抗氧化微胶囊壁材的制备及其在微胶囊化鱼油中的应用

论文摘要

鱼油中富含二十二碳六烯酸（DHA）、二十碳五烯酸（EPA）等多不饱和脂肪酸,它们具有多种生理功能,预防心脑血管疾病,健脑益智,抑制炎症和增强人体免疫以及抗癌等功能。但是EPA和DHA具有高度不饱和性,对氧、光和热都极为敏感,使得鱼油非常容易氧化而丧失其生理功能和营养价值。将富含EPA和DHA的鱼油进行微胶囊化,从而与外界环境隔绝,防止其氧化变质,保持EPA和DHA的生理功能,掩饰鱼油的腥味,提高消费者可接受性,将鱼油粉末化,作为营养强化剂应用于各种食品中,扩大了鱼油的应用范围,提高鱼油的使用价值。本文由两种蛋白质酪蛋白、大豆分离蛋白分别与还原糖（葡萄糖:乳糖为1:1）反应的美拉德反应产物作为壁材,采用喷雾干燥法制备微胶囊化鱼油,研究了其制备配方和工艺以及贮存稳定性,进一步研究壁材的抗氧化性和理化性质,为微胶囊化鱼油的贮存稳定性提供理论基础。首先研究了不同的反应条件对酪蛋白、大豆分离蛋白与还原糖的美拉德反应产物的影响,提高反应起始pH有利于加快美拉德反应速度。随着反应时间的延长和反应物浓度的增加,美拉德反应产物的褐变程度加剧,反应产物的色泽变化明显,表现为a*值、b*值增大,L值减小,说明产物的褐变程度增加。通过测定两种美拉德反应产物的还原力、抗卵磷脂脂质体氧化能力及DPPH·、·OH的清除作用。结果表明,两种反应产物都呈现出较好的抗氧化能力,随着反应时间和反应物浓度的增加,美拉德反应产物的还原力先增加后减小,对DPPH·、·OH均具有清除作用,且清除作用随着反应时间的增加,清除能力增强,与反应物起始浓度呈量效关系。在相同的反应物浓度下,美拉德反应产物的抗氧化能力随着反应时间的增加而增强。在相同的反应时间下,由大豆分离蛋白与还原糖制备美拉德反应产物的还原力、对脂质体过氧化的抑制能力、自由基清除能力略低于酪蛋白与还原糖反应的美拉德反应产物。通过GC-MS初步分析美拉德反应产物的顶空挥发性组分,主要包括醇、酸、酯、醛、酮、酚以及其它杂环化合物等。其中,对美拉德反应产物抗氧化性贡献较大的化合物,主要是噻唑、呋喃和吡嗪等含S、N的杂环化合物和一些含羟基的化合物。随着美拉德反应的进行,反应产物的赖氨酸（Lys）、精氨酸（Arg）和脯氨酸（Pro）及一些疏水性的氨基酸的含量都有明显的增加。其中,最具美拉德反应产物活性的氨基酸残基主要是天冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu）、甘氨酸（Gly）、赖氨酸（Lys）和脯氨酸（Pro）。通过正交实验确定了以大豆分离蛋白与还原糖美拉德反应产物为壁材制备的微胶囊化鱼油的最佳微胶囊化工艺条件:反应时间为5h,反应温度为80℃,pH值为7.5,芯壁比为0.3（w/w）,微胶囊化效率为94.53 %,微胶囊化产率为96.97%,过氧化值（POV）为73.23 （meq/Kg）。以酪蛋白与还原糖美拉德反应产物为壁材制备微胶囊化鱼油产品的最佳工艺条件为美拉德反应时间为3h,反应温度为105℃,pH值为8.5,芯壁比为0.4（w/w）,微胶囊化效率和产率分别达到93.19%、87.56%,POV为46.21 （meq/Kg）。确定了喷雾干燥工艺条件:喷雾进风温度为180℃、均质压力为35 MPa、均质次数2次,微胶囊化产率、效率均达90%以上。SEM显示了美拉德反应产物为壁材包埋鱼油的微胶囊产品的表面结构,呈球形、表面有褶皱,但无缝隙和小孔,从而证明美拉德反应产物包埋鱼油具有较好的微胶囊化效率。差示扫描量热法分析了微胶囊产品的玻璃化转变温度,以酪蛋白与还原糖发生美拉德反应为壁材的鱼油微胶囊产品的玻璃化转化温度为33.24℃。以大豆分离蛋白与还原糖发生美拉德反应产物为壁材的鱼油微胶囊的玻璃化转变温度为43.07℃。