懷遠石榴籽油微膠囊的制備及穩(wěn)定性研究

伍亞華，石亞中，錢時權(quán)

(蚌埠學院 生物與食品工程系,安徽 蚌埠 233030)

油脂深加工

懷遠石榴籽油微膠囊的制備及穩(wěn)定性研究

伍亞華，石亞中，錢時權(quán)

(蚌埠學院 生物與食品工程系,安徽 蚌埠 233030)

以懷遠石榴籽油為芯材、麥芽糊精和大豆分離蛋白為復合壁材、大豆卵磷脂為乳化劑，采用噴霧干燥法制備石榴籽油微膠囊。在單因素試驗基礎(chǔ)上，通過正交試驗對工藝條件進行優(yōu)化。得到的最佳工藝條件為：復合壁材的質(zhì)量分數(shù)10%，麥芽糊精與大豆分離蛋白的配比1∶2(質(zhì)量比)，乳化劑大豆卵磷脂的添加量2.0%，芯材與壁材的配比1∶1.5(質(zhì)量比)，噴霧干燥機進風溫度185℃，出風溫度75℃，進料速度25 mL/min。在最佳工藝條件下，石榴籽油的微膠囊包埋率可達81.9%。微膠囊化后的石榴籽油穩(wěn)定性較好。

石榴籽油；微膠囊化；噴霧干燥；穩(wěn)定性

石榴籽含油率較高，為20%左右[1]，油中富含石榴酸等不飽和脂肪酸[2-5]。多不飽和脂肪酸含有多個雙鍵，特別是石榴酸，含有共軛三烯結(jié)構(gòu)，對光、熱以及氧化劑等較為敏感，在加工、貯藏及銷售過程中極易發(fā)生氧化酸敗反應，不但會失去原有的保健作用，還會產(chǎn)生對人體有害的物質(zhì)。如果對油脂微膠囊化處理，即利用成膜材料(壁材)對油脂(芯材)進行包埋、干燥，可得到細小均勻的微膠囊[6]。此法不但可有效防止油脂的氧化變質(zhì)[7]，還可改善其儲存性，因此在食品工業(yè)中有廣泛應用[8-9]。功能性油脂的微膠囊化方法較多，其中噴霧干燥法因工藝簡單、成本低廉、適用范圍較廣[10]，較為常用。

安徽懷遠地區(qū)石榴資源豐富，每年所產(chǎn)石榴除用作水果消費外，很大一部分被用來生產(chǎn)石榴酒，下腳料石榴籽一般作為廢料處理，既浪費資源，也污染環(huán)境。本研究以懷遠石榴籽所制取的石榴籽油為研究對象，以麥芽糊精和大豆分離蛋白為復合壁材，大豆卵磷脂為乳化劑，采用噴霧干燥法制備石榴籽油微膠囊，并對微膠囊進行穩(wěn)定性評價，以期為石榴籽的深加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

石榴籽，由安徽省懷遠縣亞太石榴酒有限公司提供。石榴籽清洗干凈，干燥，粉碎，過40目篩，超臨界CO2萃取后，減壓分離，得石榴籽油，備用。

麥芽糊精、大豆分離蛋白、大豆卵磷脂、可溶性淀粉，市購；石油醚、無水乙醇、乙醚、濃鹽酸、冰乙酸、三氯甲烷、硫代硫酸鈉、碘化鉀、氫氧化鉀，均為分析純。

FA2204B電子分析天平，上海越平科學儀器有限公司；HH-1數(shù)顯恒溫水浴鍋，金壇市杰瑞爾電器有限公司；JJ-1機械攪拌器，上海機械儀器公司；ZILI-8-100實驗型高壓均質(zhì)機，浙江奉化市巨浪機械廠；YC-015實驗型噴霧干燥機，上海雅程儀器設(shè)備有限公司；JK-500DB數(shù)控超聲清洗器，合肥金尼克機械制造有限公司；RE201-2L旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，上海興創(chuàng)科學儀器設(shè)備有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 石榴籽油微膠囊的制備

按比例準確稱取一定量的麥芽糊精和大豆分離蛋白作為復合壁材，溶入65℃蒸餾水中，攪拌均勻，加入芯材(石榴籽油)和乳化劑(大豆卵磷脂)，50℃ 800 r/min攪拌均勻，形成穩(wěn)定乳狀液后，均質(zhì)，改變噴霧干燥機的操作條件，進行噴霧干燥，即得石榴籽油微膠囊。

