乳化型被膜劑制備及在檳榔被膜中的應(yīng)用

簡(jiǎn)小朋，何家偉，陳坤

湖南伍子醉食品有限公司（湘潭 411228）

檳榔（Areca catechuL.）是棕櫚科植物，屬常綠喬木，其果實(shí)呈長(zhǎng)圓形或卵球形，主產(chǎn)于東南亞沿海地區(qū)，在我國海南和臺(tái)灣也有大量出產(chǎn)[1-2]。檳榔在我國主要是食用和藥用，在藥用方面，檳榔具有滅螺、驅(qū)蟲、滅蟲、抑菌、促消化等作用[3-5]；作為食品，檳榔絕大部分是以咀嚼片的形式消費(fèi)，由于其獨(dú)特的風(fēng)味和良好的咀嚼性，深受廣大消費(fèi)者的喜愛[6]。

湖南食用檳榔是目前國內(nèi)檳榔消費(fèi)的主要方式，由檳榔鮮果經(jīng)過一系列工藝深加工而成，主要工藝包括殺青、干燥（烘干/煙熏）、泡籽、軟化、發(fā)制、烘烤、悶香、壓籽、打表、切籽、去核、點(diǎn)鹵、干燥、包裝、成品等工藝，其中檳榔打表賦予產(chǎn)品良好的表甜和外觀，是影響檳榔感官品質(zhì)重要的因素之一。目前，檳榔行業(yè)常用的被膜劑主要以明膠為主，復(fù)配一定比例的其他天然膠，如阿拉伯膠、卡拉膠、變性淀粉等，賦予檳榔良好的表甜和外觀，但是以明膠為主體的被膜劑，在檳榔后期工藝過程中容易出現(xiàn)粘手、起球，亮度降低等問題，目前市面上幾乎所有的產(chǎn)品均存在類似問題，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的外觀和品質(zhì)?？墒秤帽荒┐笾驴煞譃榈鞍踪|(zhì)型、脂肪型、多糖型及復(fù)合型乳化劑五類[7-8]，通過乳化型被膜劑的應(yīng)用研究，以解決檳榔背膠粘手和起球的問題。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

檳榔干果：湖南伍子醉食品有限公司；色拉油：山東福澤康食用油有限公司；明膠：凍力180，普邦明膠（黑龍江）有限公司；單甘脂、蔗糖酯：鄭州大河食品有限公司；甜味劑（阿斯巴甜、糖精鈉、甜蜜素）：湖南可菲香精；食用香精香料：上海愛普香料有限公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

BRS-30實(shí)驗(yàn)室小型乳化機(jī)，安徽博進(jìn)化工機(jī)械有限公司；TGL-16型高速離心機(jī)，江蘇省金壇市環(huán)宇科學(xué)儀器廠；電子分析天平，AL204，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；RISE—2008型激光粒度分析儀，北京中儀遠(yuǎn)大自動(dòng)化技術(shù)有限公司；薄膜包衣機(jī)，長(zhǎng)沙市楚泰制藥機(jī)器設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 色拉油乳液的制備

將54.7 g去離子水加熱至45 ℃，然后加入0.3 g明膠，攪拌下溶解，形成A；將5 g單甘酯和5 g蔗糖酯加到35 g色拉油中，加熱至45 ℃，并攪拌均勻，形成B；在攪拌下將A緩慢滴加入到B中，滴加完畢后加速至300 r/min攪拌約10 min，得到粗乳液；將此粗乳液通過BRS-30實(shí)驗(yàn)室小型乳化機(jī)高速剪切乳化作用，在8000 r/min的剪切速率下進(jìn)一步剪切乳化10 min，即得穩(wěn)定的色拉油乳液。

1.3.2 乳液穩(wěn)定性測(cè)試

按照GB/T 11543—2008對(duì)乳液的穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)定[9]。

離心穩(wěn)定性：將10 mL乳液注入離心試管中，在4000 r/min的轉(zhuǎn)速下，離心分離30 min后，觀察乳液是否分層，并計(jì)算分水率。分水率越小，說明乳液的穩(wěn)定性越好，分水率按式（1）計(jì)算。

