CN115736221A - 一种多层微胶囊化坚果粉及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多层微胶囊化坚果粉及其生产工艺，属于食品加工技术领域。针对现有技术中坚果粉溶解性差，坚果仁中的营养成分在制备过程中丢失多，且成品中坚果粉相较于坚果仁，比表面积大，坚果油脂接触空气多，造成抗氧化性差，保质期短的技术问题，本申请提供一种多层微胶囊化坚果粉，采用静电层层自组装技术结合喷雾干燥的方法制备微胶囊坚果粉，坚果油脂被层层包裹，坚果蛋白作为壁材填充剂，制备的坚果粉抗氧化能力强，保质期长。本申请还提供了一种多层微胶囊化坚果粉的生产工艺，坚果油脂包埋效果好，强度、韧性、密封性强，保留了坚果中的营养元素，改善了产品的冲调稳定性。
Description
技术领域
本发明属于食品加工技术领域，具体地，涉及一种多层微胶囊化坚果粉及其生产工艺。
背景技术
坚果富含多种营养素和生物活性物质，包括脂肪、蛋白质、膳食纤维、维生素、植物甾醇及抗氧化酚类物质等，是公认的健康食品。随着人们对健康食品的需求不断增加，坚果已经成为膳食中不可或缺的一部分。目前坚果主要为初级加工阶段，限制了坚果的应用场景，对于牙口不好又有营养需求的人群而言，坚果粉不仅可以很好地保留坚果中的营养物质，还方便食用，因此坚果速溶粉的研究至关重要。现有坚果粉的生产工艺主要为冷冻粉碎技术和喷雾干燥技术。冷冻粉碎技术加工制得的坚果粉成品，稳定性较差，还存在脂肪上浮的现象。喷雾干燥技术较为成熟，可以一定程度上延长坚果粉保质期并抑制脂肪上浮。当前喷雾干燥技术在坚果中的应用主要包括两个方向。
方向一为将坚果中的油脂压榨后，用坚果饼进行喷雾干燥制成坚果粉。如中国发明专利申请公布号为CN101690596A，申请日为2009年10月14日，名称为：核桃粉及其生产方法，公开的方法将核桃仁用复合碱液浸泡后再用高压水喷淋、鼓泡式水流冲击和超声波震荡三效联合脱皮，烘干破碎后进行二级冷榨，将核桃饼破碎过滤配料胶体磨细化，添加复合稳定剂后杀菌、浓缩均质干燥而制成。将核桃进行二级冷榨分离得到核桃饼，进而将核桃饼剪切破碎，添加稳定剂后均质喷雾制得核桃粉。该方法对核桃仁损伤程度小，有效防止了蛋白质变性，降低了碱液用量；采用二级冷榨技术，降低了核桃饼粕蛋白质变性程度，通过高压均质、喷雾干燥制成核桃粉。但该方案坚果中的油脂富含不饱和脂肪酸，具有多种生理活性功能，该方法将核桃油压榨后去除，无法保留坚果全营养。
方向二为将坚果进行压榨，油脂和油渣先分开再混合，最终喷雾制成坚果粉。如申请公布号CN112913929A，申请日为2021年03月05日，名称为：一种坚果粉速溶固体饮料及制备方法，公开了方案由坚果粉﹑白砂糖﹑膳食纤维、食用香料、麦芽糊精混合组成，混合后经干燥、榨油得到坚果油脂和油渣，油渣与水经胶体磨后得到坚果乳状液体，与坚果油脂﹑氢化植物油、葡萄糖浆、单甘脂、硬酰乳酸钠及磷酸氢二钾混合搅拌后升温，经高压均质两次，喷粉干燥得到迅速溶解的坚果粉。该方法制备的坚果粉速溶固体饮料，水溶性高、溶解度好、能在水中快速溶解﹑保持坚果的原味和营养。该方案的不足之处在于：该方法将坚果先榨油再将油脂和油渣混合，相对于多层微胶囊而言，该方法的单层微胶囊技术在强度、韧性、密封性上存在不足，脂肪包埋效果较差，因此抗氧化性较差，保质期也较短。
发明内容
1、要解决的问题