1.2.2 石榴籽油微膠囊化效率的評價

以微膠囊的包埋率為石榴籽油微膠囊化的評價指標，具體方法參照文獻[11-12]。

1.2.3 石榴籽油微膠囊穩(wěn)定性的評價

油脂微膠囊穩(wěn)定性的評價指標較多，最常用的是油脂的過氧化值和酸值[13]。因此，本文選擇過氧化值和酸值作為石榴籽油微膠囊穩(wěn)定性的評價指標。過氧化值的檢測方法參照文獻[14]，酸值的檢測方法參照文獻[15]。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗

2.1.1 復合壁材質(zhì)量分數(shù)對石榴籽油微膠囊化的影響

在65℃蒸餾水中分別加入質(zhì)量分數(shù)5%、10%、15%、20%、25%的復合壁材(m(麥芽糊精)∶m(大豆分離蛋白)=1∶1.5)，攪勻，加入2.0%的乳化劑、芯材(m(芯材)∶m(壁材)=1∶1.5)，50℃ 800 r/min攪勻、均質(zhì)，噴霧干燥(進風溫度185℃，出風溫度80℃，進料速度25 mL/min)，以包埋率為指標，考察復合壁材的質(zhì)量分數(shù)對石榴籽油微膠囊化的影響。試驗結(jié)果如圖1所示。

圖1 復合壁材質(zhì)量分數(shù)對石榴籽油微膠囊化的影響

由圖1可知，隨著復合壁材質(zhì)量分數(shù)的增加，石榴籽油微膠囊包埋率逐漸增大，當復合壁材質(zhì)量分數(shù)達到15%時，包埋率可達77.2%，其后，隨著復合壁材質(zhì)量分數(shù)的進一步增加，包埋率開始下降。這是因為復合壁材質(zhì)量分數(shù)過低，所形成的乳液中水分含量較高，不利于噴霧干燥造粒；如果復合壁材質(zhì)量分數(shù)過高，體系中固形物含量過高，乳液黏度過大，流動性變差，不利于均質(zhì)乳化，也容易堵塞噴霧干燥機的噴頭，不利于噴霧干燥造粒。

2.1.2 乳化劑的添加量對石榴籽油微膠囊化的影響

在65℃蒸餾水中加入質(zhì)量分數(shù)15%的復合壁材(m(麥芽糊精)∶m(大豆分離蛋白)=1∶1.5)，攪勻，再分別加入1.6%、1.8%、2.0%、2.2%、2.4%的乳化劑及芯材(m(芯材)∶m(壁材)=1∶1.5)，50℃ 800 r/min攪勻、均質(zhì)，噴霧干燥(進風溫度185℃，出風溫度80℃，進料速度25 mL/min)，以包埋率為指標，考察乳化劑的添加量對石榴籽油微膠囊化的影響。試驗結(jié)果如圖2所示。

圖2 乳化劑的添加量對石榴籽油微膠囊化的影響

乳化劑大豆卵磷脂具有親油性，經(jīng)過充分攪拌，與體系形成水/油型乳濁液，降低了兩相的界面張力，降低形成乳狀液的能量。由圖2可知，隨著乳化劑添加量的增加，石榴籽油微膠囊的包埋率也隨之增大。當乳化劑添加量達到2.0%時，微膠囊的包埋率可達75.5%。其后，隨著乳化劑添加量的進一步增加，石榴籽油微膠囊的包埋率趨于穩(wěn)定。

2.1.3 芯材與壁材配比對石榴籽油微膠囊化的影響

在65℃蒸餾水中加入質(zhì)量分數(shù)15%的復合壁材(m(麥芽糊精)∶m(大豆分離蛋白)=1∶1.5)，攪勻，添加2.0%的乳化劑，再分別按1∶0.5、1∶1、1∶1.5、1∶2、1∶2.5(m(芯材)∶m(壁材))的配比加入芯材，50℃ 800 r/min攪勻、均質(zhì)，噴霧干燥(進風溫度185℃，出風溫度80℃，進料速度25 mL/min)，以包埋率為指標，考察芯材與壁材配比對石榴籽油微膠囊化的影響。試驗結(jié)果如圖3所示。

