亞麻油微膠囊制備及其對冷藏雞肉品質(zhì)的影響

李新明，郝文來，韓海望，李群*

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 山西省功能食品研究院，山西 太原 030006；2.深圳市誠致生物開發(fā)有限公司，廣東 深圳 518000）

亞麻作為世界上重要的油料作物之一，在我國種植面積很廣[1]。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)亞麻油中的亞麻酸在心血管疾病預(yù)防方面有一定功效，同時還具有促進(jìn)大腦發(fā)育、提高免疫力等作用[2-4]。由于亞麻油中含有大量的多不飽和脂肪酸，如亞油酸、亞麻酸[5-6]，因此有較高的營養(yǎng)價值。另外，亞麻酸還有較好的抗氧化、抗菌活力[7-11]，在醫(yī)藥及食品工業(yè)有較高的應(yīng)用價值。

微膠囊技術(shù)在食品加工領(lǐng)域長期得到應(yīng)用，該技術(shù)采用成膜材料（壁材）包裹固體或液體（芯材），形成半滲透或密封的微膠囊結(jié)構(gòu)[12-13]，從而使被包埋材料得到較好地保存，同時可以便捷地運(yùn)輸和貯藏。將亞麻油包裹進(jìn)微膠囊中，能有效限制其揮發(fā)。通過微膠囊的緩釋作用釋放亞麻油和膜的屏障作用以延長被涂膜物質(zhì)的貨架期。

噴霧干燥法具有低成本和技術(shù)操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)前食品工業(yè)中，常被用來制備油脂微膠囊[14-15]。本試驗(yàn)以亞麻油為芯材，以阿拉伯膠和β-環(huán)糊精為壁材，采用噴霧干燥法對亞麻油進(jìn)行微膠囊化，以達(dá)到延緩亞麻油品質(zhì)下降的目的。雞肉在貯運(yùn)過程中常發(fā)生肉質(zhì)腐敗品質(zhì)退化，嚴(yán)重影響了它的食用價值，如果利用亞麻油的抗菌、抗氧化作用，通過微膠囊包裹亞麻油和涂膜工藝研究對雞肉的貯藏保鮮，具有重要的應(yīng)用意義。采用亞麻油微膠囊復(fù)合液涂膜處理雞肉，檢測涂膜處理后冷藏雞肉品質(zhì)的變化，為亞麻油在雞肉貯運(yùn)加工中的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)，增大亞麻油在食品和衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮亞麻油：油料精制于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)功能食品研究院實(shí)驗(yàn)室；阿拉伯膠、β-環(huán)糊精：山東濱州智源生物科技有限公司；吐溫80：上海源葉生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（YRE-2000A 型）：鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；電熱恒溫干燥箱（DHG-9141A）：杭州匯爾儀器設(shè)備有限公司；置頂式電動攪拌器（HD2015W）：上海司樂儀器有限公司；數(shù)顯恒溫水浴鍋（HH-S4 型）：常州國宇儀器制造有限公司；高壓均質(zhì)機(jī)（APV-1000）：上海順儀實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；噴霧干燥機(jī)（Bioq-8000）：匯和堂生物工程設(shè)備（上海）有限公司；SC-80C 型全自動色差計：彩譜科技（浙江）有限公司；乳化分散機(jī)（SilversonL5M）：上海森瀾精密儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 亞麻油微膠囊的制備

將阿拉伯膠、β-環(huán)糊精按一定質(zhì)量比溶入純凈水中，再加入適量吐溫80，攪拌混合獲得壁材溶液，接著加入亞麻油，在50 ℃下使用乳化分散機(jī)將乳液樣品以14 000 r/min 處理，將所得乳化混合液進(jìn)行噴霧干燥，獲得亞麻油微膠囊。

1.3.2 包埋率的分析計算和色度分析

按照如下公式計算微膠囊的包埋率（B，%）。

式中：W0為微膠囊總油量，g；W1為微膠囊表面含油量，g。

色度分析：色彩系統(tǒng)以L*、a*、b*表示，L*代表亮度變量，a*和b*代表色度坐標(biāo)。將雞肉切成均勻的3 cm×3 cm×0.2 cm 的肉片，每片肉平行測定10 次取平均值，每個樣品平行測定5 次。

1.3.3 單因素試驗(yàn)