针对现有技术中坚果粉溶解性差，坚果仁中的营养成分在制备过程中丢失多，且成品中坚果粉相较于坚果仁，比表面积大，坚果油脂接触空气多，造成抗氧化性差，保质期短的技术问题，本申请提供一种多层微胶囊化坚果粉，采用静电层层自组装技术结合喷雾干燥的方法制备微胶囊坚果粉，坚果油脂被层层包裹，坚果蛋白作为壁材填充剂，制备的坚果粉抗氧化能力强，保质期长。本申请还提供了一种多层微胶囊化坚果粉的生产工艺，坚果油脂包埋效果好，强度、韧性、密封性强，保留了坚果中的营养元素，改善了产品的冲调稳定性。
2、技术方案
为达到上述目的，提供的技术方案为：
本申请的一种多层微胶囊化坚果粉，包括由内而外依次设置的坚果油层，多层与所述坚果油层所带电荷正负相间的聚合电解质层，坚果粕层。
本申请利用的静电层层自组装技术，是近年发展起来的新型成膜技术，其原理是基于静电吸附作用力，在经活化带电荷的基材表面逐层吸附上带相反电荷的聚合电解质从而形成多层膜。
进一步地，包括由内而外依次设置的坚果油层，第一聚合电解质层，第二聚合电解质层，坚果粕层。
进一步地，当所述第一聚合电解质层为果胶层或海藻酸钠层时，所述第二聚合电解质层为壳寡糖层或壳聚糖层；
当第一聚合电解质层为壳寡糖层或壳聚糖层时，第二聚合电解质层为果胶层或海藻酸钠层。
进一步地，所述坚果粉包含以下组分和配比，坚果仁91～95wt％，蛋白溶液1～2wt％，果胶或海藻酸钠2～4wt％，壳寡糖或壳聚糖2～3wt％。
蛋白质是最常用的乳化剂之一，其在不同的pH时所带的电荷不同，当低于等电点时，蛋白质所带电荷为正，高于等电点时，蛋白质所带的电荷为负，因此将蛋白质作为乳化剂，通过静电吸附作用，使带负电的第一聚合电解质(如果胶)和带正电的第二聚合电解质(如壳寡糖)通过静电吸附作用依次沉积到液滴表面，形成多层乳液。
优选的，所述坚果仁包括腰果仁、核桃仁、巴旦木仁、榛子仁、开心果仁、松子仁、碧根果仁、夏威夷果仁、松子仁中的一种或多种。
进一步地，所述蛋白溶液为乳清分离蛋白溶液或大豆分离蛋白溶液。
一种所述多层微胶囊化坚果粉的生产工艺，包括以下步骤：
将坚果仁冷榨后制备坚果油和坚果粕的步骤；
将所述坚果油和含蛋白溶液的磷酸盐缓冲液混合后，制备初级乳液的步骤；
将第一聚合电解质缓冲溶液加入所述初级乳液中，制备二级乳液的步骤，所述第一聚合电解质缓冲溶液的pH值为4.0～4.4；
将第二聚合电解质缓冲溶液加入所述二级乳液中，制备三级乳液的步骤，所述第二聚合电解质缓冲溶液的pH值为2.0～2.4；
将所述坚果粕粉碎后加入所述三级乳液中，喷雾干燥，制备得到所述坚果粉。
优选的，控制初级乳液的pH值为7.0，此时单层乳液粒径较小，粒径分布较为均一，乳液较为稳定；在10000r/min下高速剪切5min后进行两道均质，第一次均质压力为35MPa，第二次均质压力为30MPa。
优选的，所述第一聚合电解质缓冲溶液的pH值为4.4；所述第二聚合电解质缓冲溶液的pH值为2.0。第一聚合电解质缓冲溶液的pH为4.4，加入初级乳液后，pH低于蛋白质的等电点，初级乳液液滴表面带正电，而第一聚合电解质(如果胶)带负电，第一聚合电解质会被吸附到液滴表面，最后加入第二聚合电解质(如壳寡糖)溶液制备三级乳液，由于第二聚合电解质分子所带的电荷为正，第一聚合电解质分子所带电荷为负，通过静电吸附作用，第二聚合电解质被吸附到液滴表面。
进一步地，