耐熱穩(wěn)定性：取適量乳液，裝入具塞磨口燒瓶中，置于60 ℃烘箱中，放置24 h，觀察乳液有無分層現(xiàn)象，并計(jì)算分水率。

儲(chǔ)存穩(wěn)定性：取適量乳液，裝入具塞磨口燒瓶中，在（25±2）℃下存放24 h，觀察乳液有無分層現(xiàn)象，計(jì)算分水率。

1.3.3 檳榔打表

將薄膜包衣機(jī)預(yù)熱至40 ℃，轉(zhuǎn)速設(shè)置為25 r/min，稱1 kg待打表檳榔籽至包衣機(jī)，緩慢加入30 g配制好的色拉油乳液被膜劑，45 s打表結(jié)束后出料，常溫風(fēng)干，2 h后收籽。

1.3.4 固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定[10]

用稱量瓶稱取2 g左右的色拉油乳液樣品，置于105 ℃恒溫干燥箱中靜置2 h，恒重后取出，放入干燥器中冷卻至室溫后稱其質(zhì)量，按式（2）計(jì)算固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 色拉油乳化工藝參數(shù)的確定

在乳液體系中，W（色拉油）=35%，W（單甘酯）=5%，W（蔗糖酯）=5%，W（明膠）=0.3%，W（水）=54.7%；在乳化溫度45 ℃的試驗(yàn)條件下，考察乳化工藝對(duì)乳液性能的影響，結(jié)果見表1。

表1 乳化工藝參數(shù)對(duì)色拉油乳液性能的影響

通過對(duì)表1進(jìn)行對(duì)比可看出，采用第2種乳化工藝能夠使色拉油乳液的粒徑顯著減小，乳液平均粒徑可達(dá)到1.7 μm左右，所得乳液的性能最好，故選擇用普通機(jī)械攪拌結(jié)合高速剪切（剪切速度8000 r/min，剪切時(shí)間10 min）來進(jìn)行色拉油乳液的制備研究。

2.2 乳化劑的選擇

單一乳化劑形成的界面膜通常不緊密，機(jī)械強(qiáng)度也不高，通常不能制得穩(wěn)定的乳液。將兩種或兩種以上的非離子乳化劑進(jìn)行復(fù)配，能夠發(fā)揮乳化劑之間的協(xié)同作用，有效提高乳液的穩(wěn)定性[11-12]。試驗(yàn)以單甘酯和蔗糖酯進(jìn)行復(fù)配，單甘酯的HLB值為3～6，蔗糖酯的HLB值為3～6。乳化油時(shí)，乳化劑存在一個(gè)最佳的HLB值[13]，把這個(gè)HLB值稱為乳化油所需的HLB值。乳化劑的HLB值越靠近乳化油的最佳HLB值，乳狀液的穩(wěn)定性越好，色拉油乳化所需的HLB值介于6～ 12。因此，試驗(yàn)選擇單甘酯和蔗糖酯為復(fù)配乳化劑。

2.3 乳化劑用量對(duì)乳液性能及被膜效果的影響

其他試驗(yàn)條件（2.1小節(jié)）不變，改變?nèi)榛瘎┑挠昧縼砜疾炱鋵?duì)乳液性能及被膜效果的影響，以分水率（%）作為檢測(cè)指標(biāo)，結(jié)果見表2。

表2 乳化劑用量對(duì)乳液性能及被膜效果的影響

由表2可知，隨著乳化劑用量逐漸增多，色拉油乳液的分水率減小，乳液的穩(wěn)定性變好；當(dāng)乳化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于10%以后，分水率接近于零，乳液穩(wěn)定性最好；但乳化劑用量過多時(shí)，乳液中會(huì)有泡沫產(chǎn)生，會(huì)使乳液變得黏稠，影響其流動(dòng)性，從乳液的被膜效果也可以看出，乳化劑用量為10%，被膜效果最好。綜合考慮乳液性能及被膜效果，乳化劑的最佳用量為10%（W/W）。

