酶解大豆蛋白復(fù)合凝聚微膠囊的制備及其性質(zhì)表征

李佳釔，方佳興，李亞隆，孫文佳，劉平*，王芹

1(西華大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，四川 成都，610039)2(馬里蘭大學(xué)帕克分校 營(yíng)養(yǎng)與食品科學(xué)系，馬里蘭 大學(xué)城，20740)

甜橙油具有橙子的特殊芳香滋味，被廣泛應(yīng)用于煙草、日化和香精等領(lǐng)域[1]。但甜橙油作為一種液體狀香精，其香氣成分具有易揮發(fā)和易受光、熱、氧影響等缺點(diǎn)，從而限制了這些香精產(chǎn)品在某些領(lǐng)域的應(yīng)用，目前，能對(duì)甜橙油進(jìn)行有效保護(hù)，常見的方法是微膠囊法。常用的制備微膠囊的方法有噴霧干燥法、界面聚合法、原位聚合法和復(fù)合凝聚法等。

其中復(fù)合凝聚法中的反應(yīng)，主要是2種或2種以上大分子之間由于靜電相互作用而發(fā)生的自聚集現(xiàn)象，是一種能有效使物質(zhì)穩(wěn)定的包埋技術(shù)[2]。根據(jù)調(diào)節(jié)pH值，蛋白-多糖復(fù)合物可以遍布在整個(gè)體系中而不發(fā)生相分離，形成可溶性復(fù)聚物。隨著pH不斷減小，可溶性復(fù)聚物由于靜電作用發(fā)生聚集形成不溶性復(fù)聚物，體系同時(shí)發(fā)生相分離形成水相-復(fù)聚物相。根據(jù)靜電引力強(qiáng)度和生物大分子特性不同，不溶性復(fù)聚物能夠進(jìn)一步沉降形成復(fù)凝聚液滴，復(fù)凝聚液滴經(jīng)沉降及融合形成復(fù)凝聚相，促成復(fù)凝聚反應(yīng)，最終導(dǎo)致溶劑分為上清相和下層大分子物質(zhì)富集的復(fù)凝聚相。此下層復(fù)凝聚相根據(jù)不同環(huán)境條件可以形成微米甚至納米級(jí)別的復(fù)聚物，因此可應(yīng)用于食品組成、微膠囊體系或者生物材料中[3]。

目前對(duì)于復(fù)合凝聚反應(yīng)的研究多集中于乳清分離蛋白[4]、β-乳球蛋白[5]和豌豆蛋白[6]等原蛋白與多糖作為壁材原料制備微膠囊。另外，大豆分離蛋白(soy protein isolate，SPI)也較常應(yīng)用于復(fù)合凝聚制備微膠囊，如DONG等[7]以大豆分離蛋白與阿拉伯膠為微膠囊壁材原料，通過三相圖分析復(fù)合凝聚反應(yīng)產(chǎn)物形成過程中相行為。然而，由于大豆分離蛋白功能性質(zhì)，如溶解性和乳化性較差，而使其在工業(yè)應(yīng)用上受限，雖然有關(guān)大豆分離蛋白改性的研究較多[8]，但目前對(duì)大豆分離蛋白改性后與多糖的復(fù)合凝聚反應(yīng)這方面研究鮮少報(bào)道。