在阿拉伯膠與β-環(huán)糊精質(zhì)量比6∶1、壁材與芯材質(zhì)量比5∶1、攪拌時間35 min、進(jìn)風(fēng)溫度180 ℃的條件下，測定固形物濃度分別為5%、10%、15%、20%、25%、30%、35% 的條件下微膠囊的包埋率；在固形物濃度25%、壁材與芯材質(zhì)量比5∶1、攪拌時間35 min、進(jìn)風(fēng)溫度180 ℃的條件下，測定阿拉伯膠與β-環(huán)糊精質(zhì)量比分別為1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1、6∶1、7∶1 的條件下微膠囊的包埋率；在固形物濃度25%、阿拉伯膠與β-環(huán)糊精質(zhì)量比6∶1、攪拌時間35 min、進(jìn)風(fēng)溫度180 ℃的條件下，測定壁材與芯材質(zhì)量比分別為1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1、6∶1、7∶1 的條件下微膠囊的包埋率；在固形物濃度25%、阿拉伯膠與β-環(huán)糊精質(zhì)量比6∶1、壁材與芯材質(zhì)量比5∶1、進(jìn)風(fēng)溫度180 ℃的條件下，測定攪拌時間分別為10、15、20、25、30、35、40 min 的條件下微膠囊的包埋率；在固形物濃度25%、阿拉伯膠與β-環(huán)糊精質(zhì)量比6∶1、壁材與芯材質(zhì)量比5∶1、攪拌時間35 min的條件下，測定進(jìn)風(fēng)溫度分別為160、170、180、190、200 ℃的條件下微膠囊的包埋率。

1.3.4 亞麻油微膠囊響應(yīng)面分析優(yōu)化條件

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇固形物濃度、阿拉伯膠與β-環(huán)糊精質(zhì)量比、壁材與芯材質(zhì)量比、攪拌時間、進(jìn)風(fēng)溫度為考察因素，以包埋率為響應(yīng)值，利用響應(yīng)面法（Box-Behnken 中心組合）進(jìn)行響應(yīng)面分析。試驗(yàn)方案如表1。

1.3.5 貯藏過程中微膠囊中亞麻油成分的變化

將微膠囊放在恒溫箱中，在50 ℃溫度下貯藏15 d，參考文獻(xiàn)[16]的方法，利用氣相色譜檢測被包埋亞麻油中的成分變化，并與新鮮亞麻油進(jìn)行對比分析，以便評估微膠囊包埋亞麻油的作用。

1.3.6 亞麻油微膠囊涂膜液的制備、涂膜處理及冷藏

將一定質(zhì)量比的玉米淀粉、甘油與蒸餾水加入容器中，攪拌混合均勻，在85 ℃的水浴鍋中邊加熱邊不斷攪拌處理25 min；冷卻到室溫后，加入亞麻油微膠囊至最終濃度為4%，40 ℃攪拌50 min，備用。

將雞肉分成兩組，即對照組和處理組。對照組：將雞肉浸入不含亞麻油微膠囊的玉米淀粉、甘油與蒸餾水質(zhì)量比4∶1∶100 涂液中1 min，取出瀝干備用；處理組：將雞肉浸入含亞麻油微膠囊的玉米淀粉、甘油與蒸餾水質(zhì)量比4∶1∶100 涂液中1 min，取出瀝干備用。將兩組雞肉放入冷庫中，在4 ℃中冷藏8 d，每2 d 取樣測試。

1.3.7 肉品質(zhì)分析

肉色澤參考文獻(xiàn)[17]的方法測定，肉的嫩度（剪切力）和總揮發(fā)性鹽基氮（total volatile base nitrogen，TVB-N）值參考文獻(xiàn)[18]的方法測定，肉的pH 值參考文獻(xiàn)的方法[19]測定，肉中菌落總數(shù)參考文獻(xiàn)[20]的方法測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Origin 9.0 軟件進(jìn)行試驗(yàn)圖表繪制，采用Design-Expert 8.0.6 統(tǒng)計軟件進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素分析結(jié)果

固形物濃度、阿拉伯膠與β-環(huán)糊精質(zhì)量比、壁材與芯材質(zhì)量比、攪拌時間和進(jìn)風(fēng)溫度對亞麻油包埋率的影響見圖1。

圖1 5 個單因素對亞麻油包埋率的影響Fig.1 Effect of five single factors on the embedding rate of linseed oil

