微膠囊陳皮軟糖的制備和工藝研究

張 巖， 吳繼軍， 徐玉娟

(廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工公共實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510610)

微膠囊陳皮軟糖的制備和工藝研究

張 巖， 吳繼軍， 徐玉娟

(廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工公共實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510610)

研究了柑橘精油微膠囊化及陳皮軟糖的制備，通過(guò)顯微鏡、流變儀、粒度儀等檢測(cè)柑橘精油的膠囊化效果.選擇不同壁材濃度、芯材與壁材比、進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)噴霧干燥的柑橘精油微膠囊化的生產(chǎn)工藝進(jìn)行研究.結(jié)果表明，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的改性淀粉乳狀液，芯材與壁材比為1∶1.5，進(jìn)風(fēng)溫度為150℃，出口溫度為75℃，所得柑橘精油微膠囊效果較好.按配方制備的陳皮軟糖口味純正，貯藏穩(wěn)定性好.

柑橘精油;微膠囊;噴霧干燥;檸檬烯

在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，人們更多的關(guān)注在食品中采用純天然的風(fēng)味配料或活性物質(zhì)，并且希望食物具有良好的貯存性能.陳皮軟糖是以陳皮特有香味為特征的糖果，要求加入的香精香氣強(qiáng)烈，擴(kuò)散性好，同時(shí)又具有良好的持久性.蕓香科柑桔果皮、種子中含有的檸檬苦素(limonin)及其類(lèi)似物屬三萜類(lèi)物質(zhì)，這類(lèi)黃酮類(lèi)物質(zhì)的抗癌與保健的功效越來(lái)越受到人們的重視.大量的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，檸檬苦素類(lèi)化合物可以抑制由化學(xué)物質(zhì)引起的肝癌、小腸癌、皮膚癌、結(jié)腸癌、乳腺癌和胃癌等癥.因此本實(shí)驗(yàn)利用乳化包埋法和噴霧干燥技術(shù)制備微膠囊化柑橘油［1－3］用膠囊化香精，在加香溫度較高(80 ～90℃)時(shí)，香精受到保護(hù)，而在高溫條件下，膠囊破裂釋放出香精，這樣就可減少香精的分解損失或被破壞，且在咀嚼過(guò)程中香味保持長(zhǎng)久，并可提高糖果的品質(zhì).通過(guò)柑橘精油的微膠囊顆粒的制備［4－5］，將其用于陳皮軟糖制備過(guò)程的加香環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的煮糖工藝過(guò)程得到簡(jiǎn)化.

1 材料與方法

1.1 材料

柑橘油;變性淀粉A，杭州普羅星廠(chǎng);白砂糖;淀粉糖漿，廣州雙橋廠(chǎng);變性淀粉B，國(guó)民淀粉;檸檬酸(食品級(jí)).

1.2 設(shè)備與儀器

電子天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司;電熱恒溫水槽，河南科學(xué)儀器有限公司;GYB6O型均質(zhì)機(jī)，上海東華高壓均質(zhì)機(jī)廠(chǎng);BUCHI型噴霧干燥設(shè)備，瑞士BUCHI公司上海代理有限公司;Mastersizer激光粒度儀，德國(guó)新帕泰克有限公司;GC－MS氣質(zhì)聯(lián)用儀，安捷倫廣州代理公司;掃描電鏡，上海醫(yī)療器械廠(chǎng);顯微鏡，上海精密科學(xué)儀器有限公司;AR1500型流變儀，美國(guó)TA公司上海代理公司.

1.3 工藝流程

1.3.1 微膠囊陳皮軟糖的制備

1)微膠囊陳皮香精粉末的制備.壁材溶解→混合液→加柑橘油→初乳化→均質(zhì)→噴霧干燥→微膠囊陳皮香精粉末→(進(jìn)一步測(cè)定，加入軟糖制備溶液).

2)微膠囊陳皮軟糖的制備.白砂糖、淀粉糖漿、變性淀粉、水→煮糖→停止加熱→混合(調(diào)酸、調(diào)香)干燥→成型→切分→包裝→成品.