本文以SPI為原料，采用Fungal protease 400(F400)蛋白制備水解度為2%的酶解大豆蛋白(hydrolyzed soy protein isolate，HSPI)，使其與海藻酸鈉(sodium alginate，SA)為微膠囊壁材，進(jìn)行復(fù)合凝聚反應(yīng)，利用不同比例和不同溫度下pH-濁度曲線結(jié)合ζ-電位分析，確定復(fù)聚物生成的最佳條件。通過微膠囊理化指標(biāo)、乳化活性(emulsification activity index，EAI)及乳化穩(wěn)定性(emulsion stability index，ESI)、熱重和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)等分析指標(biāo)比較HSPI-SA甜橙油微膠囊(hydrolyzed soy protein isolate - sodium alginate capsule，HSC)和SPI與SA復(fù)合凝聚制備的微膠囊(soy protein isolate-sodium alginate capsule，ISC)的性質(zhì)差異，以便根據(jù)食品工業(yè)應(yīng)用要求選擇最佳的壁材原料制備相應(yīng)需求的微膠囊。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆分離蛋白(蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)91.84%)，山東萬(wàn)德福生物科技有限公司；F400蛋白酶，Enzyme Development公司；巴西天然甜橙油，廣州RHF香料公司；辛酸乙酯(色譜純)，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司；C6～C20正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)品，西格瑪奧德里奇(上海)貿(mào)易有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-2450型分光光度計(jì)、DTG-60型差熱熱重同步分析儀、GCMS-QP 2010 Plus型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，日本島津儀器有限公司；PHS-320型顯數(shù)式pH計(jì)，成都世紀(jì)方舟科技有限公司；75 μm CAR/PDMS萃取頭，美國(guó)Supelco公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 HSPI的制備方法

將SPI粉末溶于適量的去離子水，制備5 g/L的蛋白溶液，加入適量的蛋白酶F400，在其最適溫度50 ℃和pH 7.0條件下進(jìn)行水解，采用pH-stat[9]計(jì)算產(chǎn)物水解度。水解完成后，收集水解度為2%的水解產(chǎn)物，將其于95 ℃下加熱10 min后滅酶，并于4 000 r/min條件下離心15 min，上清液經(jīng)過冷凍干燥后即為HSPI。

1.3.2 壁材反應(yīng)液的制備

參考HUANG等[10]的方法并稍作改變。將一定量的HSPI和SA用去離子水溶解后常溫下攪拌2 h，于室溫下3 000×g離心30 min，除去不溶性雜質(zhì)及泡沫，分別用凱氏定氮法[11]和苯酚法[12]測(cè)定HSPI蛋白含量和SA中多糖含量，留待后續(xù)各反應(yīng)進(jìn)行。配制不同濃度的醋酸溶液用于滴定反應(yīng)的不同階段。

1.3.3 壁材溶液的ζ-電位分析

分別配制0.1 g/L的HSPI和SA反應(yīng)溶液，在室溫條件下利用不同濃度的醋酸溶液將其pH值調(diào)至2.5～6.0，將樣品分別置于樣品池中，用馬爾文納米粒度儀測(cè)定不同pH值下兩者的ζ-電位值。

1.3.4 濁度滴定曲線測(cè)定

采用KLEMMER等[13]的方法有所改變，分別配制質(zhì)量濃度為1 g/L的HSPI和SA溶液，用0.1 mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)初始pH值至6.0，勻速攪拌反應(yīng)液，用醋酸調(diào)節(jié)溶液的pH值，取不同pH下的反應(yīng)液于600 nm處測(cè)定吸光度值。

1.3.5 復(fù)聚物及微膠囊的制備

取相同質(zhì)量的HSPI和SPI分別與SA以一定比例混合，溶于去離子水中使其混合液總質(zhì)量濃度為10 g/L，在500 r/min攪拌速率下，緩慢用醋酸溶液調(diào)pH至特定值，反應(yīng)30 min，即得到相應(yīng)的復(fù)聚物溶液，經(jīng)冷凍干燥后制得固體粉末SPI-SA復(fù)聚物和HSPI-SA復(fù)聚物。

在上述混合溶液的基礎(chǔ)上，每100 mL混合溶液中加入1 mL甜橙油，在10 000 r/min的轉(zhuǎn)速下高速分散3 min，后續(xù)步驟同上即得到相應(yīng)的HSC和ISC溶液，冷凍干燥后分別制得HSC和ISC固體粉末微膠囊。

1.3.6 微膠囊流動(dòng)性的測(cè)定

固定圓錐法測(cè)定休止角的裝置由支架、漏斗、圓盤和刻度尺組成。將漏斗置于支架上，向漏斗內(nèi)倒入干燥后制得的固體粉末微膠囊產(chǎn)品，使樣品通過漏斗落在下方固定直徑的圓盤上，粉體逐漸堆積，直至物料不能繼續(xù)堆高為止。用刻度尺測(cè)量物料堆高度，計(jì)算如公式(1)所示[14]：