将10～45wt％的坚果油加入55～90wt％的磷酸盐缓冲液中，所述磷酸盐缓冲液中含蛋白溶液1～2wt％，得到初级乳液；
将10wt％第一聚合电解质缓冲溶液加入90wt％的初级乳液中，所述第一聚合电解质缓冲溶液为含2～4wt％第一聚合电解质的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液，得到所述二级乳液；
将10～12wt％第二聚合电解质缓冲溶液加入88～90wt％的二级乳液中，所述第二聚合电解质缓冲溶液为含1～3wt％第二聚合电解质的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液，得到所述三级乳液。
优选的，当第一聚合电解质为果胶时，果胶浓度在2～4wt％最佳，在制备双层乳液时，果胶浓度过低，乳液易产生桥连絮凝，而果胶浓度过高，易产生损耗絮凝。用盐酸调节pH，控制在4.4最佳，当pH较低时，初级乳液液滴表面所带正电荷电荷密度增加，易发生静电中和效应，形成桥连结构从而产生聚集；当pH较高时，蛋白溶液，如乳清分离蛋白带负电荷，果胶也带负电荷，两种生物聚合物会相互竞争油水界面，没有很强的相互作用。在8000r/min下高速剪切5min得到二级乳液。
优选的，当第二聚合电解质为壳寡糖时，壳寡糖浓度在2～3wt％最佳，壳寡糖浓度过大时会增加乳液黏度，造成液滴聚集，浓度过小时，不足以吸附在二级乳液液滴表层，易产生桥连结构而发生聚集。用盐酸调节pH，控制在2.0最佳，此时壳寡糖溶液既能为乳液稳定提供静电排斥力，又能提供空间作用力使乳液体系更加稳定。
进一步地，所述坚果粕中油脂的含量≤20％。
优选的，在所述坚果仁冷榨前，对所述坚果仁进行挑拣，去除杂质和虫蚀等坏果仁，并进行两段式烘烤。第一阶段于70～90℃下烘烤5～9h，第二阶段于110～130℃下烘烤40～70min。两段式烘烤可以去除所述坚果仁中的水分，并释放出所述坚果仁的香气。使用液压机进行两段式冷榨，第一段压力为40Mpa，第二段压力为60Mpa，冷榨温度低于60℃。
进一步地，将55～90wt％坚果粕粉碎后，加110～180wt％的水剪切搅拌，过胶体磨后两次均质。
优选的，两次均质的压力为35MPa和30MPa。
进一步地，所述喷雾干燥的参数为：压力式喷雾干燥塔，进风温度为190℃，出风温度为85℃。
3、有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明的一种多层微胶囊化坚果粉，包括由内而外依次设置的坚果油层，多层与所述坚果油层所带电荷正负相间的聚合电解质层，坚果粕层。坚果油脂被层层包裹，隔绝空气，坚果粕作为壁材填充剂，制备的多层微胶囊坚果粉，坚果油脂包埋效果好，强度、韧性、密封性强，抗氧化性能力强，保质期长；坚果油脂和坚果粕中的营养成分均得以保留；蛋白溶液作为乳化剂改善了冲调稳定性。
(2)本发明的一种多层微胶囊化坚果粉的生产工艺，将坚果仁冷榨后制备坚果油和坚果粕，保留了坚果仁全营养的成分。将坚果油和含蛋白溶液的磷酸盐缓冲液混合后，制备初级乳液；依次加入第一聚合电解质缓冲溶液和第二聚合电解质缓冲溶液，制备二、级乳液；最后加入坚果粕，喷雾干燥。坚果油层和多层聚合电解质层通过静电层层自组装技术，结合喷雾干燥，产品做到一冲即溶，冲调性和溶解性优异。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述。
