甜杏仁油微膠囊化工藝響應(yīng)面法優(yōu)化

于 蒙 沙 漠 劉珊珊 楊海燕

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052）

甜杏仁油微膠囊化工藝響應(yīng)面法優(yōu)化

于 蒙 沙 漠 劉珊珊 楊海燕

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052）

甜杏仁油中含有較高的不飽和脂肪酸，為減緩其氧化，通過噴霧干燥法將甜杏仁油微膠囊化。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取芯材含量、乳化劑含量、酪蛋白含量、固形物濃度為影響因素，包埋率為響應(yīng)值，通過響應(yīng)面分析法確定甜杏仁油微膠囊化的最佳工藝參數(shù)：甜杏仁油質(zhì)量分?jǐn)?shù)24%，乳化劑添加量2%，酪蛋白含量4.3%，固形物濃度26%。該條件下獲得的微膠囊包埋率為94.56%。

甜杏仁油；微膠囊；噴霧干燥

新疆具有豐富的杏資源，杏仁油產(chǎn)業(yè)是新疆特色產(chǎn)業(yè)之一。經(jīng)檢測(cè)［1］，杏仁油的主要成分為油酸和亞油酸，兩種含量總和可高達(dá)91%以上，其中單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸總和可達(dá)95%以上，單不飽和脂肪酸高達(dá)70%以上，此外杏仁油還含有VE，其中包括α－生育酚和γ－生育酚等成分。因其豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，杏仁油可作為高級(jí)食用油使用，但由于其杏仁油中不飽和脂肪酸含量高，使得杏仁油很容易被氧化，造成營(yíng)養(yǎng)損失和品質(zhì)下降。

油脂不溶于水，與食品原料不易混合均勻，工業(yè)使用或保存不方便，且大多功能油脂因富含不飽和脂肪酸易氧化，有些油脂還具有特殊異味，不宜直接食用，使其應(yīng)用受到很大限制［2，3］。油脂微膠囊化是指將油脂包裹在5～200μm的小膠囊中，形成一種封閉的小球狀微膠囊。這樣形成的產(chǎn)品使油脂形成粉末狀［4，5］，具有使用和貯運(yùn)方便、不易氧化劣變、貯藏期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)［6，7］。微膠囊油脂作為一種新穎的油脂產(chǎn)品，對(duì)解決這些問題是非常有利的［8－10］。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)已研究將核桃油［11］、玉米胚芽油［12］、葡萄籽油［13］、葵花籽油［14］等油脂及大蒜油［15，16］、丁香油［17］、檸檬精油［18］、山蒼子精油［19，20］等進(jìn)行微膠囊化將液態(tài)油脂制備為粉末油脂。

本試驗(yàn)主要是以甜杏仁油為芯材，酪蛋白和麥芽糊精為壁材，通過噴霧干燥的方法制備甜杏仁油微膠囊，并對(duì)制備工藝中各影響因素進(jìn)行研究。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

甜杏仁油，新疆奧力克農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司；

麥芽糊精（MG）、酪蛋白：市購(gòu)；

單甘酯、蔗糖酯：浙江金華有限公司；

石油醚、無水乙醇、無水乙醚、氨水等：均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

膠體磨：JTM－608，上海東華高壓勻漿泵廠；

高壓均質(zhì)機(jī)：NCJJ－0.1／100，廊坊通用機(jī)械有限公司；

電子分析天平：FA1604，上海電子儀器廠；

電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：DHG－9070A，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；

可控硅恒溫水浴鍋：GKC，上海錦屏儀器儀表有限公司；

噴霧干燥機(jī)：DC－0015，上海達(dá)程噴霧干燥設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 甜杏仁油微膠囊化工藝流程

