胭脂蟲紅W/O/W乳液工藝

滕雅蓉

上海統(tǒng)益生物科技有限公司（上海 200444）

食品的色澤能增進食欲，增加消化液分泌量，促進食品在人體中的消化和吸收，為獲得良好的食品色澤，常在食品加工過程中添加食用色素。食用色素按其來源可分為合成色素和天然色素兩大類。合成色素具有色澤鮮艷、著色力強、穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點，但大部分合成色素具有毒性（包括毒性、致瀉性和致癌性），會對人體造成不同程度的傷害。來源于天然動植物的可食用色素被稱為天然食用色素，其安全性較高，顏色自然，且其中部分天然色素還具有一定營養(yǎng)價值和藥理作用。隨著健康意識的提高，消費者對天然食用色素的需求急劇增長，然而天然食用色素因其本身穩(wěn)定性差的缺陷，使得應(yīng)用受阻，因此對天然食用色素進行物理改性以獲得良好的穩(wěn)定性、更廣的適用范圍成為食品工業(yè)重要的研究方向。

胭脂蟲紅來源于寄生在仙人掌類植物上的雌性胭脂蟲，是蒽醌類的天然色素，被廣泛應(yīng)用于藥品、食品、化妝品等領(lǐng)域[1]。胭脂蟲紅酸被認為是最安全的天然色素之一，其易溶于水、稀酸、稀堿、乙醇、丙二醇，但其在酸性條件下不穩(wěn)定、易沉淀，且在肉制品及魚糜制品中不易擴散而形成色斑，極大限制其使用范圍。對胭脂蟲紅酸進行物理包埋，可改善其著色力、在酸性條件下的穩(wěn)定性及在肉制品和魚糜制品中不易擴散的缺點，使其能更廣泛地應(yīng)用到食品領(lǐng)域。

雙乳化采用的是兩步制備法，即將單一的W/O型或O/W型乳液（初乳）進一步乳化使其均勻分布在另一種連續(xù)相中，通常情況下W/O型進一步分散在水中，可形成W/O/W型復(fù)合乳液；O/W乳劑進一步分散在油中，可形成O/W/O型復(fù)合乳液。最常見的是W/O/W復(fù)合乳液，其中各相依次叫內(nèi)相（內(nèi)水相）、中間相（油相）、外相（外水相）[2]。

雙乳化獲得的復(fù)合乳液因其特殊的結(jié)構(gòu)可在不改變原物質(zhì)水油溶解性的條件下實現(xiàn)包埋、保護、穩(wěn)定、緩釋等多種功能，胭脂蟲紅酸由于本身性質(zhì)限制，需要通過雙乳化改善其不耐酸、不易擴散的性質(zhì)，從而擴大應(yīng)用范圍。

1 材料與方法

1.1 主要原料和試劑

胭脂蟲紅（純度98%，秘魯IMBAREX Natural Color& Ingredients Company）。

大豆油，司盤80，阿拉伯膠，大豆油，水，白砂糖，果膠，奶粉，檸檬酸，冷凍魚糜，玉米淀粉，谷氨酸鈉。

1.2 主要設(shè)備

水浴鍋，F(xiàn)25高剪切分散乳化機（德國FLUKO），電子天平，離心機，均質(zhì)機，Nano-ZA90型粒徑分析儀（英國Malvern）。

1.3 試驗方法

1.3.1 乳液制備方法

以純胭脂蟲紅酸水溶液作為內(nèi)水相，大豆油為油相，司盤80、磷脂為親油性乳化劑，將內(nèi)水相、油相、親油性乳化劑混合，在高剪切分散乳化機上以10 000 r/min的轉(zhuǎn)速攪拌10 min，得到初乳。阿拉伯膠溶于水作為外水相，與初乳混合后用均質(zhì)機均質(zhì)后得到胭脂蟲紅W/O/W復(fù)合乳液。

1.3.2 乳液穩(wěn)定性的測試方法

測定胭脂蟲紅復(fù)合乳液的離心穩(wěn)定性：將所制備的胭脂蟲紅W/O/W復(fù)合乳液置于25 ℃水浴中恒溫30 min，在1 500 r/min的條件下離心15 min，乳液出現(xiàn)分層，將上層液取出，讀取體積，計算得到其離心穩(wěn)定性。

離心穩(wěn)定性=[乳液總體積（mL）-上層液體體積（mL）]/乳液總體積（mL）×100% （1）

1.3.3 乳化條件的確定

以乳液穩(wěn)定性作為考察指標(biāo)，設(shè)計正交試驗，對乳化工藝參數(shù)進行優(yōu)化，正交試驗因素水平見表1。

表1 正交試驗因素水平表

1.3.4 粒徑分析

稱取0.1 g胭脂蟲紅復(fù)合乳液，加入99.9 g水，攪拌均勻得到乳液稀釋液，設(shè)置折光率為1.45，測試乳液粒徑。

1.3.5 飲料應(yīng)用試驗

取100 g白砂糖、0.3 g果膠、800 g水，在80 ℃條件下攪拌30 min，加入20 g奶粉，繼續(xù)攪拌30 min，加入1.5 g檸檬酸和0.1 g胭脂蟲紅復(fù)合乳液，攪拌10 min，測得pH 3.5，在20 MPa壓力下進行均質(zhì)，在85℃條件下殺菌10 min后進行灌裝。陽光下放置10 d。