2.4 色拉油用量對(duì)乳液性能及被膜效果的影響

其他試驗(yàn)條件（2.1小節(jié)）不變，從色拉油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%開始，通過逐步提高色拉油用量來考察其對(duì)乳液性能及被膜效果的影響，結(jié)果見表3。

表3 色拉油用量對(duì)乳液性能及被膜效果的影響

由表3可知，當(dāng)色拉油用量小于35%時(shí)，色拉油用量的增加對(duì)色拉油乳液的穩(wěn)定性基本無影響；但當(dāng)色拉油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于35%后，色拉油乳液的穩(wěn)定性開始有變差的趨勢(shì)，且在試驗(yàn)過程中觀察到色拉油不能被完全乳化，不成水包油型（O/W）乳液，用玻璃棒攪拌變成膏狀物，無法很好地分散在水中。通過被膜效果觀察，隨著色拉油用量的提高，檳榔的亮度逐漸提升，基于色拉油用量越高越好，并綜合考慮色拉油的乳化效果，色拉油用量的最佳值為35%（W/W）。

2.5 穩(wěn)定劑用量對(duì)乳液性能及被膜效果的影響

對(duì)以高分子化合物為穩(wěn)定劑的乳狀液體系，液滴表面的高分子吸附層能阻止液滴之間的相互碰撞和聚并，增加乳狀液的穩(wěn)定性，此作用稱為空間穩(wěn)定作用[14]。明膠是最常見的天然高分子，它是膠原經(jīng)過溫和、不可逆水解后得到的線性蛋白質(zhì)分子，具有親水性強(qiáng)、膠體的保護(hù)性、表面活性、側(cè)鏈基團(tuán)的高反應(yīng)活性等特點(diǎn)。試驗(yàn)以明膠作為穩(wěn)定劑，其他試驗(yàn)條件（2.1小節(jié)）不變，考察明膠用量對(duì)乳液性能的影響，以分水率（%）作為檢測(cè)指標(biāo)，結(jié)果見表4。

表4 穩(wěn)定劑用量對(duì)乳液性能及被膜效果的影響

由表4可知，隨著高分子穩(wěn)定劑明膠用量的增加，乳液的分水率逐漸減小，乳液的穩(wěn)定性明顯提高，當(dāng)明膠用量大于0.3%時(shí)，分水率趨于0，此時(shí)的乳化效果最好，制得的乳液均一穩(wěn)定，被膜效果也最好，但當(dāng)明膠用量過高時(shí)，會(huì)使乳液的黏度變大，乳液的流動(dòng)性和分散性都會(huì)變差，反而影響被膜效果。因此，明膠的最佳用量為0.3%（W/W）。

2.6 乳化溫度對(duì)乳液性能及被膜效果的影響

溫度的變化會(huì)引起兩相間的界面張力、界面膜的性質(zhì)、在兩相中乳化劑的相對(duì)穩(wěn)定性、液相的氣壓以及分散粒子的熱運(yùn)動(dòng)的變化[15]。所以，溫度的變化常常使乳狀液的穩(wěn)定性發(fā)生相當(dāng)大的變化。其他試驗(yàn)條件（2.1小節(jié)）不變，從常溫（25 ℃）起逐漸升高溫度來考察乳化溫度對(duì)乳液性能及被膜效果的影響，以分水率（%）作為檢測(cè)指標(biāo)，結(jié)果見表5。

表5 乳化溫度對(duì)乳液性能及被膜效果的影響

由表5可知，采用高速剪切乳化法制備色拉油乳液時(shí)，乳化溫度對(duì)乳液的穩(wěn)定性的影響相對(duì)較小。當(dāng)乳化溫度低于45 ℃時(shí)，由于乳化劑和穩(wěn)定劑不能充分溶解，會(huì)使硅油不容易被均勻乳化，試驗(yàn)過程中也觀察到有較大顆粒出現(xiàn)，乳化效果不好，乳液穩(wěn)定性較差；當(dāng)乳化溫度高于45 ℃時(shí)，繼續(xù)升高溫度對(duì)乳液的穩(wěn)定性影響很小，但乳化溫度太高也會(huì)使乳液由于水分的蒸發(fā)和液滴的熱運(yùn)動(dòng)等原因變得不穩(wěn)定，容易分層，而且溫度升高會(huì)增加能耗、增大生產(chǎn)成本。綜上，試驗(yàn)選擇45 ℃為最佳乳化溫度，此時(shí)的色拉油乳液性狀穩(wěn)定，被膜效果最好。

