CN114158622B - 一种高稳定亚麻籽粉末油脂及其制备方法 - Google Patents

一种高稳定亚麻籽粉末油脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高稳定亚麻籽粉末油脂及其制备方法，包括以下步骤：(1)将淀粉乳在水浴中加热糊化；(2)将无水乙醇逐滴加入至淀粉糊中，保持搅拌；(3)离心后取沉淀物，烘干，粉碎后过筛，获得V型结晶淀粉；(4)将步骤(3)的V型结晶淀粉与亚麻籽油混合，搅拌混匀，在25‑100℃的密闭条件下，干法搅拌10min‑24h，即得高稳定亚麻籽油粉末油脂。制得的V型结晶淀粉具有高负载特性(1.90‑3.42g/g)，将其用于亚麻籽油的高效负载，形成高稳定的粉末油脂。可以有效阻隔油脂与氧气的接触，具有较高的起始氧化温度，并显著降低了油脂加速氧化过程中生成的初级氧化产物峰值水平，具备有效的抗氧化功效。

Description

一种高稳定亚麻籽粉末油脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高稳定亚麻籽粉末油脂及其制备方法。
背景技术
随着经济的快速发展，人们消费观念的转变，市场上对于健康食品的需求越来越大。亚麻籽油中人体必需脂肪酸含量高，其中含量最高的便是α-亚麻酸，其可以改善人体新陈代谢并降低人体中有害物质生成。但亚麻籽油中不饱和脂肪酸(如亚麻酸等)含量也较高，常温贮藏期间极易氧化变质，生成不适气味，最终影响亚麻籽油类产品的货架期。
粉末油脂能够通过壁材将芯材与氧气分开，延长其芯材的氧化时间，从而加强油脂的抗氧化能力。因此将亚麻籽油进行包埋处理成粉末油脂是一种可行性很高的改善亚麻籽油品质的办法。粉末油脂不但很大程度提高了油脂抗氧化能力，提高了油脂品质，而且还为油脂的日常生产带来便利，同时减少油脂的异味产出等。关于目前粉末油脂的大量研究主要集中在探讨制备粉末油脂的最佳工艺条件及提高活性物质稳定性，根据原料性质、反应条件，粉末油脂的制作方法可分为物理法、化学法、物理化学法三大类，如表1所示。
表1粉末油脂研究现状
物理法主要为喷雾干燥法。其干燥时间短，可以避免因长时间受热而破坏生物活性，工艺简单，利于工业化连续生产，是目前使用最广泛的粉末油脂制备方法之一，但其不能处理不耐高温的壁材和芯材。化学法主要为界面聚合法，该方法制备形成的粉末油脂稳定性较好，但工艺复杂并可能使用到有毒试剂。物理化学法主要有复凝聚法，其能够制备出稳定性较好的粉末油脂但需要控制较多指标。因此，制备一种绿色环保、安全无害、易于加工的油脂替代品势在必行。在食品药品领域，找寻减少氧化物质的产生，同时使液体油固态化的新方法是近年来的研究热点，对于推动油脂粉末工业的发展及产品研发具有至关重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种高稳定亚麻籽粉末油脂及其制备方法。
本发明所要解决的技术问题是：利用物理改性淀粉制备一种高稳定亚麻籽粉末油脂，其特征为，物理改性淀粉为清洁标签淀粉，且亚麻籽油具有较高的氧化稳定性。
本发明目的采取的技术方案如下：
一种高稳定亚麻籽粉末油脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将淀粉乳在水浴中加热糊化；
(2)将无水乙醇逐滴加入至淀粉糊中，保持搅拌；
(3)离心后取沉淀物，烘干，粉碎后过筛，获得V型结晶淀粉；制得的V型结晶淀粉的结晶度高，V型结构较好，同时具有较低的尺寸和较高的比表面积，吸油性能优良；
(4)将步骤(3)的V型结晶淀粉与亚麻籽油混合，搅拌混匀，在25-100℃的密闭条件下，干法搅拌10min-24h，即得高稳定亚麻籽油粉末油脂。
优选地，步骤(1)所述淀粉乳的质量分数为1％-10％，水浴温度为70-100℃，糊化时间为0.5-3.0h。