实施例1
本实施例的一种多层微胶囊化坚果粉的生产工艺，包括以下步骤：
(1)将坚果仁冷榨后制备坚果油和坚果粕。在所述坚果仁冷榨前，对所述坚果仁进行挑拣，去除杂质和虫蚀等坏果仁，并进行两段式烘烤。第一阶段于70～90℃下烘烤5～9h，第二阶段于110～130℃下烘烤40～70min。两段式烘烤可以去除所述坚果仁中的水分，并释放出所述坚果仁的香气。使用液压机进行两段式冷榨，第一段压力为40Mpa，第二段压力为60Mpa，冷榨温度低于60℃。所述坚果粕中油脂的含量≤20％。
本实施例所述坚果仁为腰果仁，实际生产中还可以是核桃仁、巴旦木仁、榛子仁、开心果仁、松子仁、碧根果仁、夏威夷果仁、松子仁中的一种或多种。
(2)将所述坚果油和含蛋白溶液的磷酸盐缓冲液混合后，制备初级乳液。控制初级乳液的pH值为7.0左右，此时单层乳液粒径较小，粒径分布较为均一，乳液较为稳定；在10000r/min下高速剪切5min后进行两道均质，第一次均质压力为35MPa，第二次均质压力为30MPa。
本实施例使用的蛋白溶液为乳清分离蛋白溶液，实际中还可使用大豆分离蛋白溶液等。将45wt％的坚果油加入55wt％的磷酸盐缓冲液中，所述磷酸盐缓冲液中含乳清分离蛋白溶液2wt％，得到初级乳液。
(3)将第一聚合电解质缓冲溶液加入所述初级乳液中，制备二级乳液，所述第一聚合电解质缓冲溶液的pH值为4.0～4.4。
本实施例中第一聚合电解质(果胶)缓冲溶液的pH值为4.4。将10wt％第一聚合电解质缓冲溶液加入90wt％的初级乳液中，所述第一聚合电解质缓冲溶液为含4wt％第一聚合电解质(果胶)的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液，得到所述二级乳液。
(4)将第二聚合电解质缓冲溶液加入所述二级乳液中，制备三级乳液，所述第二聚合电解质缓冲溶液的pH值为2.0～2.4；
本实施例中第二聚合电解质缓冲溶液的pH值为2.0。将12wt％第二聚合电解质(壳寡糖)缓冲溶液加入88wt％的二级乳液中，所述第二聚合电解质缓冲溶液为含3wt％第二聚合电解质的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液，得到所述三级乳液。
蛋白质是最常用的乳化剂之一，其在不同的pH时所带的电荷不同，当低于等电点时，蛋白质所带电荷为正，高于等电点时，蛋白质所带的电荷为负，因此将蛋白质作为乳化剂，通过静电吸附作用，使带负电的第一聚合电解质(果胶)和带正电的第二聚合电解质(壳寡糖)通过静电吸附作用依次沉积到液滴表面，形成多层乳液。
加入初级乳液后，pH低于蛋白质的等电点，初级乳液液滴表面带正电，而第一聚合电解质(果胶)带负电，第一聚合电解质会被吸附到液滴表面，最后加入第二聚合电解质(壳寡糖)溶液制备三级乳液，由于第二聚合电解质分子所带的电荷为正，第一聚合电解质分子所带电荷为负，通过静电吸附作用，第二聚合电解质被吸附到液滴表面。
果胶浓度在2～4wt％最佳，在制备双层乳液时，果胶浓度过低，乳液易产生桥连絮凝，而果胶浓度过高，易产生损耗絮凝。用盐酸调节pH，控制在4.4最佳，当pH较低时，初级乳液液滴表面所带正电荷电荷密度增加，易发生静电中和效应，形成桥连结构从而产生聚集；当pH较高时，蛋白溶液，如乳清分离蛋白带负电荷，果胶也带负电荷，两种生物聚合物会相互竞争油水界面，没有很强的相互作用。在8000r/min下高速剪切5min得到二级乳液。