(1)

式中:θ為休止角，°；h為物料堆高度，mm；r為圓盤半徑，mm。

1.3.7 微膠囊水分的測(cè)定

精密稱取固體粉末微膠囊1 g左右于干燥至恒重的鋁盒中，置于105 ℃干燥箱中干燥2 h后，蓋好鋁蓋取出，隨后放入干燥器中冷卻0.5 h后稱重，重復(fù)以上操作，直到前后質(zhì)量差不超過2 mg，通過計(jì)算得出微膠囊產(chǎn)品水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其計(jì)算如公式(2)所示[15]：

(2)

式中：m1，鋁盒和樣品的質(zhì)量，g；m2，鋁盒的質(zhì)量，g；m3，鋁盒和樣品干燥后的質(zhì)量，g。

1.3.8 有效載量的測(cè)定

產(chǎn)品中甜橙油總含量的測(cè)定：稱取0.5 g凍干后微膠囊粉末，加入10 mL無(wú)水乙醇磁力攪拌20 min，30 ℃、100 W條件下超聲10 min，在4 000 r/min下離心5 min，洗去無(wú)水乙醇相，再向剩下的沉淀中加入10 mL無(wú)水乙醇，重復(fù)上述操作至少3次，0.22 μm有機(jī)濾膜過濾后在317 nm處測(cè)其吸光度。

表面油含量的測(cè)定：同樣精密稱取0.5 g凍干后的微膠囊粉末，加入10 mL無(wú)水乙醇，輕微振蕩1 min，洗脫包合物表面的甜橙油，然后3 000 r/min離心1 min，傾出乙醇相，再向沉淀中加入10 mL乙醇，重復(fù)上述操作3次，合并乙醇相，經(jīng)0.22 μm有機(jī)濾膜過濾后，在317 nm處測(cè)定吸光度。有效載量的計(jì)算如公式(3)所示：

(3)

1.3.9 乳化活性和乳化穩(wěn)定性的測(cè)定

將SPI、HSPI、經(jīng)干燥制得的SPI-SA復(fù)聚物和HSPI-SA復(fù)聚物，分別溶于pH=7的混合磷酸鹽緩沖液中，配制成1 g/L的樣品溶液。取75 mL樣品溶液于250 mL燒杯中，加入25 mL大豆色拉油，在10 000 r/min條件下均質(zhì)1 min后，迅速?gòu)牡撞课∪榛?0 μL，稀釋于5 mL、0.1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))SDS溶液中，用0.1%的SDS溶液作為對(duì)照，立即使用分光光度計(jì)測(cè)定其在500 nm吸光值(A)。EAI和ESI計(jì)算如公式(4)、公式(5)所示[16]：

(4)

式中：EAI，m2/g；A0，測(cè)定的吸光度值；φ，大豆油占乳液的體積比；ρ，HSPI乳化之前的質(zhì)量濃度，g/mL。

(5)

式中：ESI，min；A0，均質(zhì)后迅速吸取的乳化液的吸光值；At，乳化液靜止后的吸光值；t，時(shí)間差。

1.3.10 微膠囊熱重分析

分別稱取約5 mg的甜橙油及冷凍干燥的甜橙油微膠囊粉末樣品，采用熱重分析儀測(cè)量其熱釋放曲線，測(cè)量條件如下：初始溫度25 ℃，以20 ℃/min的速率升溫至400 ℃，載氣為氮?dú)?，流量?0 mL/min。

1.3.11 甜橙油微膠囊揮發(fā)性成分分析

樣品準(zhǔn)備：稱取約0.3 g甜橙油微膠囊溶液，置于15 mL固相微萃取樣品瓶中，密封，80 ℃下水浴加熱，處理時(shí)間分別為0、1、3、5、7 h。

SPME條件：將處理后的樣品置于40 ℃的水浴中[17]，用75 μm CAR/PMDS萃取頭吸附30 min。將萃取頭取下置于GC進(jìn)樣口解吸10 min，進(jìn)樣口溫度為250 ℃。