优选地，步骤(1)所述淀粉乳的质量分数为2-6％，加热温度为80-100℃，加热时间为1-2h。
优选地，步骤(2)采用恒流泵滴加无水乙醇至含上述淀粉糊的密闭容器中，保持淀粉糊温度为50-80℃，恒流泵流速为300-2000r/min，无水乙醇与淀粉乳的体积比为1-10。
优选地，所述恒流泵流速为500-1000r/min，无水乙醇与淀粉乳的体积比为2-5。
优选地，步骤(3)过筛的筛目数大于50目。
优选地，步骤(3)筛目数为100～300。目数较小，V型淀粉粒径较大，聚集程度大，导致淀粉表面紧实，减小了与油脂接触面积；目数太大，会导致V型淀粉的产量降低，增加生产成本。
优选地，步骤(4)的V型结晶淀粉与亚麻籽油的质量比为1:0.1-1:1.5。
优选地，所述干法搅拌的时间为20-360min。搅拌时间短，复合效率较低；搅拌时间长，会导致在复合的过程中发生一定程度的氧化反应，导致粉末油脂的感官品质下降。
优选地，步骤(4)的V型结晶淀粉与亚麻籽油的质量比为1:0.6-1:1。质量比太大，吸油效率降低，无法满足商业需要；质量比太小，超过吸油率，粉末油脂呈固液分离状态，影响产品质地。
本发明所用淀粉不限于玉米淀粉，还可以是木薯淀粉、马铃薯淀粉等。
本发明利用高温加热环境，可以使淀粉颗粒中部分双螺旋结构解旋出直链淀粉。其与乙醇在疏水作用下形成单螺旋复合物。加热移除乙醇分子，则获得具有疏水性空腔的V型结晶淀粉。由于颗粒表面质地蓬松，呈多孔状态，具有较高的比表面积。因此，对亚麻籽油的吸附能力较高。
本发明的有益效果：
本发明中制备具有高负载特性(1.90-3.42g/g)的V型结晶淀粉，将其用于亚麻籽油的高效负载，形成高稳定的粉末油脂。可以有效阻隔油脂与氧气的接触，相比于亚麻籽油，具有较高的起始氧化温度(最多提高约14.5℃)，并显著降低了油脂加速氧化过程中生成的初级氧化产物(过氧化值)峰值水平，延缓了亚麻籽油氧化进程，具备有效的抗氧化功效。该工艺简单绿色，且不会破坏油脂原有营养成分，应用前景广泛。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式和有益效果作进一步详细的说明。
图1为实施例1所得V型结晶淀粉和原淀粉的马尔文激光粒度分布图(a)以及扫描电子显微镜图(b)。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明要求保护的范围不仅仅局限于实施例表述的范围。
对比例中，利用乙醇-碱法(Ethanol alkaline,EA)制备冷水可溶型淀粉(CN106589416B,2019-05-14；CN110064375A,2019-07-30)，具体步骤：称取10g(干基)普通玉米淀粉溶于70g 40％乙醇溶液，以4g/min的速度滴加40g 3mol/L NaOH溶液(蜡质玉米淀粉滴加20g 3mol/L NaOH溶液)。在磁力搅拌器上(35℃，100rpm/min)搅拌30min，匀速滴加20g 40％的乙醇溶液，随后将溶液离心(1800g，20min)，用乙醇溶液(40％)洗涤两遍，用乙醇盐酸溶液(3mol/L)进行中和洗涤，最后使用乙醇溶液(80％及100％)分别洗涤一次，离心后在40℃下过夜干燥，研磨粉碎后，过100目筛，即得到冷水可溶型淀粉。
对比例1
将普通玉米淀粉(NMS)与亚麻籽油(质量分数比为1:0.7)混合，在60℃的密闭条件下干法搅拌，充分混匀30min后取出，即得一种亚麻籽油粉末油脂样品。
对比例2
将蜡质玉米淀粉(WMS)与亚麻籽油(质量分数比为1:0.7)混合，在60℃的密闭条件下干法搅拌，充分混匀30min后取出，即得一种亚麻籽油粉末油脂样品。
对比例3