壳寡糖浓度在2～3wt％最佳，壳寡糖浓度过大时会增加乳液黏度，造成液滴聚集，浓度过小时，不足以吸附在二级乳液液滴表层，易产生桥连结构而发生聚集。用盐酸调节pH，控制在2.0最佳，此时壳寡糖溶液既能为乳液稳定提供静电排斥力，又能提供空间作用力使乳液体系更加稳定。
(5)将所述坚果粕粉碎后加入所述三级乳液中，喷雾干燥，制备得到所述坚果粉。
将90wt％坚果粕粉碎后，加180wt％的水剪切搅拌，过胶体磨后两次均质，两次均质的压力为35MPa和30MPa。
压力式喷雾干燥塔，进风温度为190℃，出风温度为85℃。
本实施例制备的多层微胶囊化坚果粉，包括由内而外依次设置的坚果油层，果胶层，壳寡糖层，坚果粕层。保质期长达12个月。
实施例2
本实施例的一种多层微胶囊化坚果粉的加工工艺，基本同实施例1，不同的是原料的配比：
步骤(1)同实施例1。
步骤(2)中将10wt％的坚果油加入90wt％的磷酸盐缓冲液中，所述磷酸盐缓冲液中含乳清分离蛋白溶液1wt％，得到初级乳液。
步骤(3)中第一聚合电解质缓冲溶液的pH值为4.0。第一聚合电解质缓冲溶液为含2wt％。
步骤(4)中将第二聚合电解质缓冲溶液加入所述二级乳液中，制备三级乳液的步骤，所述第二聚合电解质缓冲溶液的pH值为2.4。将10wt％第二聚合电解质缓冲溶液加入90wt％的二级乳液中，所述第二聚合电解质缓冲溶液为含1wt％第二聚合电解质(壳寡糖)的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液，得到所述三级乳液。
步骤(5)中将55wt％坚果粕粉碎后，加110wt％的水剪切搅拌，过胶体磨后两次均质，两次均质的压力为35MPa和30MPa。
压力式喷雾干燥塔，进风温度为190℃，出风温度为85℃。
本实施例的一种多层微胶囊化坚果粉，包括由内而外依次设置的坚果油层，果胶层，壳寡糖层，坚果粕层。保质期长达12个月。
实施例3
本实施例的一种多层微胶囊化坚果粉的加工工艺，基本同实施例1，不同的是原料的组成：
步骤(1)中使用的坚果仁为核桃仁。
步骤(2)中使用大豆分离蛋白溶液。
步骤(3)中将第一聚合电解质使用海藻酸钠。
步骤(4)中将第二聚合电解质使用壳聚糖。
步骤(5)中同实施例1。
本实施例的一种多层微胶囊化坚果粉，包括由内而外依次设置的坚果油层，海藻酸钠层，壳聚糖层，坚果粕层。保质期长达12个月。
对比例1
本对比例的一种坚果粉的加工工艺，基本同实施例1，所不同的是去除了多层聚合电解质溶液。
步骤(1)同实施例1。
步骤(2)同实施例1。
将90wt％坚果粕粉碎后，加180wt％的水剪切搅拌，过胶体磨后两次均质，两次均质的压力为35MPa和30MPa。将制备好的坚果粕溶液加入至初级乳液中喷雾干燥。
压力式喷雾干燥塔，进风温度为190℃，出风温度为85℃。
本对比例制备的多层微胶囊化坚果粉，没有进行多层包埋，包埋效果较差，保质期仅为6个月。
对比例2
本对比例的一种坚果粉的加工工艺，基本同实施例1，所不同的是去除了第二聚合电解质缓冲溶液。
步骤(1)同实施例1。
步骤(2)同实施例1。
步骤(3)同实施例1。
将90wt％坚果粕粉碎后，加180wt％的水剪切搅拌，过胶体磨后两次均质，两次均质的压力为35MPa和30MPa。将制备好的坚果粕溶液加入至二级乳液中喷雾干燥。
