黄色素含量较少。几种色素成分中，只有红曲红色素目前已实现大规模工业化生产，由于市场上对黄色素的需求占比为60％，所以红曲黄色素具有较大的开发利用潜力。
然而天然红曲黄色素对光照、金属离子、蛋白质/氨基酸等非常敏感，暴露于这些环境中容易引起色素的变色，极大降低了其应用价值，因此寻求提高红曲黄色素稳定性的技术方案至关重要。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述的技术缺陷，提出了本发明。本发明以OSA变性淀粉与小分子糖类为原料，通过喷雾干燥技术将红曲黄色素微胶囊化，得到粉末化的色素产品。制备得到的红曲黄色素微胶囊产品与原红曲黄色素发酵液相比，其色价没有发现明显的降低，具有较好的存储稳定性，将其应用于固态、半固体、液态食品中时可以显著提高食品的色泽。与传统的食用合成色素相比，本产品的提色效果与其相当，并且本发明工艺简单、安全、无毒，具有很强的应用前景。
因此，作为本发明其中一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供一种提高红曲黄色素稳定性的方法及其应用。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种红曲黄色素微胶囊的制备方法，其包括以下步骤，制备OSA改性淀粉分散液，糊化后冷却备用；制备小分子糖溶液；将红曲黄色素油树脂、所述OSA改性淀粉分散液、所述小分子糖溶液混合，高速剪切形成粗乳液；将所述粗乳液高压均质，形成粒径均匀的纳米乳液；将所述纳米乳液进行喷雾干燥，即得微胶囊粉末；其中，所述红曲黄色素油树脂、所述OSA改性淀粉分散液的干物质、所述小分子糖溶液干物质的质量比1：1～2：1～5。
作为本发明所述红曲黄色素微胶囊的制备方法的优选方案，其中：所述红曲黄色素油树脂的制备方法为，将体积分数85％乙醇溶液与红曲黄色素液态发酵液按体积比3～5:1混匀，然后静置分层，取上层乙醇溶液，进行真空旋转蒸发，除去乙醇和水所得。
作为本发明所述红曲黄色素微胶囊的制备方法的优选方案，其中：所述小分子糖为蔗糖、葡萄糖、麦芽糖中的一种或几种。
作为本发明所述红曲黄色素微胶囊的制备方法的优选方案，其中：所述小分子糖溶液中小分子糖的质量分数为10-50％；所述OSA改性淀粉分散液中OSA改性淀粉的质量分数为10～30％。
作为本发明所述红曲黄色素微胶囊的制备方法的优选方案，其中：所述糊化，其为加热至60～80℃糊化30～10min；所述高速剪切，其为在4000-30000rpm高速剪切1～10min；所述高压均质，其为20～150Mpa压力下均质1-8次；所述喷雾干燥，其进风温度130～190℃，出风温度60～90℃。
作为本发明所述红曲黄色素微胶囊的制备方法的优选方案，其中：微胶囊中红曲黄色素被包埋在OSA改性淀粉颗粒内部，颗粒的最外层为致密的小分子糖类。
作为本发明其中一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供一种红曲黄色素微胶囊，其包埋得率为大于89％，包埋效率大于95％。
作为本发明其中一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供一种红曲黄色素微胶囊的应用，其为用于固态、半固态、液态食品中，每千克固态、半固态、液态食品中添加0.05～0.2g的红曲黄色素微胶囊。
作为本发明所述红曲黄色素微胶囊的应用的优选方案，其中：应用于软性饮料、果冻、酱料、烘焙饼干中。
作为本发明所述红曲黄色素微胶囊的应用的优选方案，其中：所述酱料为卡仕达酱。
本发明的有益效果：