麥芽糊精、酪蛋白溶解→加入甜杏仁油及乳化劑→均質(zhì)→噴霧干燥→產(chǎn)品

取麥芽糊精與酪蛋白，用50～60℃蒸餾水溶解，然后加入甜杏仁油及乳化劑，均質(zhì)壓力在25MPa左右，噴霧條件為進(jìn)風(fēng)溫度185℃、出口溫度75℃、進(jìn)料速度500mL／h。

1.3.2 甜杏仁油微膠囊包埋率測(cè)定 油脂包埋率是衡量微膠囊化效率 （microencapsulation efficiency，ME）的重要指標(biāo)，油脂包埋率的定義是被包埋的油脂與總油脂之比。本試驗(yàn)表面油含量的測(cè)定采用石油醚提取法，微膠囊中油脂含量的測(cè)定采用堿性乙醚法測(cè)定［21］。

1.3.3 甜杏仁油微膠囊工藝單因素試驗(yàn)

（1）芯材含量對(duì)甜杏仁油微膠囊化的影響：在乳化劑含量為2.0%，酪蛋白含量為4%，固形物濃度為30%的條件下，分別對(duì)芯材含量為10%，20%，30%，40%，50%時(shí)進(jìn)行甜杏仁油微膠囊的包埋，以包埋率為指標(biāo)，考察芯材含量對(duì)包埋率的影響。

（2）乳化劑含量對(duì)甜杏仁油微膠囊化的影響：在芯材含量為30%，酪蛋白含量為4%，固形物濃度為30%的條件下，分別對(duì)乳化劑含量為1.4%，1.6%，1.8%，2.0%，2.2%時(shí)進(jìn)行甜杏仁油微膠囊的包埋，以包埋率為指標(biāo)，考察乳化劑含量對(duì)包埋率的影響。

（3）酪蛋白含量對(duì)甜杏仁油微膠囊化的影響：在芯材含量為30%，乳化劑含量為2.0%，固形物濃度為30%的條件下，分別對(duì)酪蛋白含量為2%，3%，4%，5%，6%時(shí)進(jìn)行甜杏仁油微膠囊的包埋，以包埋率為指標(biāo)，考察酪蛋白含量對(duì)包埋率的影響。

（4）固形物濃度對(duì)甜杏仁油微膠囊化的影響：在芯材含量為30%，乳化劑含量為2.0%，酪蛋白含量為4%的條件下，分別對(duì)固形物濃度為20%，25%，30%，35%，40%時(shí)進(jìn)行甜杏仁油微膠囊的包埋，以包埋率為指標(biāo)，考察固形物濃度對(duì)包埋率的影響。

1.3.4 甜杏仁油微膠囊工藝優(yōu)化 在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用Box－Behnken的中心組合設(shè)計(jì)原理，選取芯材含量、乳化劑添加量、酪蛋白含量及固形物濃度為自變量，包埋率為響應(yīng)值，設(shè)計(jì)4因素3水平試驗(yàn)，試驗(yàn)因素水平見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及試驗(yàn)結(jié)果

采用響應(yīng)面法對(duì)甜杏仁油微膠囊工藝進(jìn)行優(yōu)化，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以芯材含量（X1）、乳化劑添加量（X2）、酪蛋白含量（X3）及固形物濃度（X4）為響應(yīng)因素，包埋率為響應(yīng)值，根據(jù)中心組合及Box－Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，可獲得包埋率的4因素3水平試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果（表1和表2）。

2.2 方差分析

采用Design－Expert 6軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，回歸分析結(jié)果見表3。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平Table 1 Design of code and level of factor／%

表2 Box－Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Box－Behnken experimental design and test results

表3 回歸方程系數(shù)顯著性檢驗(yàn)和結(jié)果 Table 3 Test of significance for regression coefficient and results

由表3可知，對(duì)甜杏仁油微膠囊化包埋率的影響排序，X2＞X3＞X1＞X4，即：乳化劑用量＞酪蛋白含量＞芯材含量＞固形物濃度。從方差分析可以看出模型P＜0.01，表示該模型方程高度顯著。模型失擬項(xiàng)P＝0.113 3＞0.05，模型失擬項(xiàng)不顯著，模型選擇合適。由此可見，各具體試驗(yàn)因素對(duì)響應(yīng)值的影響不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。