1.3.2 操作要點(diǎn)

1)香精粉末的制備過(guò)程.按照實(shí)驗(yàn)配方要求的量將壁材溶解到恒溫55℃的蒸餾水中，攪拌直至充分溶解;在配制的變性淀粉溶液中逐滴加入柑橘油，然后加入到均質(zhì)機(jī)中，以獲得穩(wěn)定的柑橘油微膠囊化乳狀液;將所制備乳狀液進(jìn)行噴霧干燥，以使囊膜固化并最終得到被包覆的柑橘油物質(zhì)微膠囊化的柑橘香精粉;GC－MS測(cè)定微膠囊的穩(wěn)定性;加入陳皮軟糖煮糖工藝進(jìn)行調(diào)香.

2)軟糖制備過(guò)程.將變性淀粉乳液投入夾層鍋中，不斷加熱攪拌淀粉乳液使其糊化形成透明凝膠體;混合蔗糖、葡萄糖漿，加熱并蒸發(fā)到所需固形物含量，加酸、色素及調(diào)香(加入微膠囊陳皮香精粉末)，倒入大方盤(pán)中置于鼓風(fēng)干燥箱或恒溫室，于45～50℃干燥24～48 h，至所需軟糖水分含量成型后再切割包裝成品.

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 噴霧干燥

將制備好的乳狀液按照設(shè)定的進(jìn)料流量、進(jìn)風(fēng)溫度、出風(fēng)溫度進(jìn)行噴霧干燥，收集產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)定.通過(guò)光學(xué)顯微鏡檢測(cè)噴霧干燥后微膠囊顆粒大小，可檢測(cè)直徑范圍在數(shù)微米以上.

1.4.2 不同固形物濃度乳狀液的剪切黏度的測(cè)定

采用AR1500流變儀測(cè)定，使用40 mm的平板系統(tǒng)，平行板間隙為59 μm，剪切速率從0～ 200 r/s，測(cè)定噴霧干燥前固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，17%，25%，33%，35%的乳狀液在20℃下的流變性.測(cè)定樣品一次一換，每組數(shù)據(jù)平行測(cè)定3次，取平均值.

1.4.3 微膠囊平均粒徑及噴霧干燥前乳化液的粒徑分布測(cè)定

顆粒的粒徑和粒徑分布用Mastersizer激光粒度分布儀測(cè)定.其包裝密度、真密度、Hausnerratio、堆積角、流動(dòng)系數(shù)、流出速度(bin-flow)及壓縮度分別按文獻(xiàn)［6］方法測(cè)定.

1.4.4 壁材的選擇及柑橘精油微膠囊化工藝的確定

根據(jù)制備的柑橘精油微膠囊產(chǎn)品必須滿(mǎn)足一定的工藝環(huán)節(jié)要求來(lái)選擇壁材.選定芯材與壁材比例、固形物濃度、進(jìn)風(fēng)溫度、出風(fēng)溫度等對(duì)微膠囊產(chǎn)品影響顯著的因素進(jìn)行研究，確定柑橘精油微膠囊化工藝.

1.4.5 產(chǎn)品性能分析

通過(guò)掃描電鏡、GC－MS氣質(zhì)聯(lián)用儀對(duì)保存實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品性能進(jìn)行分析.

1)電鏡觀(guān)察.采用掃描電鏡(SEM)觀(guān)察膠嚢膜內(nèi)外表面結(jié)構(gòu).先將樣品微膠嚢顆粒在真空下鍍金5 min后，用電子掃描顯微鏡觀(guān)察其外觀(guān)結(jié)構(gòu).

2)光學(xué)顯微鏡觀(guān)察.取少許微膠囊化產(chǎn)品制成玻片，用相襯顯微鏡于600倍條件下觀(guān)察產(chǎn)品的顆粒形狀與表面結(jié)構(gòu)，及微膠囊顆粒于分散介質(zhì)下的形態(tài)，并對(duì)視野內(nèi)顆粒進(jìn)行照相拍照.

3)香氣評(píng)價(jià).取經(jīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)制得的微膠囊化柑橘精油與在室溫下密封保存一年后的柑橘精油微膠囊產(chǎn)品，分別萃取兩種產(chǎn)品的柑橘精油，采用GC－MS氣質(zhì)聯(lián)用儀對(duì)油相成分進(jìn)行分析，比較結(jié)果.

4)陳皮風(fēng)味軟糖的質(zhì)量檢測(cè)及熱穩(wěn)定性分析.按陳皮軟糖的配方及工藝流程加入微膠囊化柑橘香精粉末制備陳皮軟糖.按GB9678.1—2003表1標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)產(chǎn)品質(zhì)量.