GC條件：采用DB-WAX毛細(xì)管色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，載氣為氦氣，流速為1.8 mL/min。升溫程序：40 ℃維持1 min，后以5 ℃/min升溫至60 ℃，隨后以10 ℃/min升溫至100 ℃并保持3 min，最后以5 ℃/min升溫至180 ℃并保持2 min。

MS條件：電離方式為EV，電子能量70 eV，燈絲發(fā)射電流為35 μA，掃描速率4.45 次/s，質(zhì)量掃描范圍 35～450m/z。

以正構(gòu)烷烴C6～C20的實(shí)際測(cè)量值校正保留時(shí)間。通過NIST17Library譜庫(kù)對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行檢索，取匹配度80%以上的揮發(fā)性成分。采用辛酸乙酯(1 mg/mL，溶劑為甲醇)作為內(nèi)標(biāo)進(jìn)行定量分析。

1.3.12 數(shù)據(jù)處理

采用Origin 2018對(duì)柱狀圖和折線圖進(jìn)行繪制，每個(gè)樣品均重復(fù)3次，描述性統(tǒng)計(jì)值以x±s表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 微膠囊壁材的ζ-電位

HSPI是由SPI水解而成的酶解大豆蛋白，其本身帶有羧基與氨基，其帶電的性質(zhì)直接決定于環(huán)境中所帶的pH值。由圖1可知，HSPI等電點(diǎn)(isoelectric point，pI)在4.2左右，在pH<4.2時(shí)HSPI帶正電，在pH>4.2時(shí)HSPI帶負(fù)電。SA由葡萄糖醛酸(G)和甘露醇酸(M)組成，形成M塊和G塊以及交替序列塊的區(qū)域[18]在pH 2.5～6.0均帶負(fù)電，并且所帶負(fù)電基團(tuán)數(shù)隨pH的減小而減少。由此可知，當(dāng)HSPI的pI<4.2時(shí)，由于正負(fù)電荷的吸引作用，使HSPI具備與SA發(fā)生靜電相互作用的能力。

圖1 不同pH下HSPI和SA的ζ-電位值Fig.1 ζ-potential values of HSPI and SA at different pHs

2.2 不同HSPI與SA質(zhì)量比下復(fù)聚物的形成

2種膠體由于發(fā)生靜電相互作用生成乳白色渾濁液，從而降低該溶液的光透過性，且反應(yīng)程度與透光性成正比關(guān)系。濁度滴定曲線開始于pH 6.0，此pH下由于HSPI與SA兩分子之間的靜電相互作用斥力而使溶液均一透明。由圖2可知，隨著pH的下降，有一部分帶正電基團(tuán)的蛋白分子與帶負(fù)電的SA發(fā)生微弱的靜電相互作用，溶液由于混合光密度值的升高(OD600)，出現(xiàn)輕微的渾濁，溶液整體泛著淡淡的乳光，此過程被定義為可溶性復(fù)聚物的生成階段[19]，對(duì)應(yīng)的pH臨界值為pHc。隨著pH的進(jìn)一步降低，由于靜電相互作用反應(yīng)的增強(qiáng)，體系OD600值迅速攀升，如在m(HSP)∶m(SA)=7∶1體系中，pH值由4.5降至3.5時(shí)，OD600由0.151快速上升至0.802，說明在pH 4.5左右不可溶性復(fù)聚物開始生成，對(duì)應(yīng)臨界值pHφ1，此時(shí)由于蛋白多糖結(jié)合成緊密結(jié)構(gòu)致使溶液呈現(xiàn)非透明狀的乳白色，這被解釋為奧斯特熟化現(xiàn)象[20]；當(dāng)該體系pH達(dá)到3.5時(shí)，OD600達(dá)到峰值為0.802，對(duì)應(yīng)pHopt；pH繼續(xù)減小，在pH 3.0左右出現(xiàn)拐點(diǎn)值，此時(shí)對(duì)應(yīng)臨界值為pHa，經(jīng)過此拐點(diǎn)，OD600值呈現(xiàn)更為緩慢的下降趨勢(shì)，靜電相互作用力逐漸減弱，直到OD600開始不再發(fā)生變化，此時(shí)所對(duì)應(yīng)的是反應(yīng)的pHφ2處。由于本文主要研究不可溶性復(fù)聚物，因此pHc到pHa所對(duì)應(yīng)的OD600為主要研究區(qū)域。