2.3 甜杏仁油微膠囊化工藝條件的響應(yīng)面分析優(yōu)化

通過Design－Expert 6軟件分析，得到的響應(yīng)面圖及等高線圖，各因素交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響可以直觀的反應(yīng)出來。由圖1可知，所選因素對(duì)響應(yīng)值影響強(qiáng)弱次序?yàn)槿榛瘎┯昧浚纠业鞍缀浚拘静暮浚竟绦挝餄舛?。為進(jìn)一步驗(yàn)證最佳點(diǎn)的值，通過對(duì)甜杏仁油微膠囊化工藝二次多項(xiàng)回歸方程求解得知，芯材含量23.91%、乳化劑含量2.12%、酪蛋白含量為4.26%、固形物濃度為26.03%；考慮實(shí)際操作性，故選定調(diào)整后工藝參數(shù)為芯材含量24%、乳化劑含量2%、酪蛋白含量為4.3%、固形物濃度為26%，重復(fù)3次，測(cè)得包埋率為94.56%，與預(yù)測(cè)值94.81%較為接近，充分驗(yàn)證了所建模型的準(zhǔn)確性。

圖1 兩因素交互作用對(duì)包埋率的影響響應(yīng)面圖Figure 1 Response surface plots showing the interactive effects of emulsifier quantity，the core material ratio，casein and the solid concentration on embedding rate

圖1 兩因素交互作用對(duì)包埋率的影響響應(yīng)面圖Figure 1 Response surface plots showing the interactive effects of emulsifier quantity，the core material ratio，casein and the solid concentration on embedding rate

3 結(jié)論

（1）在單因素基礎(chǔ)上，應(yīng)用響應(yīng)面分析法確定噴霧制備甜杏仁油微膠囊的最佳工藝條件：甜杏仁油質(zhì)量分?jǐn)?shù)24%，乳化劑添加量2%，酪蛋白含量4.3%，固形物濃度26%，在此條件下制備的微膠囊的包埋率為94.56%。

（2）將甜杏仁油制備成甜杏仁油微膠囊不僅儲(chǔ)藏運(yùn)輸方便，同時(shí)改變了甜杏仁油使用的局限性。作為食品添加劑，可以應(yīng)用到各類糕點(diǎn)餅干的生產(chǎn)中，即可保持甜杏仁油特有的香味又可保持其成分不被氧化；在杏仁蛋白粉等產(chǎn)品中加入甜杏仁油微膠囊，即可復(fù)原杏仁原有成分，又滿足了人們對(duì)各類蛋白質(zhì)不飽和脂肪酸的需求。

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Optimization of preparation of sweet almond oil microcapsules by response surface methodology

YU Meng SHA Mo LIU Shan－shan YANH Hai－yan

（Food Science College，Xinjiang Agriculture University，Urumqi，Xinjiang830052，China）

Sweet almond oil with high unsaturated fatty acid，to slow its oxidation，the sweet almond oil was sprayed drying for microencapsulation.On the basis of single factor，select the core content，emulsifier content，sodium caseinate：malt dextrin，solids concentration as the affecting factors，the embedment rate as response value，the optimal parameters were obtained through the response surface analysis method，and were as follows：sweet almond oil mass fraction 24%；emulsifier 2%，casein 4.3%，and solid concentration 26%.Under the optimal condition，the micro－capsules embedment rate reached 94.56%.

sweet almond oil；microcapsules；spray－drying process

10.3969／j.issn.1003－5788.2012.01.059

新疆維吾爾自治區(qū)科技支疆項(xiàng)目（編號(hào)：200891105）

于蒙（1988－），女，新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)在讀碩士研究生。E－mail：yumeng＿0427＠sina.com

楊海燕

2011－08－01