貯藏?zé)岱€(wěn)定性.把軟糖樣品分別整齊擺放在可以存放2.5 kg糖果的紙箱內(nèi)，同一種類(lèi)5層整齊疊放，保持通風(fēng)，溫度保持在30℃.每隔1個(gè)月統(tǒng)計(jì)下邊4層的嚴(yán)重變形軟糖占糖果總數(shù)的百分比.嚴(yán)重變形標(biāo)準(zhǔn)定義為:軟糖橫斷面高度小于等于糖果原橫斷面高度的75%.

2 結(jié)果與討論

2.1 壁材的選擇

將制備的柑橘精油微膠囊，用于陳皮軟糖調(diào)香的水包油的乳液中.傳統(tǒng)的阿拉伯膠、變性淀粉等壁材效果好，但阿拉伯膠價(jià)格高、黏度大，運(yùn)用在噴霧干燥上的經(jīng)濟(jì)性較差.綜合微膠囊粉末干燥速度與噴霧干燥能耗，微膠囊粉末在糖液中的再分散能力與調(diào)香環(huán)節(jié)，辛烯基琥珀酸酯淀粉可起到保護(hù)芯材及乳化的雙重作用.乳化液中辛烯基琥珀酸酯淀粉大都吸附在油及水界面上，當(dāng)噴霧干燥時(shí)可立即在芯材表面凝聚固化，包埋效率高［7］.選用辛烯基琥珀酸酯淀粉為柑橘精油微膠囊壁材.

2.2 固形物濃度對(duì)柑橘精油微膠囊化的影響

在壁材與芯材配成的乳狀液中，即噴霧干燥前乳狀液的總固形物含量的高低，會(huì)影響噴霧干燥的速度和微膠囊囊壁形成的速度，從而影響微膠囊產(chǎn)品品質(zhì).乳狀液中的固形物濃度越高，漿液的黏滯性大，降低噴霧干燥效率，易給噴霧干燥造成困難，會(huì)影響干燥產(chǎn)品的品質(zhì);固形物濃度過(guò)低，產(chǎn)品水分含量大，噴霧干燥的耗能就會(huì)加大，增加生產(chǎn)成本.本研究選定乳狀液固形物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為10%，17%，25%，33%，35%，考察噴霧干燥前不同固形物濃度乳狀液的流變性(圖1).從圖1可以得出，黏度隨剪切速率的增加而減小，當(dāng)剪切速率上升至7 r·s－1左右時(shí)，黏度變化趨于平緩.由于乳狀液固形物黏度較低，不同乳狀液黏度都在0.03 Pa·s以下，選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17%，25%，33%的乳狀液固形物進(jìn)一步分析粒徑分布，確定最適的固形物濃度.

圖1 噴霧干燥前不同固形物濃度乳狀液的流變性Fig.1 Rheology flow test of different concentrated emulsion for fog-dried spraying

在柑橘精油與糖溶液體系中，柑橘油在一定短期間內(nèi)均一化，必須細(xì)微化，體系才穩(wěn)定，才能保證軟糖的品質(zhì).將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17%，33%，25%的3種壁材乳化液進(jìn)行粒子直徑及分布狀態(tài)分析，考察噴霧干燥前乳化液的粒徑分布［8］，見(jiàn)圖2.從粒徑圖可以得出，乳狀液經(jīng)強(qiáng)烈均質(zhì)后可形成0.8～7.0 μm的細(xì)微化粒子的油滴球，使形成的乳狀液穩(wěn)定.質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%淀粉粒徑分布較好.質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33%的乳狀液，在顯微鏡下淀粉大分子的存在較多，反映壁材濃度偏高.由于乳狀液的穩(wěn)定性與乳狀液粒徑的分布有著直接的關(guān)系，一般產(chǎn)品粒度小，則形成的乳化液乳化狀態(tài)好，芯材的微粒分散更小、更均勻.淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17%的乳狀液，粒度較淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%大些.普遍認(rèn)為壁材所占比例越大芯材所占的比例越小，包埋的效果也越好，也易于高溫煮糖保護(hù)柑橘油中的活性成分，形成穩(wěn)定的乳狀液.綜合考慮，選取壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的乳狀液［9－10］.