由圖1a 可知，隨著固形物濃度的增加，包埋率先增加后降低，在固形物濃度為25% 時，包埋率達(dá)到最大值（96.48±8.82）%之后，包埋率開始降低。綜合考慮，試驗(yàn)選擇固形物濃度20% 至30% 為最適取值。由圖1b 可知，隨著阿拉伯膠與β-環(huán)糊精質(zhì)量比的增加，包埋率先增加，在阿拉伯膠與β-環(huán)糊精質(zhì)量比為6∶1 時，包埋率達(dá)到最大值（97.11±9.47）%，之后包埋率開始降低。綜合考慮，試驗(yàn)選擇阿拉伯膠與β-環(huán)糊精質(zhì)量比5∶1 至7∶1 為最適取值。由圖1c 可知，隨著壁材與芯材質(zhì)量比值的增加，包埋率起先增加，在壁材與芯材質(zhì)量比值為5∶1 時，包埋率達(dá)到最大值（96.29±10.08）%，之后包埋率不再明顯增加。綜合考慮，試驗(yàn)選擇壁材與芯材質(zhì)量比4∶1 至6∶1 為最適取值。由圖1d可知，隨著攪拌時間的延長，包埋率持續(xù)增加，在攪拌時間為35 min 時，包埋率達(dá)到最大值（95.71±9.15）%，之后包埋率不再明顯增加。綜合考慮，試驗(yàn)選擇攪拌時間30～40 min 為最適取值。由圖1e 可知，隨著進(jìn)風(fēng)溫度的增加，包埋率先增加，在進(jìn)風(fēng)溫度為190 ℃時，包埋率達(dá)到最大值（97.35±8.90）%，之后包埋率開始下降。而在進(jìn)風(fēng)溫度為160～180 ℃時，微膠囊包埋油中亞麻酸含量維持在最大值范圍（59.53±5.55）%～（59.43±6.72）%，后隨溫度增加，亞麻酸含量開始降低。綜合考慮，試驗(yàn)選擇進(jìn)風(fēng)溫度170～190 ℃為最適取值。

2.2 響應(yīng)面分析

2.2.1 響應(yīng)面優(yōu)化方案及分析

響應(yīng)面優(yōu)化方案及試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)測定結(jié)果Table 2 Determination results of response surface test

2.2.2 模型方程的建立及顯著性試驗(yàn)

響應(yīng)面回歸系數(shù)模型及方差分析結(jié)果見表3。

表3 響應(yīng)面回歸系數(shù)模型及方差分析Table 3 Response surface regression coefficient model and variance analysis

使用Design-Expert V8.0.6 軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化分析，獲得模擬方程：包埋率/%=96.86+3.06A+0.65B+0.48C+3.10D+3.19E-0.030AB+0.32AC+0.26AD+0.13AE-0.030BC+0.32BD+0.055BE-0.34CD-0.25CE-0.11DE-5.57A2-3.52B2-3.18C2-4.91D2-5.34E2。回歸方程方差分析計算結(jié)果表明，該優(yōu)化模型極顯著（P＜0.000 1），失擬項(xiàng)（P=0.289 1＞0.05）不顯著，表明該模型有效[21]。試驗(yàn)?zāi)Ｐ痛_定系數(shù)R2=98.58%，表明亞麻油微膠囊包埋率的變化有98.58%來自于選擇因素，調(diào)整確定系數(shù)R2Adj=97.44%，表明97.44% 的微膠囊亞麻油包埋率的響應(yīng)值變化能用模型來解釋。該模型試驗(yàn)測量值與預(yù)測值間有良好的擬合性，能用于微膠囊亞麻油的包埋工藝試驗(yàn)與預(yù)測[22]。分析還表明，一次項(xiàng)A（固形物濃度）、B（攪拌時間）、C（壁材與芯材質(zhì)量比）、D（阿拉伯膠與β-環(huán)糊精質(zhì)量比）、E（進(jìn)風(fēng)溫度）對亞麻油包埋率影響極顯著（P＜0.01），順序?yàn)镋＞D＞A＞C＞B。

2.2.3 微膠囊包埋最佳工藝驗(yàn)證

采用Design Expert 8.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，獲得亞麻油微膠囊理論最優(yōu)參數(shù)：進(jìn)風(fēng)溫度179 ℃、阿拉伯膠與β-環(huán)糊精質(zhì)量比6∶1、固形物濃度26%、攪拌時間36 min、壁材與芯材質(zhì)量比5∶1。在此工藝條件下亞麻油微膠囊包埋率的理論值為97.00%，實(shí)際值為97.82%，表明此工藝可行。

2.3 微膠囊包埋亞麻油的作用評估

微膠囊中的亞麻油色譜分析見圖2。

圖2 微膠囊中的亞麻油色譜分析Fig.2 Chromatographic analysis of embedded linseed oil in microcapsules