本发明可控高载量红曲黄色素微胶囊，操作简单，设备易得，可连续大规模生产，无有机溶剂的添加及残留，产品稳定性较高，可简单常温避光保存，产品复溶性好，使用方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为不同红曲黄色素含量的黄油曲奇饼干的颜色参数，从上到下一次为L*，a*，b*值；
图2为加入了红曲黄色素的卡仕达酱的颜色参数，，从上到下一次为L*，a*，b*值。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明的目的是提供一种有效提高红曲黄色素稳定性的方法，并将其应用于固态、半固态、液态食品中，有效提高这三类食品的色泽。
1)将OSA改性淀粉分散成10-30％的水分散液，并加热至60-80度糊化30-10分钟，冷却备用
2)将小分子糖溶解成10-50％水溶液，搅拌均匀备用。
3)将红曲黄色素油树脂、上述OSA改性淀粉及小分子糖类按质量比1：1-2：1-5混合，于4 000-30 000rpm高速剪切1-10分钟，形成粗乳液。
4)将上述粗乳液经过20-150Mpa压力下均质1-8次，形成粒径均匀的纳米乳液。
5)纳米乳液经过进风温度130-190度，出风温度60-90度的喷雾干燥机，形成微胶囊粉末。
本发明的核心是通过调整OSA改性淀粉与小分子糖的比例，形成特定比例的壁材，经过剪切，乳化及喷雾干燥，得到高载量的红曲黄色素微胶囊。此方法下微胶囊由于壁材自由体积极低，从而极大减少了红曲黄色素向壁材外界的渗透和挥发，并且极大降低了氧气、光照等对壁材内部的渗透，小分子糖的添加还有效提高粉末的速溶性。
实施例1
红曲黄色素液态发酵液来源于江南大学生物工程学院许赣荣固态发酵实验室。将85％(v/v)乙醇溶液与发酵液按体积比4:1混匀，然后静置分层，取上层乙醇溶液，进行真空旋转蒸发，除去乙醇和水，最终得天然红曲黄色素油树脂。
将100g OSA改性淀粉分散成10％的水分散液，并加热至70度糊化30分钟，冷却备用
将200g蔗糖溶解成50％水溶液，搅拌均匀备用。
将100g红曲黄色素油树脂、上述OSA改性淀粉分散液及蔗糖混合，于10 000rpm高速剪切2分钟，形成粗乳液。
将上述粗乳液经过30Mpa压力下均质3次，形成粒径均匀的纳米乳液。
纳米乳液经过进风温度140度，出风温度65度的喷雾干燥机，形成微胶囊粉末。
将上述制得的微胶囊按0.1％(w/w)的添加量添加于饼干中，经180℃、15min的烘焙，自然冷却成形。测定其包埋得率为89.26％，包埋效率为95.17％，微胶囊化的效果较好。
制作饼干：称取100g黄油，隔水加热至黄油软化；加入低筋粉、白砂糖、奶粉、蛋黄和牛奶，先用铲刀拌匀，然后捏成面团。分别将红曲黄色素油树脂和微胶囊粉末添加至面团，红曲黄色素油树脂添加量为0，0.25％、0.50％、1.0％和2.0％，w/w，微胶囊粉末添加量保持与油树脂总色价相同。将揉至均匀的面团擀成厚度均一的面皮，用模具压制成型，每份饼干直径为3cm，厚度3mm。烘烤条件为上下火均为170℃，烘烤时间为10min。用测色仪以全反射模式检测面团和烘烤后饼干的颜色。
添加色素的黄油曲奇饼干中，颜色色调明显偏红，偏红的程度随色素添加量的增加而增加。见图1。
进一步比较直接添加方式与以微胶囊粉末添加的色素之间的区别(见表1)，结果显示，L*，a*，b*值没有显著性差异，色差值ΔE为0.77，表明两种色素添加方式的呈色效果基本一致。
表1红曲黄色素和微胶囊粉末添加的饼干的L*，a*和b*值
注：相同参数列中不同字母表示各样品存在显著性差异(P＜0.05)
实施例2
红曲黄色素液态发酵液来源于江南大学生物工程学院许赣荣固态发酵实验室。将85％(v/v)乙醇溶液与发酵液按体积比4:1混匀，然后静置分层，取上层乙醇溶液，进行真空旋转蒸发，除去乙醇和水，最终得天然红曲黄色素油树脂。