由圖2可知，HSPI-SA不同比例下出現(xiàn)的OD600峰值是不同的，這是由于HSPI和SA分子結(jié)構(gòu)、電荷數(shù)量不同而導(dǎo)致不可溶性復(fù)合物內(nèi)部致密性不同，而復(fù)合凝聚微膠囊形成的原理是當(dāng)不可溶性復(fù)合物出現(xiàn)pI值時(shí)，復(fù)聚物內(nèi)部致密度能夠達(dá)到最高，此時(shí)所對(duì)應(yīng)的OD600值也最大。當(dāng)m(HSP)∶m(SA)=7∶1，pH 3.5時(shí)，OD600也達(dá)到峰值。

圖2 HSPI-SA復(fù)合溶液的濁度滴定曲線Fig.2 Effect of biopolymers mixing ratio and pH on the turbidity for the system of HSPI-SA

2.3 溫度對(duì)HSPI-SA復(fù)聚物形成的影響

由圖3可知，隨著溫度的升高，OD600峰值逐漸減小并且其對(duì)應(yīng)的pHopt逐漸減小，說明溫度的升高在一定程度上阻礙了復(fù)合凝聚物的生成，這可能是由于部分氫鍵斷裂所導(dǎo)致。一般情況下，溫度較高時(shí)，分子的運(yùn)動(dòng)速度增加，疏水相互作用增強(qiáng)，氫鍵減弱[4]。GIRARD等[21]研究也發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的升高，β-乳球蛋白-高甲氧基果膠形成復(fù)合凝聚物的產(chǎn)量逐漸減少。當(dāng)pH低于pHopt時(shí)，OD600值迅速下降，到達(dá)pHa時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn)，在 25、35、45 ℃ 時(shí)，其拐點(diǎn)分別出現(xiàn)在pH 3.1、pH 2.8和pH 2.6處。當(dāng)pH

圖3 HSPI-SA復(fù)合溶液濁度曲線Fig.3 Turbidity curves of HSPI-SA mixtures as a function of temperature

2.4 甜橙油微膠囊產(chǎn)品的理化指標(biāo)

對(duì)于粉末狀微膠囊而言，過高的水分含量在后續(xù)的貯藏過程中容易使樣品結(jié)塊和霉變[22]。由表1可知，2種微膠囊的水分含量都較低，而HSC微膠囊水分含量略低于ISC微膠囊，說明HSC微膠囊更易于保藏。微膠囊產(chǎn)品的流動(dòng)性一般用休止角評(píng)價(jià)，休止角在30°～45°則說明粉末流動(dòng)性較好，當(dāng)休止角>45° 時(shí)則表明粉末流動(dòng)性一般[23]。HSC微膠囊休止角為38.7°優(yōu)于SPI-SA微膠囊46.5°，說明HSC微膠囊流動(dòng)性相對(duì)較好。這可能是由于經(jīng)過酶解反應(yīng)制成的微膠囊較小增加了其流動(dòng)性能。微膠囊產(chǎn)品的有效載量越高其產(chǎn)品質(zhì)量越高，由此得出HSC有效載量略高于ISC微膠囊。

表1 甜橙油微膠囊產(chǎn)品的理化指標(biāo)Table 1 Physical and chemical properties of sweet orange oil microcapsules