圖3 芯材與壁材配比對石榴籽油微膠囊化的影響

由圖3可知，芯材與壁材二者配比較大時，降低二者配比，可以提高微膠囊的包埋率，二者配比降低到1∶1.5時，微膠囊的包埋率可達到74.2%。隨著二者配比的進一步降低，微膠囊的包埋率則開始下降。這是因為二者配比越小，芯材被壁材包埋的機會就越大，包埋率就越高，油脂的損失就越少。但二者配比過低，微膠囊表面所吸附的油脂就多，包埋率反而降低；且二者配比過低，會使體系中固形物的含量過高，乳液黏度過大，流動性差，霧化速度低，油脂的損失增加，也會降低微膠囊的包埋率。

2.1.4 復合壁材配比對石榴籽油微膠囊化的影響

在65℃蒸餾水中加入質(zhì)量分數(shù)15%的復合壁材(m(麥芽糊精)∶m(大豆分離蛋白)分別為1∶0.5、1∶1、1∶1.5、1∶2、1∶2.5)，攪勻，再添加2.0%的乳化劑、芯材(m(芯材)∶m(壁材)=1∶1.5)，50℃ 800 r/min攪勻、均質(zhì)，噴霧干燥(進風溫度185℃，出風溫度80℃，進料速度25 mL/min)，以包埋率為指標，考察復合壁材配比對石榴籽油微膠囊化的影響。試驗結(jié)果如圖4所示。

圖4 復合壁材配比對石榴籽油微膠囊化的影響

由圖4可知，對于大豆分離蛋白與麥芽糊精所構(gòu)成的復合壁材而言，二者的配比對石榴籽油微膠囊化影響較大，在一定范圍內(nèi)，隨著二者配比的增大，石榴籽油微膠囊的包埋率隨之增大，當二者配比為1∶1.5時，包埋率可達76.1%。其后，石榴籽油微膠囊的包埋率開始下降。

2.1.5 噴霧干燥機進風溫度對石榴籽油微膠囊化的影響

在65℃蒸餾水中加入質(zhì)量分數(shù)15%的復合壁材(m(麥芽糊精)∶m(大豆分離蛋白)=1∶1.5)，攪勻，再加入2.0%的乳化劑、芯材(m(芯材)∶m(壁材)=1∶1.5)，50℃ 800 r/min攪勻、均質(zhì)，在噴霧干燥機出風溫度80℃、進料速度25 mL/min條件下，以包埋率為指標，考察進風溫度(175、180、185、190、195℃)對石榴籽油微膠囊化的影響。試驗結(jié)果如圖5所示。

圖5 進風溫度對石榴籽油微膠囊化的影響

由圖5可知，在一定范圍內(nèi)，隨著進風溫度的上升，石榴籽油微膠囊的包埋率也逐漸增大，進風溫度達到185℃時，包埋率為75.3%。這是因為進風溫度的上升，可使體系中的水分快速蒸發(fā)，在霧化后的水包油基團表面快速形成薄膜，成為微膠囊壁。微膠囊壁形成后，對油脂起到包裹作用，可防止油脂對外擴散，故而包埋率上升。當進風溫度進一步上升到190℃后，包埋率反而下降，這可能是因為進風溫度過高，水分蒸發(fā)過于迅速，導致部分微膠囊的囊壁破裂，油脂外逸，微膠囊表面油脂量增加，包埋率因而下降。

2.1.6 噴霧干燥機出風溫度對石榴籽油微膠囊化的影響

在65℃蒸餾水中加入質(zhì)量分數(shù)15%的復合壁材(m(麥芽糊精)∶m(大豆分離蛋白)=1∶1.5)，攪勻，再添加2.0%的乳化劑、芯材(m(芯材)∶m(壁材)=1∶1.5)，50℃ 800 r/min攪勻、均質(zhì)，在噴霧干燥機進風溫度185℃、進料速度25 mL/min條件下，以包埋率為指標，考察出風溫度(70、75、80、85、90℃)對石榴籽油微膠囊化的影響。試驗結(jié)果如圖6所示。

圖6 出風溫度對石榴籽油微膠囊化的影響

由圖6可知，在較低出風溫度范圍內(nèi)，隨著出風溫度的上升，包埋率也在上升，到80℃時，包埋率為74.6%。這是因為出風溫度越高，形成微膠囊壁的速度就越快，微膠囊顆粒干燥時間也就越短，包埋率增加。但是出風溫度過高，形成微膠囊壁的速度過快，會導致囊壁結(jié)構(gòu)較為疏松，囊內(nèi)所包的油脂容易外逸，導致包埋率下降。