由圖2 可知，經(jīng)50 ℃溫度下貯藏15 d，包埋亞麻油中的主要成分是棕櫚酸（4.9381）、棕櫚酸（0.0722）、硬脂酸（2.8940）、油酸（16.8061）、亞油酸（15.1281）、亞麻酸（59.4678）。

新鮮亞麻油色譜分析見圖3。

圖3 新鮮亞麻油色譜分析Fig.3 Chromatographic analysis of fresh linseed oil

由圖3 可知，新鮮亞麻油中的主要成分是棕櫚酸（4.9728）、棕櫚油酸（0.0833）、硬脂酸（2.8704）、油酸（16.9356）、亞油酸（15.2622）、亞麻酸（59.3599）。對比分析能看出，兩份樣品的主要成分沒有明顯變化。這表明微膠囊包埋亞麻油能夠?qū)A藏油的品質(zhì)起到穩(wěn)定作用。

2.4 亞麻油微膠囊復(fù)合膜對冷藏雞肉品質(zhì)的影響

色澤是雞肉的品質(zhì)特性之一。還原狀態(tài)的肌紅蛋白呈現(xiàn)紫紅色，氧合肌紅蛋白呈現(xiàn)亮紅色，高鐵肌紅蛋白呈褐色[25]。亞麻油微膠囊復(fù)合膜處理對冷藏雞肉色澤的影響見表4。

表4 亞麻油微膠囊復(fù)合膜處理對冷藏雞肉色澤的影響Table 4 Effect of linseed oil microcapsule composite film on the color of frozen chicken meat

由表4 可知，兩組的亮度值均隨時間的延長持續(xù)上升，在第6 天達(dá)到最高，之后開始降低；與對照組相比，亞麻油微膠囊復(fù)合膜處理的冷藏雞肉亮度值在各時間點(diǎn)均較高，在第6、8 天差異顯著（P＜0.05），亞麻油微膠囊復(fù)合膜處理可以較好地抑止冷藏雞肉顏色的變化。兩組的紅度值均隨時間的延長持續(xù)降低，與對照組相比，亞麻油微膠囊復(fù)合膜處理的冷藏雞肉紅度值在各時間點(diǎn)均較高，在第4、6、8 天差異顯著（P＜0.05），表明亞麻油微膠囊復(fù)合膜處理能夠較好地阻止肌紅蛋白被氧化成高鐵肌紅蛋白。兩組的黃度值均隨時間的延長持續(xù)增加，與對照組相比，亞麻油微膠囊復(fù)合膜處理的冷藏雞肉黃度值在各時間點(diǎn)均較低，在第6、8 天差異顯著（P＜0.05），表明亞麻油微膠囊復(fù)合膜處理組冷藏雞肉脂肪沒有產(chǎn)生劇烈氧化反應(yīng)，這可能與亞麻酸的抗氧化作用有關(guān)[7-8]。

剪切力是反映肉質(zhì)品質(zhì)的特性之一，肉的剪切力越高，肉的嫩度越低，反之，肉的嫩度越高[26]。亞麻油微膠囊復(fù)合膜處理對冷藏雞肉剪切力的影響見圖4。

圖4 亞麻油微膠囊復(fù)合膜處理對冷藏雞肉剪切力的影響Fig.4 Effect of linseed oil microcapsule composite film treatment on the shear stress of frozen chicken

由圖4 可知，兩組雞肉的剪切力在0～4 d 均隨時間的延長持續(xù)上升，在第4 天達(dá)到最高，之后開始降低；與對照組相比，亞麻油微膠囊復(fù)合膜處理的冷藏雞肉剪切力在各時間點(diǎn)均較低，在第4、6、8 天時，差異顯著（P＜0.05）。這表明亞麻油微膠囊復(fù)合膜處理能較好地維持冷藏雞肉的嫩度，其主要原因可能是亞麻油微膠囊復(fù)合膜處理控制了雞肉貯藏期間水分的散失，維持了肉的嫩度。

亞麻油微膠囊復(fù)合膜處理對冷藏雞肉pH 值的影響見圖5。

圖5 亞麻油微膠囊復(fù)合膜處理對冷藏雞肉pH 值的影響Fig.5 Effect of linseed oil microcapsule composite film treatment on the pH of frozen chicken