2.5 乳化活性和乳化穩(wěn)定性

由圖4可知，復(fù)合凝聚反應(yīng)使EAI顯著增高，而ESI也比單獨(dú)的蛋白高，這可能是因?yàn)閺?fù)合凝聚反應(yīng)與糖結(jié)合促進(jìn)蛋白暴露出更多的反應(yīng)位點(diǎn)，減小了油滴與蛋白疏水部位結(jié)合的位阻。而較高的ESI值能使包埋的疏水性物質(zhì)保持較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定，說明復(fù)合凝聚反應(yīng)比單個(gè)蛋白更適合疏水性物質(zhì)的包埋。而較高的EAI反映出其與油滴之間的親和能力較強(qiáng)[22]，這也是復(fù)合凝聚物對(duì)芯材具有更高載量的重要原因。由于微膠囊乳化停留時(shí)間一般不超過10 min，而復(fù)合凝聚物中，ESI最小值為42.1 min，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10 min，說明2種復(fù)聚物的ESI值均能達(dá)到微膠囊性質(zhì)要求。由此可見，HSPI-SA復(fù)聚物較SPI-SA復(fù)聚物對(duì)于疏水性芯材物質(zhì)更具有親和力，更適合作為復(fù)合凝聚壁材。

圖4 SPI、HSPI、SPI-SA復(fù)聚物和HSPI-SA復(fù)聚物乳化性質(zhì)的影響Fig.4 The thee mulsifying properties of SPI、HSPI、SPI-SA coacervation and HSPI-SA coacervation

2.6 熱重分析

熱重分析(thermo-gravimetric analysis, TGA)是指在程序控制升溫條件下，待測(cè)樣品由于溫度升高發(fā)生物理化學(xué)變化而導(dǎo)致本身質(zhì)量的變化，因此微膠囊的熱重曲線是衡量其耐熱性好壞的重要分析指標(biāo)，常應(yīng)用于測(cè)定熱分解溫度以及分析熱穩(wěn)定性和熱分解動(dòng)力學(xué)等[25]。圖5為單獨(dú)的芯材甜橙油、HSC和ISC在0～400 ℃的熱重分析曲線。其中，未經(jīng)包埋的甜橙油質(zhì)量損失速率呈先平緩后增大的趨勢(shì)，尤其是在達(dá)到75 ℃以上時(shí)，質(zhì)量迅速損失，當(dāng)溫度上升至150 ℃時(shí)，損失程度幾乎達(dá)到100%。而HSC和ISC中，熱重變化可分為3個(gè)部分，其中低于200 ℃為第一階段，此階段2種微膠囊的質(zhì)量損失都較小，這種現(xiàn)象可能與殘留水分的質(zhì)量損失有關(guān)，較低溫度可能會(huì)導(dǎo)致水分與物質(zhì)分離。200～350 ℃升溫過程為第二階段，2種微膠囊均出現(xiàn)最大的質(zhì)量損失，HSPI-SA微膠囊質(zhì)量損失達(dá)到37.2%，ISC微膠囊達(dá)到44.7%，表明此階段部分芯材出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，并且ISC微膠囊損失程度大于HSC微膠囊損失程度。第3階段為350～400 ℃，仍能觀測(cè)到微膠囊的部分熱降解，而曲線呈現(xiàn)平緩下降趨勢(shì)，意味著此時(shí)的2種微膠囊仍然具有一定的耐熱性，至400 ℃時(shí)，HSC質(zhì)量比仍高于ISC，由此說明，由HSPI制備的微膠囊耐熱性比SPI制備的微膠囊更好。

圖5 甜橙油及復(fù)合凝聚微膠囊熱重分析Fig.5 The TGA curves of sweet orange oil and microcapsules

2.7 熱處理時(shí)間對(duì)甜橙油微膠囊揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響

表2為HSC預(yù)先經(jīng)80 ℃下加熱不同時(shí)間后，通過SPME- GC-MS檢測(cè)得到的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的組成及含量。由于微膠囊溶液是液固體共存狀態(tài)，采用SPME萃取技術(shù)能充分富集體系中的揮發(fā)性成分[24]。對(duì)于香精微膠囊，耐熱性是衡量微膠囊保香性質(zhì)的重要分析指標(biāo)，通過該指標(biāo)可探究HSC在高溫條件下可耐受的最佳保香時(shí)間。