称取300g OSA变性淀粉(CAPSUL TA)，加700g去离子水溶解，将获得的OSA变性淀粉溶液于65℃水浴加热30min进行糊化，糊化后冷却至室温。
称取100g红曲黄色素油树脂加入OSA变性淀粉溶液，使用高速分散机10000r/min均质5min，进行3次，制得粗乳液。
使用微射流纳米均质机进行均质，条件为50MPa，4个循环周期。将均质好的的色素-OSA变性淀粉乳液进行喷雾干燥，条件为进风温度180℃，出风温度80℃。最终获得的红曲黄色素微胶囊产品为黄色粉末。测定其包埋得率为89.86％，包埋效率为95.37％，微胶囊化的效果较好。
制作卡仕达酱：称取200g牛奶加入锅中，将一定量的玉米淀粉、白砂糖、即溶吉士粉、香草香精和色素(采用直接添加红曲黄色素油树脂和以红曲黄色素微胶囊粉末添加两种方式，添加量均为250U/250g)，搅拌均匀，然后小火加热，边加热边搅拌直至浓稠细滑的状态(约4.5min)，关火并将锅放入冷水中快速冷却。直接添加方式为将红曲黄色素油树脂加入牛奶中高速分散均质后形成的粗乳液后再加入卡仕达酱原料中。采用测色仪以全反射模式检测颜色变化。
添加了色素微胶囊粉末的卡仕达酱与添加红曲黄色素油树脂的卡仕达酱相比，a*值更低，b*值更高，表明微胶囊壁材对色素色调起到一定的保护作用。见图2。
微胶囊在卡仕达酱中对红曲黄色素的色调有一定的保护作用，但在黄油曲奇饼干中没有保护作用。可能是微胶囊在饼干中易受到其他食品组分、加热及机械力作用而被破坏，导致色素溶出。红曲黄色素在黄油曲奇饼干和卡仕达酱中出现不同程度的红色色调，原因是色素与食品中的蛋白质发生反应而变红。
实施例3
将300gOSA改性淀粉分散成30％的水分散液，并加热至80度糊化10分钟，冷却备用
将600g麦芽糊精溶解成20％水溶液，搅拌均匀备用。
将300g实施例1步骤1)红曲黄色素油树脂、上述OSA改性淀粉及麦芽糊精混合，于20 000rpm高速剪切2分钟，形成粗乳液。
将上述粗乳液经过100Mpa压力下均质5次，形成粒径均匀的纳米乳液。
纳米乳液经过进风温度170度，出风温度80度的喷雾干燥机，形成微胶囊粉末。
将上述制得的微胶囊按0.02％(w/w)添加于柠檬饮料中，经杀菌、罐装后，最终得到产品。
将制备的红曲黄色素微胶囊粉末添加至软饮料模型中，考察其在液体食品中的应用效果。软饮料模型参考Duangmal等[21]所采用的配方：100mL饮料中含10g白砂糖，0.5g的柠檬酸和适量色素。将红曲黄色素微胶囊粉末添加至软饮料中，添加量分别为0.02％、0.04％、0.06％、0.08％和0.10％和0.12％(w/v)。配制好的饮料用1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至3.5，85℃加热20min进行巴氏灭菌，避光静置24h。采用测色仪以全透射模式对饮料颜色进行测定。
从表2可以看出，随着红曲黄色素的添加量越高，L*值逐渐降低，即颜色的明度下降；色度值升高，表明其颜色越深；色相角越小，颜色向橙色方向转变。将色素的添加量与色相角的关系拟合，拟合方程为y＝-91.49x+94.44，R2＝0.996，线性关系良好。
表2不同红曲黄色素含量的软饮料的颜色参数
注：相同参数列中不同字母表示各样品存在显著性差异(P＜0.05)
实施例4
红曲黄色素液态发酵液来源于江南大学生物工程学院许赣荣固态发酵实验室。将85％(v/v)乙醇溶液与发酵液按体积比5:1混匀，然后静置分层，取上层乙醇溶液，进行真空旋转蒸发，除去乙醇和水，最终得天然红曲黄色素油树脂。
将300gOSA改性淀粉分散成30％的水分散液，并加热至80度糊化10分钟，冷却备用。
将600g麦芽糊精溶解成20％水溶液，搅拌均匀备用。