将冷水可溶型玉米淀粉(EA-NMS)与亚麻籽油(质量分数比为1:0.7)混合，在60℃的密闭条件下干法搅拌，充分混匀30min后取出，即得一种亚麻籽油粉末油脂样品。
对比例4
将商业多孔淀粉(宜瑞安公司，N-Zorbit)与亚麻籽油(质量分数比为1:0.7)混合，在60℃的密闭条件下干法搅拌，充分混匀30min后取出，即得一种亚麻籽油粉末油脂样品。
实施例1
将质量分数为6％的普通玉米淀粉乳，在温度为100℃水浴中，加热糊化1h。使用恒流泵(流速为600r/min)将无水乙醇(与淀粉乳的体积比为2)逐滴加入含上述淀粉糊的密闭容器中，保持淀粉糊温度为50℃搅拌。离心后取沉淀物，烘干，粉碎后过200目筛，获得V型结晶淀粉。将得到的V型结晶淀粉与亚麻籽油(质量分数比为1:0.7)混合，在60℃的密闭条件下干法搅拌，充分混匀30min后取出，即得高稳定亚麻籽油粉末油脂样品。
实施例2
将质量分数为6％的普通玉米淀粉乳，在温度为100℃水浴中，加热糊化1h。使用恒流泵(流速为600r/min)将无水乙醇(与淀粉乳的体积比为2)逐滴加入含上述淀粉糊的密闭容器中，保持淀粉糊温度为70℃搅拌。离心后取沉淀物，烘干，粉碎后过300目筛，获得V型结晶淀粉。将得到的V型结晶淀粉与亚麻籽油(质量分数比为1:0.7)混合，在70℃的密闭条件下干法搅拌，充分混匀30min后取出，即得高稳定亚麻籽油粉末油脂样品。
实施例3
将质量分数为6％的普通玉米淀粉乳，在温度为100℃水浴中，加热糊化1h。使用恒流泵(流速为600r/min)将无水乙醇(与淀粉乳的体积比为4)逐滴加入含上述淀粉糊的密闭容器中，保持淀粉糊温度为60℃搅拌。离心后取沉淀物，烘干，粉碎后过100目筛，获得V型结晶淀粉。将得到的V型结晶淀粉与亚麻籽油(质量分数比为1:0.7)混合，在60℃的密闭条件下干法搅拌，充分混匀30min后取出，即得高稳定亚麻籽油粉末油脂样品。
实施例4
将质量分数为4％的普通玉米淀粉乳，在温度为100℃水浴中，加热糊化1h。使用恒流泵(流速为600r/min)将无水乙醇(与淀粉乳的体积比为2)逐滴加入含上述淀粉糊的密闭容器中，保持淀粉糊温度为70℃搅拌。离心后取沉淀物，烘干，粉碎后过100目筛，获得V型结晶淀粉。将得到的V型结晶淀粉与亚麻籽油(质量分数比为1:0.7)混合，在60℃的密闭条件下干法搅拌，充分混匀30min后取出，即得高稳定亚麻籽油粉末油脂样品。
实施例5
将质量分数为3％的普通玉米淀粉乳，在温度为100℃水浴中，加热糊化1h。使用恒流泵(流速为600r/min)将无水乙醇(与淀粉乳的体积比为2)逐滴加入含上述淀粉糊的密闭容器中，保持淀粉糊温度为80℃搅拌。离心后取沉淀物，烘干，粉碎后过100目筛，获得V型结晶淀粉。将得到的V型结晶淀粉与亚麻籽油(质量分数比为1:0.7)混合，在60℃的密闭条件下干法搅拌，充分混匀30min后取出，即得高稳定亚麻籽油粉末油脂样品。
采用如下方法测定V型结晶淀粉的亚麻籽油吸附能力：最大油脂吸附能力测定采用Ahmad等人的方法(Scientific Reports，2020，10(1)，3533)并进行改进，具体步骤为：分别称取1g原淀粉和V型结晶淀粉置于50mL离心管中，加入10g亚麻籽油，然后在600r/min的条件下磁力搅拌30min。将处理后的样品于4000r/min下离心，利用胶头滴管和滤纸吸出沉淀中的多余油分，将复合物取出称重，用吸附的亚麻籽油与淀粉质量比计算得出油脂吸附能力。经测试，各项指标结果如表2所示。
表2亚麻籽油及粉末油脂负载能力和过氧化值的测试结果
表中数据结果表明，本发明利用反溶剂沉降法制备的V型结晶淀粉，相比原淀粉以及冷水可溶型V型淀粉，在亚麻籽油包埋能力方面，具有显著的优势。同时其氧化稳定性优良，具有较为突出的延缓氧化反应和降低初级氧化产物水平的能力。