2.7 剪切速度對(duì)乳液性能及被膜效果的影響

剪切速度快慢會(huì)影響色拉油乳液的穩(wěn)定性。剪切速度慢，粒子之間碰撞的概率加大，造成凝聚，極易分層；剪切速度過快，乳液易產(chǎn)生泡沫，也不利于乳化劑分子的定向吸附，影響乳液整體質(zhì)量。合適的剪切速度可以使乳液均勻。其他試驗(yàn)條件（2.1小節(jié)）不變，考察剪切速度對(duì)乳液性能的影響，以分水率（%）作為檢測(cè)指標(biāo)，結(jié)果見表6。

表6 剪切速度對(duì)乳液性能及被膜效果的影響

由圖6可知，隨著剪切速度的增大，乳液的分水率逐漸降低，當(dāng)剪切速度達(dá)到8000 r/min時(shí)，分水率最小，乳液的穩(wěn)定性最好，被膜效果最好，繼續(xù)增大剪切速度對(duì)乳液的穩(wěn)定性及被膜效果影響不大，但會(huì)增加能耗。兼顧節(jié)能和乳液性能的考慮，確定剪切速度8000 r/min。

2.8 剪切時(shí)間對(duì)乳液性能的影響

最佳的剪切時(shí)間，不僅能保證產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也能提高生產(chǎn)效率，降低能耗。因此，確定合適的剪切時(shí)間顯得極為重要。其他試驗(yàn)條件（2.1小節(jié)）不變，考察剪切時(shí)間對(duì)乳液性能的影響，以分水率（%）作為檢測(cè)指標(biāo)，結(jié)果見表7。

表7 剪切時(shí)間對(duì)乳液性能的影響

由表7可知，若剪切時(shí)間過短，粗乳液內(nèi)相中凝聚的液滴不能被充分地分散成細(xì)小均一的小液滴，且小液滴會(huì)重新融合在一起，所制得的乳液較粗糙，穩(wěn)定性很差，被膜效果欠佳；隨著剪切時(shí)間的增加，乳液的粒徑逐漸減小，內(nèi)相均勻地分散在外相中，乳液變得細(xì)膩均一，穩(wěn)定性變好，被膜效果佳；當(dāng)剪切時(shí)間達(dá)到10 min時(shí)，乳液的平均粒徑最小，約為1.7 μm；繼續(xù)增加剪切時(shí)間，內(nèi)相液滴很難再分散，反而會(huì)使乳液由于過度剪切，稠度下降，導(dǎo)致穩(wěn)定性變差，影響被膜效果，故確定最佳的剪切時(shí)間10 min。

3 結(jié)論

以色拉油為主要原料，選用非離子型表面活性劑單甘酯和蔗糖酯組成復(fù)配乳化劑m（單甘酯）∶m（蔗糖酯）=1∶1，以天然高分子明膠為穩(wěn)定劑，采用高速剪切乳化法制備了平均粒徑1.7 μm左右的水包油型（O/W）色拉油乳液，乳液外觀呈乳白色、細(xì)膩、均一的液體，具有良好的稀釋分散性和離心、耐熱、儲(chǔ)存穩(wěn)定性及被膜效果。確定了制備色拉油乳液的最佳工藝條件：在乳液體系中W（色拉油）=35%，W（乳化劑）=10%，W（穩(wěn)定劑）=0.3%，W（水）= 54.7%；乳化溫度45 ℃，剪切速度8000 r/min，剪切時(shí)間10 min。工藝具有原料及乳化劑易得、工藝簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)、生產(chǎn)周期短、乳化效率高、被膜效果好等優(yōu)點(diǎn)，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。