压力式喷雾干燥塔，进风温度为190℃，出风温度为85℃。
本对比例制备的多层微胶囊化坚果粉，只有一层包埋，效果较差，保质期仅为8个月。
以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种多层微胶囊化坚果粉，其特征在于：包括由内而外依次设置的坚果油层，多层与所述坚果油层所带电荷正负相间的聚合电解质层，坚果粕层。
2.根据权利要求1所述的一种多层微胶囊化坚果粉，其特征在于：包括由内而外依次设置的坚果油层，第一聚合电解质层，第二聚合电解质层，坚果粕层。
3.根据权利要求2所述的一种多层微胶囊化坚果粉，其特征在于：
当所述第一聚合电解质层为果胶层或海藻酸钠层时，所述第二聚合电解质层为壳寡糖层或壳聚糖层；
当第一聚合电解质层为壳寡糖层或壳聚糖层时，第二聚合电解质层为果胶层或海藻酸钠层。
4.根据权利要求3所述的一种多层微胶囊化坚果粉，其特征在于：所述坚果粉包含以下组分和配比：坚果仁91～95wt％，蛋白溶液1～2wt％，果胶或海藻酸钠2～4wt％，壳寡糖或壳聚糖2～3wt％。
5.根据权利要求4所述的一种多层微胶囊化坚果粉，其特征在于：所述蛋白溶液为乳清分离蛋白溶液或大豆分离蛋白溶液。
6.一种权利要求1-5任一项所述多层微胶囊化坚果粉的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
将坚果仁冷榨后制备坚果油和坚果粕的步骤；
将所述坚果油和含蛋白溶液的磷酸盐缓冲液混合后，制备初级乳液的步骤；
将第一聚合电解质缓冲溶液加入所述初级乳液中，制备二级乳液的步骤，所述第一聚合电解质缓冲溶液的pH值为4.0～4.4；
将第二聚合电解质缓冲溶液加入所述二级乳液中，制备三级乳液的步骤，所述第二聚合电解质缓冲溶液的pH值为2.0～2.4；
将所述坚果粕粉碎后加入所述三级乳液中，喷雾干燥，制备得到所述坚果粉。
7.根据权利要求6所述的多层微胶囊化坚果粉的生产工艺，其特征在于：
将10～45wt％的坚果油加入55～90wt％的磷酸盐缓冲液中，所述磷酸盐缓冲液中含蛋白溶液1～2wt％，得到初级乳液；
将10wt％第一聚合电解质缓冲溶液加入90wt％的初级乳液中，所述第一聚合电解质缓冲溶液为含2～4wt％第一聚合电解质的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液，得到所述二级乳液；
将10～12wt％第二聚合电解质缓冲溶液加入88～90wt％的二级乳液中，所述第二聚合电解质缓冲溶液为含1～3wt％第二聚合电解质的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液，得到所述三级乳液。
8.根据权利要求6所述的多层微胶囊化坚果粉的生产工艺，其特征在于：所述坚果粕中油脂的含量≤20％。
9.根据权利要求8所述的多层微胶囊化坚果粉的生产工艺，其特征在于：将55～90wt％坚果粕粉碎后，加110～180wt％的水剪切搅拌，过胶体磨后两次均质。
10.根据权利要求6-9任一项所述的多层微胶囊化坚果粉的生产工艺，其特征在于：所述喷雾干燥的参数为：压力式喷雾干燥塔，进风温度为190℃，出风温度为85℃。
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