将300g实施例1步骤1)红曲黄色素油树脂、上述OSA改性淀粉及麦芽糊精混合，于20 000rpm高速剪切2分钟，形成粗乳液。
将上述粗乳液经过100Mpa压力下均质5次，形成粒径均匀的纳米乳液。
纳米乳液经过进风温度170度，出风温度80度的喷雾干燥机，形成微胶囊粉末。
将上述制得的微胶囊按0.05％(w/w)的添加量添加于果冻原料中，经混料、加热、自然冷却脱模成形，最终制得黄色色泽鲜亮的果冻产品。
实验结果显示，通过调节芯壁比、壁材溶液比例，可以得到在常温避光条件下可以稳定储藏的红曲黄色素微胶囊产品，极大的延长了红曲黄色素在常温条件下的稳定性，并且将该红曲黄色素微胶囊应用于固态、半固态、液态食品中，均可以显著增强这三种食品的色泽。
本研究开发了红曲色素微胶囊，并将红曲色素应用于不同的食品体系，考察应用效果。研究发现，红曲黄色素在软饮料中保持鲜明的黄色，且可通过控制色素添加量实现不同色调的黄颜色；而红曲黄色素在卡仕达酱和黄油曲奇饼干中，出现颜色更加红的现象。红曲黄色素在黄油曲奇饼干和卡仕达酱中变红现象是由该体系中的蛋白质引起的。具体变红的机制为，红曲黄色素组分与未解离的氨基反应，生成红色色素。红曲黄色素主要组分红曲素和蛋白质混合后颜色依然保持黄色，说明红曲素不是导致变红的色素组分。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种红曲黄色素微胶囊的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
制备OSA改性淀粉分散液，糊化后冷却备用；
制备小分子糖溶液；
将红曲黄色素油树脂、所述OSA改性淀粉分散液、所述小分子糖溶液混合，高速剪切形成粗乳液；
将所述粗乳液高压均质，形成粒径均匀的纳米乳液；
将所述纳米乳液进行喷雾干燥，即得微胶囊粉末；
其中，所述红曲黄色素油树脂、所述OSA改性淀粉分散液的干物质、所述小分子糖溶液干物质的质量比1：1～2：1～5。
2.如权利要求1所述红曲黄色素微胶囊的制备方法，其特征在于：所述红曲黄色素油树脂的制备方法为，
将体积分数85％乙醇溶液与红曲黄色素液态发酵液按体积比3～5:1混匀，然后静置分层，取上层乙醇溶液，进行真空旋转蒸发，除去乙醇和水所得。
3.如权利要求2所述红曲黄色素微胶囊的制备方法，其特征在于：所述小分子糖为蔗糖、葡萄糖、麦芽糖中的一种或几种。
4.如权利要求1～3任一所述红曲黄色素微胶囊的制备方法，其特征在于：所述小分子糖溶液中小分子糖的质量分数为10-50％；所述OSA改性淀粉分散液中OSA改性淀粉的质量分数为10～30％。
5.如权利要求1～3任一所述红曲黄色素微胶囊的制备方法，其特征在于：所述糊化，其为加热至60～80℃糊化30～10min；所述高速剪切，其为在4000-30000rpm高速剪切1～10min；所述高压均质，其为20～150Mpa压力下均质1-8次；所述喷雾干燥，其进风温度130～190℃，出风温度60～90℃。
6.如权利要求1～3任一所述红曲黄色素微胶囊的制备方法，其特征在于：微胶囊中红曲黄色素被包埋在OSA改性淀粉颗粒内部，颗粒的最外层为致密的小分子糖类。
7.一种利用权利要求1～6任一方法制备的红曲黄色素微胶囊，其特征在于：包埋得率为大于89％，包埋效率大于95％。
8.一种红曲黄色素微胶囊的应用，其特征是：用于固态、半固态、液态食品中，每千克固态、半固态、液态食品中添加0.05～0.2g的红曲黄色素微胶囊。
9.如权利要求8所述红曲黄色素微胶囊的应用，其特征在于：应用于软性饮料、果冻、酱料、烘焙饼干中。
10.如权利要求9所述红曲黄色素微胶囊的应用，其特征在于：所述酱料为卡仕达酱。
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