2.1.7 噴霧干燥機進料速度對石榴籽油微膠囊化的影響

在65℃蒸餾水中加入質(zhì)量分數(shù)15%的復合壁材(m(麥芽糊精)∶m(大豆分離蛋白)=1∶1.5)攪勻，再添加2.0%的乳化劑、芯材(m(芯材)∶m(壁材)=1∶1.5)，50℃ 800 r/min攪勻、均質(zhì)，在噴霧干燥機進風溫度185℃、出風溫度80℃條件下，以包埋

率為指標，考察進料速度(15、20、25、30、35 mL/min)對石榴籽油微膠囊化的影響。試驗結(jié)果如圖7所示。

圖7 進料速度對石榴籽油微膠囊化的影響

由圖7可知，進料速度較低時，隨著進料速度的加快，包埋率隨之上升，在進料速度為25 mL/min時，包埋率可達到76.1%。這是因為進料速度越快，形成微膠囊的速度也就越快，也就越有利于微膠囊的形成，故而包埋率上升。但進料速度過快，噴霧干燥機中物料過多，噴頭容易被堵塞，導致包埋率下降。

2.2 正交試驗優(yōu)化

在單因素試驗基礎(chǔ)上，針對該7個因素進行L8(27)正交試驗。因素水平見表1，正交試驗結(jié)果見表2。

表1 因素水平

表2 正交試驗結(jié)果

由表2可知，7個因素對石榴籽油微膠囊化效率影響大小的順序為A>G>B>D>C>E>F，即復合壁材質(zhì)量分數(shù)>進料速度>乳化劑的添加量>復合壁材配比>壁材與芯材配比>進風口溫度>出風口溫度，最佳工藝條件為A1B1C2D2E2F1G2，即復合壁材質(zhì)量分數(shù)10%，乳化劑的添加量2.0%，芯材與壁材配比1∶1.5，復合壁材配比1∶2.0，進風溫度185℃，出風溫度75℃，進料速度25 mL/min。對最佳工藝條件進行驗證性試驗，測得石榴籽油微膠囊化的包埋率為81.9%，優(yōu)于正交試驗中任一結(jié)果。

2.3 石榴籽油微膠囊穩(wěn)定性試驗

2.3.1 過氧化值

所得石榴籽油微膠囊經(jīng)過一段時間儲存后，其過氧化值的變化情況如圖8所示。

圖8 微膠囊化石榴籽油過氧化值的變化情況

由圖8可知，在試驗的前期，無論是微膠囊化還是未被微膠囊化，石榴籽油的過氧化值都較小，也較穩(wěn)定。隨著儲存時間的延長，樣品逐漸被氧化，過氧化值逐漸增加，但未微膠囊化的石榴籽油的氧化明顯快于微膠囊化的石榴籽油。這是因為微膠囊化的石榴籽油由于壁材的保護，與環(huán)境中的氧氣接觸的量少，因而能延緩氧化速度。

2.3.2 酸值

所得石榴籽油微膠囊經(jīng)過一段時間儲存后，其酸值隨時間的變化情況如圖9所示。

圖9 微膠囊化石榴籽油酸值的變化情況

由圖9可知，未微膠囊化的石榴籽油直接暴露在空氣中，其酸值與包埋在微膠囊中的石榴籽油相似，在前28 d變化不明顯，其后，酸值的上升速度很快，要遠快于微膠囊化的石榴籽油。這是因為石榴籽油富含不飽和脂肪酸，容易氧化變質(zhì)，使得酸值上升。微膠囊將石榴籽油與環(huán)境隔絕，環(huán)境中的氧氣、水分以及微生物與石榴籽油難以接觸，因此微膠囊石榴籽油酸值的上升速度較為緩慢。

3 結(jié) 論

(1)以懷遠石榴籽所提取的石榴籽油為芯材，利用麥芽糊精和大豆分離蛋白作為微膠囊的復合壁材，大豆卵磷脂為乳化劑，采用噴霧干燥制備石榴籽油微膠囊。在單因素試驗基礎(chǔ)上，通過正交試驗對工藝條件進行優(yōu)化，得到噴霧干燥法制備石榴籽油微膠囊的最佳工藝條件：大豆分離蛋白與麥芽糊精所構(gòu)成的復合壁材質(zhì)量分數(shù)10%，麥芽糊精與大豆分離蛋白配比1∶2(質(zhì)量比)，乳化劑大豆卵磷脂添加量2.0%，芯材與壁材的配比1∶1.5(質(zhì)量比)，噴霧干燥進風溫度185℃，出風溫度75℃，進料速度25 mL/min。在最佳工藝條件下，石榴籽油的微膠囊包埋率可達81.9%。

(2)對微膠囊化后的石榴籽油進行穩(wěn)定性試驗，結(jié)果顯示，石榴籽油的微膠囊化可有效減緩石榴籽油的氧化變質(zhì)，經(jīng)過一段時間的儲存，微膠囊化石榴籽油的過氧化值和酸值明顯比未微膠囊化的石榴籽油要低，因此微膠囊化的石榴籽油穩(wěn)定性較好，有利于長期儲存。

[1] 王毓寧,何靜，李鵬霞,等.石榴籽自由基清除能力及對H2O2誘導PC12細胞損傷的保護作用[J].中國食品學報,2016,16(5):32-37.