原淀粉和制备所得的V型结晶淀粉的粒径分布如图1a所示。通过物理干法改性，将普通玉米淀粉制备成V型结晶淀粉后，相比较对比例1中原淀粉，粒径明显增大。这可能是由于样品经干燥后，淀粉颗粒发生聚集。粒径分布显示V型结晶淀粉具有部分纳米或亚微米级的颗粒尺寸，这可能归因于其较高的直链淀粉含量，这与此前的研究结果一致(Carbohydrate Polymers，2021(3)，118-181)。淀粉的表观结构直接影响淀粉的油脂吸附能力。原淀粉和V型结晶淀粉的扫描电镜图谱如图1b所示。NMS和WMS表面完整平滑，AS-NMS则表现出较小的粒径和较为疏松的表观形貌，AS-WMS的表面具有一定孔洞结构，但粒径较大。因此，反溶剂沉降法制备的V型结晶淀粉由于其较高的比表面积和表面疏松多孔的聚集结构，相比于原淀粉具有更好的油脂吸附能力。
粉末油脂的起始氧化温度测定：称取4mg样品于敞口的标准铝坩埚中，置入实验炉内。升温程序：第一段在氮气气氛(30mL/min)下，从25℃升至120℃(20℃/min)；第二段氮气流速不变，120℃恒温3min；第三段在氧气气氛(30mL/min)，从120℃升至300℃(10℃/min)。起始氧化温度为基线与反应曲线最大斜率的切线相交温度，测量三次取平均值。数据分析使用STAR系统软件15.0。热分析结果表明，相比于亚麻籽油，AS-NMS粉末油脂不同程度上均显著提高了起始氧化温度(最多升高约14.5℃)，表明粉末油脂能够有效延缓油脂的氧化程度。
加速氧化指标测定：置于60℃环境中贮藏，每5d检测其过氧化值，测量三次取平均值。过氧化值(PV)按GBT5009.37-2003方法检测。加速氧化实验结果显示，相比于亚麻籽油(PV起始值和峰值分别为1.99和2.76meq/kg oil)，实施例中AS-NMS粉末油脂在加热贮藏过程中，均表现出显著降低的过氧化值峰值水平，表现出了显著的抗氧化效果。但是由于制备过程的加热反应，使不同粉末油脂的起始PV略高。
本发明中制备具有高负载特性(1.90-3.42g/g)的V型结晶淀粉，将其用于亚麻籽油的高效负载，形成高稳定的粉末油脂。可以有效阻隔油脂与氧气的接触，相比于亚麻籽油，具有较高的起始氧化温度(最多提高约14.5℃)，并显著降低了油脂加速氧化过程中生成的初级氧化产物(过氧化值)峰值水平，延缓了亚麻籽油氧化进程，具备有效的抗氧化功效。该工艺简单绿色，且不会破坏油脂原有营养成分，应用前景广泛。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种高稳定亚麻籽粉末油脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将淀粉乳在水浴中加热糊化；所述淀粉乳的质量分数为1%-10%，水浴温度为70-100℃，糊化时间为0.5-3.0 h；
（2）采用恒流泵滴加无水乙醇至含上述淀粉糊的密闭容器中，保持淀粉糊温度为50-80℃，并保持搅拌，恒流泵流速为300-2000 r/min，无水乙醇与淀粉乳的体积比为2-5；
（3）离心后取沉淀物，烘干，粉碎后过100~300目筛，获得V型结晶淀粉；
（4）将步骤（3）的V型结晶淀粉与亚麻籽油按质量比1:0.6-1:1混合，搅拌混匀，在 60-70 ℃的密闭条件下，干法搅拌20-30min，即得高稳定亚麻籽油粉末油脂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述淀粉乳的质量分数为2-6%，加热温度为80-100 ℃，加热时间为1-2 h。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述恒流泵流速为500-1000 r/min。
4.权利要求1~3任一项所述方法制得的高稳定亚麻籽粉末油脂。
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