由圖5 可知，兩組雞肉的pH 值均隨時間的延長持續(xù)上升；與對照組相比，亞麻油微膠囊復(fù)合膜處理的冷藏雞肉pH 值在各時間點(diǎn)均較低，在第6、8 天時差異顯著（P＜0.05）。肉品pH 值是肉新鮮度的重要反映指標(biāo)，通常一級新鮮肉的pH 值為5.8 至6.2、二級新鮮肉的pH 值為6.3 至6.6、變質(zhì)肉的pH 值大于6.7[27]。在第8 天，處理組雞肉的pH 值為6.25±0.18，肉質(zhì)仍具有較好新鮮度。宰后的雞肉在貯藏期間，細(xì)菌酶使雞肉蛋白質(zhì)分解為氨和胺類等堿性物質(zhì)，導(dǎo)致肉pH 值升高[28]。亞麻油微膠囊復(fù)合膜處理降低了細(xì)菌酶的活力，抑制肉pH 值升高。

亞麻油微膠囊復(fù)合膜處理對冷藏雞肉TVB-N 值的影響見圖6。

圖6 亞麻油微膠囊復(fù)合膜處理對冷藏雞肉TVB-N 值的影響Fig.6 Effect of linseed oil microcapsule composite film treatment on the TVB-N of frozen chicken

由圖6 可知，兩組雞肉的TVB-N 值均隨時間的延長持續(xù)上升；與對照組相比，亞麻油微膠囊復(fù)合膜處理的冷藏雞肉TVB-N 值在各時間點(diǎn)均較低，在第4、6、8 天時差異顯著（P＜0.05）。第8 天處理組的雞肉TVB-N值為（13.76±0.95）mg/100 g，低于禽產(chǎn)品中揮發(fā)性鹽基氮值（TVB-N 值）的限量（15 mg/100 g）[29]，表明涂膜能夠延緩微生物分解雞肉蛋白質(zhì)的速度。在雞肉自身酶或部分腐敗微生物所分泌的胞外酶的作用下，蛋白質(zhì)降解為氨及胺類物質(zhì)。本試驗(yàn)中，隨著貯藏時間的延長，雞肉中的蛋白質(zhì)在酶的作用下發(fā)生分解，導(dǎo)致肉中胺類物質(zhì)的含量增加。亞麻油微膠囊復(fù)合膜處理降低了雞肉中酶與膜外氧氣的接觸，降低了酶的活力，亞麻酸的抗菌特性使腐敗微生物的作用減弱，肉的TVB-N值較低。

亞麻油微膠囊復(fù)合膜處理對冷藏雞肉菌落總數(shù)的影響見圖7。

圖7 亞麻油微膠囊復(fù)合膜處理對冷藏雞肉中菌落總數(shù)的影響Fig.7 Effect of linseed oil microcapsule composite film treatment on the total bacterial count of frozen chicken

由圖7 可知，兩組雞肉的菌落總數(shù)均隨時間的延長持續(xù)增加；與對照組相比，亞麻油微膠囊復(fù)合膜處理的冷藏雞肉菌數(shù)總數(shù)在各時間點(diǎn)均較低，在第6、8 天時差異顯著（P＜0.05）。在第8 天，處理組雞肉中菌落總數(shù)為（8.58±0.56）×105CFU/g，雞肉仍能食用[30]。這可能與亞麻酸的抗菌作用有關(guān)[9-11]。

3 結(jié)論

采用噴霧干燥包埋法以阿拉伯膠、β-環(huán)糊精為壁材制備亞麻油微膠囊。通過研究固形物濃度、阿拉伯膠與β-環(huán)糊精質(zhì)量比、壁材與芯材質(zhì)量比、攪拌時間、進(jìn)風(fēng)溫度對亞麻油微膠囊包埋率的影響，設(shè)計響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化微膠囊制備工藝，發(fā)現(xiàn)5 個因素均對微膠囊包埋率有顯著影響，在進(jìn)風(fēng)溫度179 ℃、阿拉伯膠與β-環(huán)糊精質(zhì)量比6∶1、固形物濃度26%、攪拌時間36 min、壁材與芯材質(zhì)量比5∶1 條件下，亞麻油微膠囊包埋率為97.82%。通過高溫貯藏試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)50 ℃貯藏15 d 后，被包埋的亞麻油中的主要成分與新鮮油樣品相比沒有明顯變化，這表明微膠囊包埋亞麻油是有效和實(shí)用的工藝技術(shù)。另外，冷藏試驗(yàn)表明，亞麻油微膠囊復(fù)合液涂膜處理能夠較好地維持雞肉的新鮮品質(zhì)，這與亞麻油的抗菌和涂膜的屏障作用有關(guān)。