從表2可以看出，不同加熱時(shí)間下甜橙油微膠囊中共檢測(cè)到48種揮發(fā)性風(fēng)味化合物，隨著加熱時(shí)間的增加，甜橙油大部分揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量均不同程度地減小，但同時(shí)，有些物質(zhì)隨著加熱時(shí)間的增加呈相反趨勢(shì)，如α-松油醇、香芹酮和香芹醇。α-松油醇被認(rèn)為是在甜橙油貯藏過程中變質(zhì)時(shí)產(chǎn)生的最重要的一類揮發(fā)性化合物之一，因其賦予食物陳腐和霉臭特征味道[25]，因此把它作為甜橙油變質(zhì)的重要指標(biāo)[26]，而α-松油醇在微膠囊加熱前5 h含量未檢出，到第7 h時(shí)其含量高達(dá)6.463 μg/g，說明加熱到7 h時(shí)甜橙油已變質(zhì)。同時(shí)由于加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，D-檸檬烯極易氧化生成香芹酮和香芹醇，這也是導(dǎo)致甜橙油變質(zhì)的主要原因[27]。

由表2和圖6可知，D-檸檬烯(D-limonene)、癸醛(decanal)、月桂烯(myrcene)、辛醛(octanal)、芳樟醇(linalool)、α-蒎烯(α-pinene)和檸檬醛(citral)含量較高，通常被認(rèn)為是甜橙油的特征風(fēng)味物質(zhì)[27-28]。其中，含量最高的為D-檸檬烯(含量82.63%)，具有檸檬與橘子的混合香味[29]，而芳樟醇的風(fēng)味閾值很低，具有濃郁的花香[30], 癸醛具有滲透性的桔香和果甜香，月桂烯兼具藥草味和柑桔味混合香氣，而檸檬醛和辛醛則是具有強(qiáng)烈的似檸檬的香味和桔子的甜味[29]，它們共同構(gòu)成了甜橙油特征香型的主體輪廓。如圖6所示，隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，7種主要特征風(fēng)味物質(zhì)含量均有所減小。在加熱至1 h時(shí)，微膠囊可有效保護(hù)內(nèi)部芯材物質(zhì)，延至第5 h時(shí)，大部分特征風(fēng)味物質(zhì)仍能保持在50%左右，到第7 h時(shí)，4種含量最高的特征性風(fēng)味物質(zhì)(D-檸檬烯，葵醛，月桂烯和辛醛)均降至30%以下，說明此時(shí)甜橙油風(fēng)味識(shí)別極差，同時(shí)也表明HSC無(wú)法耐受5 h以上的高溫。

表2 甜橙油微膠囊于80 ℃ 下加熱不同時(shí)間后的揮發(fā)性物質(zhì)的組成及含量 單位：μg/g

I-D-檸檬烯；D-癸醛；M-月桂烯；O-辛醛；L-芳樟醇；P-α-蒎烯；C-檸檬醛圖6 不同加熱時(shí)間處理下HSC的主要揮發(fā)性成分比較Fig.6 The comparation of major volatile compounds of HSC heated at 80 ℃ for various hours

3 結(jié)論

以水解度為2%的HSPI與SA為復(fù)合凝聚壁材，通過ζ-電位確定HSPI的pI值為4.2，即HSPI與SA發(fā)生的最大靜電相互作用在4.2以下。以濁度滴定曲線為主要參考指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)靜電相互作用3個(gè)臨界點(diǎn)pHc、pHφ1和pHopt隨HSPI與SA質(zhì)量比增加而增加，而隨體系反應(yīng)溫度的增高均減小，并通過pHopt確定HSPI-SA復(fù)聚物最適壁材質(zhì)量比為7∶1，最適溫度為25 ℃。以甜橙油微膠囊的理化指標(biāo)、ESI、EAI和熱重分析為主要考察指標(biāo)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，HSC耐貯藏性、耐熱性和對(duì)芯材的親和力均優(yōu)于ISC。利用SPME-GC-MS測(cè)定不同加熱時(shí)間下甜橙油微膠囊揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類與含量，發(fā)現(xiàn)HSC無(wú)法耐受5 h以上的高溫，本研究為風(fēng)味微膠囊在食品熱加工中應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。