[2] 王逢春,王敏.石榴籽油的成分及藥理活性研究進展[J].中國藥物與臨床,2012,12(12):1590-1593.

[3] 王雁,王璽,蔣珍菊,等.石榴籽油的提取工藝優(yōu)化及脂肪酸組成分析[J].西北大學學報(自然科學版),2015,34(2):94-97.

[4] 楊萬政,周瑜,楊曉霞,等.石榴籽油脂的提取及脂肪酸組成研究[J].內(nèi)蒙古工業(yè)大學學報,2013,32(2):96-100.

[5] 劉立志,郭嬋娟,范智義,等.石榴籽油的微膠囊化研究[J].中國糧油學報,2015,30(2):43-49.

[6] 侯占群,龔樹立,劉凌,等.功能性油脂微膠囊化及其穩(wěn)定性評價[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2013,39(3):89-93.

[7] 孫蘭萍,馬龍,伍亞華,等.杜仲籽油β-環(huán)糊精包合物的制備及其表征[J].食品工業(yè)科技,2013,34(6):315-319.

[8] 鄧宇峰.采用復合壁材的ω-3 多不飽和脂肪酸微膠囊化[J].食品與發(fā)酵工業(yè), 2001, 27(6):30-34.

[9] 孫厚良.噴霧干燥法制備微膠囊工藝研究[J].化工時刊,2005, 19(10):16-20.

[10] 麻成金,馬美湖,黃群,等.噴霧干燥法制備微膠囊化杜仲籽油的研究[J].中國糧油學報,2008,23(6):141-144.

[11] 黃英雄,孫紅明,華聘聘.微膠囊化粉末油脂制品表面油測定方法的研究[J].中國油脂, 2002, 27(4):61-63.

[12] 吳彩娥.獼猴桃籽油α-亞麻酸的富集及獼猴桃籽油微膠囊化技術(shù)研究[D].陜西 楊凌:西北農(nóng)林科技大學, 2005.

[13] 侯占群,龔樹立,劉凌,等.功能性油脂微膠囊化及其穩(wěn)定性評價[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2013,39(3):89-93.

[14] 吳澤柱,盛艷王,介欣,等.花生四烯酸微膠囊穩(wěn)定性的對比研究[J].中國糧油學報,2011,26(8)55-57.

[15] 聶斌英.微膠囊沙棘油粉末產(chǎn)品酸價的測定[J].中國釀造,2012,31(5):191-193.

Preparation and stability of pomegranate seed oil microcapsule from Huaiyuan area

WU Yahua, SHI Yazhong, QIAN Shiquan

(Department of Biotechnology and Food Engineering, Bengbu College, Bengbu 233030, Anhui,China)

With pomegranate seed oil from Huaiyuan area as core material,dextrin and soy protein isolate as composite wall materials,and soy lecithin as emulsifier, the pomegranate seed oil microcapsule was prepared by spray drying. Based on single factor experiment,the process conditions were optimized by orthogonal experiment as follows: mass fraction of composite wall material 10%, mass ratio of dextrin to soy protein isolate 1∶2, dosage of soy lecithin 2.0%, mass ratio of core material to wall material 1∶1.5, inlet temperature 185℃, outlet temperature 75℃, feed speed 25 mL/min. Under these conditions,the microencapsulation efficiency of pomegranate seed oil was 81.9%. The stability of pomegranate seed oil was enhanced obviously by the microencapsulation.

pomegranate seed oil; microencapsulation; spray drying; stability

2016-08-27；

2017-02-07

安徽省質(zhì)量工程項目(2013zy080)；蚌埠學院工程化教育教學改革專項課題(2013gcjd02)

伍亞華(1972)，男，副教授，碩士，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏(E-mail)anhuiwuyahua2006@163.com。

TS225.6;TQ646

A

1003-7969(2017)05-0023-05