圖2 噴霧干燥前乳化液的粒徑分布Fig.2 Particle sized distribution of microencapsulated citrus oil

2.3 芯材與壁材比例對(duì)柑橘精油微膠囊化的影響

在噴霧干燥制備微膠囊化柑橘精油的工藝中，芯材添加量與微膠囊產(chǎn)品的品質(zhì)直接相關(guān)，糖是以香味為重點(diǎn)的糖果，要求在咀嚼過(guò)程中香味保持長(zhǎng)久.芯材添加量過(guò)少，則壁材浪費(fèi);芯材的添加量過(guò)多，加香溫度都較高(80～90℃)，柑橘精油香味易散失，影響糖的品質(zhì).因此據(jù)文獻(xiàn)選定芯材與壁材的質(zhì)量比分別為 1∶1.5(a)、1∶2(b)、1∶2.5(c)、1∶3、1∶3.5，通過(guò)觀(guān)察不同固形物濃度噴霧干燥后的顯微鏡圖［11］(圖3).對(duì)比柑橘精油微膠囊的掃描電鏡圖(圖4)［7］，選擇合適的芯材與壁材比為 1∶1.5(圖3(a)).

2.4 進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)微膠囊化效果的影響

噴霧干燥微膠囊與冷凍干燥微膠囊的區(qū)別，在于前者所得微膠囊顆粒結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)黏結(jié)現(xiàn)象，對(duì)微膠囊制品的質(zhì)量有一定影響.噴霧干燥微膠囊造粒是將包埋好的乳化液在噴霧干燥室內(nèi)將水分瞬間蒸發(fā)去除，促使壁膜固化而造粒.由于過(guò)高的進(jìn)風(fēng)溫度會(huì)使水分散失過(guò)快，使已成型的微膠囊發(fā)生破裂，或黏結(jié)在一起.降低進(jìn)風(fēng)溫度，可防止芯材的揮發(fā)和損失，保持粒子結(jié)構(gòu)完整.但是，進(jìn)風(fēng)溫度過(guò)低時(shí)，產(chǎn)品干燥速度過(guò)慢，致使產(chǎn)品水分含量增加，噴霧干燥塔能耗大，同時(shí)，過(guò)高的水分也不利于產(chǎn)品的保存.選取進(jìn)風(fēng)溫度為140～160℃，而140℃噴霧干燥塔壁黏壁較多［12］，160℃噴霧干燥膠囊黏結(jié)在一起.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，進(jìn)風(fēng)溫度在150℃時(shí)比較適宜，可提高噴霧干燥效率，提高產(chǎn)品包埋度［13］.

圖3 不同固形物濃度噴霧干燥后的顯微鏡圖Fig.3 Microscope diagram of fog-dried spraying on different concentrated emulsion

圖4 柑橘精油微膠囊的掃描電鏡Fig.4 SEC micrographs of spray dried microencapsulated citrus oil paricles

2.5 陳皮風(fēng)味軟糖的制備及柑橘精油微膠囊貯藏穩(wěn)定性

采用GC－MS氣質(zhì)聯(lián)用儀分析，發(fā)現(xiàn)在柑橘精油貯藏過(guò)程中香氣成分損失較小.采用GC－MS氣質(zhì)聯(lián)用儀對(duì)現(xiàn)制得的和在室溫下貯藏一年后的柑橘精油微膠囊產(chǎn)品進(jìn)行固相微萃取，從而對(duì)油相成分進(jìn)行分析.貯藏一年的和現(xiàn)制備的微膠囊柑橘精油產(chǎn)品中的油相成分GC－MS分析總離子流圖，見(jiàn)圖5.由圖5(a)、(b)比較得到，貯藏期間柑橘精油微膠囊穩(wěn)定性較好.微膠囊具有保護(hù)芯材物質(zhì)，使其免受環(huán)境中溫度、氧、紫外線(xiàn)等影響的作用［14－15］.柑橘精油的主要香氣成分是萜類(lèi)物質(zhì)中的檸檬烯等類(lèi)物質(zhì)，貯藏一年，柑橘萜油發(fā)生氧化反應(yīng)近13.6%.原因可能是產(chǎn)品在貯藏期間柑橘油從內(nèi)滲透到微膠囊表面揮發(fā)而致.