1.3.6 魚丸應(yīng)用試驗

取200 g冷凍魚糜、10 g大豆油、5 g玉米淀粉、0.5 g谷氨酸鈉、0.1 g胭脂蟲紅復(fù)合乳液，在攪拌機中充分混合后，用模具壓制成球狀，獲得粉紅色魚丸，觀察顏色分布情況。

2 結(jié)果與討論

2.1 乳化工藝正交試驗結(jié)果分析

由表2可知，各因素的極差R大小順序為B＞C＞A＞D，各因素對乳液穩(wěn)定性影響的主次順序為：阿拉伯膠用量＞磷脂用量＞司盤80用量＞均質(zhì)壓力。從表2可以看出，試驗2的穩(wěn)定性最高，達96.5%。通過比較k值看出最佳工藝組合為A1B3C2D2，即2%司盤、20%阿拉伯膠、1%磷脂、30 MPa均質(zhì)壓力。按最優(yōu)乳化工藝A1B3C2D2進行3次試驗，結(jié)果取平均值，測得乳液穩(wěn)定性為98.3%，說明通過正交試驗優(yōu)化得到的最優(yōu)乳化工藝可靠。將最優(yōu)工藝條件下制備的胭脂蟲紅W/O/W復(fù)合乳液在25 ℃條件下存儲1個月后，肉眼觀察乳液不分層，再次測離心穩(wěn)定性，得其乳液穩(wěn)定性為97.8%，說明試驗所制備的乳液穩(wěn)定性較好，可長時間存儲。

表2 正交試驗結(jié)果

2.2 粒徑分析

稱取0.1 g胭脂蟲紅復(fù)合乳液，加入99.9 g水，攪拌溶解充分后，取樣測試粒徑。測試結(jié)果表明：平均粒徑為162 nm，粒徑分布較為均勻。由此說明所制備的乳液較均一，穩(wěn)定性較好。

圖1 胭脂蟲紅復(fù)合乳液粒徑分布圖

2.3 飲料應(yīng)用試驗

取100 g白砂糖、0.3 g果膠、800 g水，在80 ℃條件下攪拌30 min，加入20 g奶粉，繼續(xù)攪拌30 min，加入1.5 g檸檬酸和0.1 g胭脂蟲紅復(fù)合乳液，攪拌10 min，調(diào)整pH 3.5，在20 MPa壓力下進行均質(zhì)，在85℃條件下殺菌10 min后進行灌裝。將所制備的胭脂蟲紅W/O/W復(fù)合乳液及10%未經(jīng)乳化的胭脂蟲紅酸水溶液按上述方法分別應(yīng)用在酸性含乳飲料中，同樣放置陽光下10 d。

由表3可以看出，雙乳化法制備的胭脂蟲紅W/O/W復(fù)合乳液應(yīng)用在飲料中時，顏色均勻未出現(xiàn)明顯沉淀，克服胭脂蟲紅酸不耐酸的缺點，能在酸性條件下穩(wěn)定存在，從而擴大其在酸性飲料中的應(yīng)用。

表3 飲料應(yīng)用試驗

2.4 魚丸應(yīng)用試驗

取200 g冷凍魚糜、10 g大豆油、5 g玉米淀粉、0.5 g谷氨酸鈉、0.1 g胭脂蟲紅復(fù)合乳液，在攪拌機中充分混合后，用模具壓制成球狀，獲得粉紅色魚丸。按上述方法將所制備的胭脂蟲紅復(fù)合乳液及10%未經(jīng)乳化的胭脂蟲紅酸水溶液分別添加在魚丸中，觀察魚丸表面顏色分布情況。

表4 魚丸應(yīng)用試驗

如表4所示，雙包埋法制備的胭脂蟲紅W/O/W復(fù)合乳液可以均勻分散在魚糜制品中，不會形成色斑，能簡化生產(chǎn)工藝，從而擴大胭脂蟲紅酸在食品中的應(yīng)用范圍。

3 結(jié)論

試驗采用司盤80及磷脂作為親油性乳化劑、阿拉伯膠為親水性乳化劑，通過雙乳化法制備胭脂蟲紅W/O/W復(fù)合乳液，該乳液離心穩(wěn)定性可達98.3%，在25℃條件下存儲1個月后，肉眼觀察乳液不分層，離心穩(wěn)定性為97.8%。說明試驗所制備的胭脂蟲紅乳液具有較高的穩(wěn)定性。通過應(yīng)用試驗表明，該法制備的胭脂蟲紅W/O/W復(fù)合乳液在酸性飲料中放置一段時間無明顯沉淀，在魚丸應(yīng)用中顏色均勻，無明顯色斑。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，試驗采用天然的胭脂蟲紅酸為原料，符合食品安全相關(guān)法規(guī)，無健康安全隱患。試驗采用物理雙乳化法制備W/O/W型胭脂蟲紅復(fù)合乳液，不改變胭脂蟲紅酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)，僅通過物理手段實現(xiàn)胭脂蟲紅酸在酸性條件下及魚糜制品中均勻穩(wěn)定著色，拓寬胭脂蟲紅的應(yīng)用范圍。