圖5 微膠囊柑橘精油產(chǎn)品中的油相成分GC－MS分析總離子流圖Fig.5 GC－MS analysis total ion chromatogram of microencapsulated citrus oil

隨著淀粉膠體溶液在帶有攪拌器的夾層鍋中不斷加熱糊化成透明凝膠體，混合白砂糖及葡萄糖漿，熬糖至適當(dāng)糖度(水分含量小于30%)，然后停止加熱，加香精(柑橘精油微膠囊產(chǎn)品)、色素、酸，烘干至一定含水量(水分含量14%左右)即得到陳皮軟糖［16］.陳皮軟糖基本配方，見(jiàn)表1.適當(dāng)?shù)挠捕群宛ぶ阅墚a(chǎn)生良好的咀嚼感，柑橘精油微膠囊能夠在軟糖的咀嚼下，釋放出香味［17］，提升軟糖品質(zhì)［18］.柑橘精油微膠囊于分散介質(zhì)下的顯微照，見(jiàn)圖6.經(jīng)對(duì)比選擇添加0.6‰柑橘精油微膠囊產(chǎn)品，得到的陳皮軟糖較適口，香味純正.從軟糖貯藏6個(gè)月的變形率可以看出，變形率保持在5%以下，所以認(rèn)為，添加柑橘精油微膠囊產(chǎn)品軟糖的抗變形能力較好.

表1 陳皮軟糖基本配方Tab.1 Basic formula for soft candy

圖6 柑橘精油微膠囊于分散介質(zhì)下的顯微照Fig.6 Microscope diagram of microencapsulated citrus oil in disappeared media

陳皮軟糖產(chǎn)品質(zhì)量要求.

感官指標(biāo)，色澤、光澤一致;組織狀態(tài)，致密均勻、彈性好、韌性佳、無(wú)雜質(zhì)、無(wú)氣泡;風(fēng)味，質(zhì)地柔韌、香味純正.

理化性質(zhì):砷 ＜0.5 mg/kg，銅 ＜5.0 mg/kg，鉛＜0.3 mg/kg，亞硫酸鹽 ＜10 mg/kg.

微生物指標(biāo):細(xì)菌總數(shù)＜10 CFU/g，大腸桿菌＜30 MPN/100 g，致病菌不得檢出［19］.

3 結(jié)論

1)變性淀粉(辛烯基琥珀酸酯淀粉)是一種優(yōu)異壁材，適用于柑橘萜油微膠囊的制備，在軟糖調(diào)香的水包油的乳液中有著重要的作用.通過(guò)對(duì)噴霧干燥精油微膠囊化生產(chǎn)工藝的微膠囊包埋影響因素(壁材的濃度、芯材與壁材比、進(jìn)風(fēng)溫度)的分析，用變性淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的乳狀液，芯材與壁材比為1∶1.5，進(jìn)風(fēng)溫度為150℃，得到的柑橘精油微膠囊穩(wěn)定性較好［20］.

2)確定了陳皮軟糖的調(diào)香配方及生產(chǎn)工藝配方.陳皮軟糖配方:白砂糖50%，淀粉糖漿40%，變性淀粉16%，檸檬酸1.05%，香精粉末0.6‰，色素適量.制備的陳皮軟糖質(zhì)地柔韌、香味純正，室溫下無(wú)真空包裝條件下儲(chǔ)存6個(gè)月樣品不吸潮，貯藏穩(wěn)定性好，符合國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定.

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(責(zé)任編輯:葉紅波)

Research on Microcapsulative Citrus Oil Soft Candies

ZHANG Yan， WU Ji-jun， XU Yu-juan
(Sericulture and Farm Produce Processing Research Institute/Guangdong Open Acess Laboratory of Agricultural Product Processing，Guangdong Academy of Agricultural Sciences，Guangzhou 510610，China)

The preparation of enmicrocapsulated citrus oil soft candies by spray-dried method process and the effect of microcapsulation were investigated.The effect of covering materials concentration，ratio of middle materials and covering materials entering temperature on product quality was studied.The results showed that the optimized conditions were modified starch of 25%，the ratio of core to wall material of 1∶1.5，entering wind temperature of 150℃，outlet temperature of 75℃.The microcapsulated citrus oil soft candies showed good taste and high stability during storage.

citrus oil;microcapsule;spray drying;limonene

TS246.5

A

1671-1513(2012)02-0052-06

2011-10-21

廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目(嶺南水果加工);粵港關(guān)鍵領(lǐng)域重點(diǎn)突破項(xiàng)目(2007A020901004).

張 巖，女，助理研究員，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工方面的研究.