玻璃化转变温度预示了微胶囊化鱼油的贮存温度。研究了温度对鱼油微胶囊贮存稳定性的影响。结果发现高温对产品的外观和芯材保留率均有很大的影响。通过与明胶和蔗糖复配的壁材制备的微胶囊化鱼油相比,以美拉德反应产物为壁材制备微胶囊鱼油产品贮存稳定性较差。这是由于壁材基质的致密度较差,透氧率和透湿率高引起的。通过添加0.12%果胶,改善了美拉德反应产物壁基质的通透性,有效地保护了芯材成分,过氧化值增加的速度明显下降,从而提高微胶囊化鱼油产品的贮存稳定性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 微胶囊技术概论
• 1.1.1 微胶囊的定义及微胶囊技术简介
• 1.1.2 微胶囊的结构
• 1.1.3 微胶囊的制备方法
• 1.2 微胶囊壁材的研究进展
• 1.3 微胶囊化鱼油壁材的研究进展
• 1.4 抗氧化微胶囊壁材的研究进展
• 1.5 本课题的立题背景和意义
• 1.6 本论文主要研究内容
• 第二章 抗氧化微胶囊壁材的制备及其抗氧化活性研究
• 2.1 前言
• 2.2 材料与设备
• 2.2.1 原料与试剂
• 2.2.2 主要仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 美拉德反应产物的制备
• 2.3.2 美拉德反应褐变程度的测定
• 2.3.3 色差测定
• 2.3.4 乳化活性的测定
• 2.3.5 乳化稳定性的测定
• 2.3.6 鱼油乳状液粒径分布的测定
• 2.3.7 美拉德反应产物还原能力的测定
• 2.3.8 美拉德反应产物在卵磷脂脂质体中抗氧化活性的测定
• 2.3.9 美拉德反应产物清除·OH 的测定
• 2.3.10 美拉德反应产物清除DPPH·的测定
• 2.3.11 美拉德反应产物的初步纯化
• 2.3.12 氨基酸组成分析
• 2.3.13 固相微萃取（SPME）分离
• 2.3.14 气质联用（GC-MS）分析
• 2.3.15 蛋白质主要成份的测定
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 大豆分离蛋白和酪蛋白的主要组成
• 2.4.2 pH 对美拉德反应的影响
• 2.4.3 反应时间对美拉德反应褐变程度的影响
• 2.4.4 美拉德反应产物的色泽变化
• 2.4.5 美拉德反应产物的乳化性质
• 2.4.6 美拉德反应产物制备鱼油乳状液的粒径分布
• 2.4.7 美拉德反应产物的还原力
• 2.4.8 美拉德反应产物在卵磷脂脂质体中的抗氧化活性
• 2.4.9 美拉德反应产物对·OH 的清除作用
• 2.4.10 美拉德反应产物清除DPPH·的作用
• 2.4.11 美拉德反应产物的氨基酸组成
• 2.4.12 美拉德反应产物的游离氨基酸组成
• 2.4.13 美拉德反应产物中挥发性化合物
• 2.5 本章小结
• 第三章 抗氧化微胶囊壁材在微胶囊化鱼油中的应用
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 仪器与设备
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 鱼油微胶囊的制备方法
• 3.3.2 鱼油微胶囊质量评定
• 3.3.3 鱼油微胶囊总油的测定
• 3.3.4 鱼油微胶囊表面油的测定
• 3.3.5 鱼油微胶囊的贮存稳定性
• 3.3.6 鱼油微胶囊的表面结构测定
• 3.3.7 鱼油微胶囊的差示量热扫描分析（DSC）
• 3.3.8 鱼油微胶囊的热重分析（TGA）
• 3.3.9 美拉德反应产物成膜工艺
• 3.3.10 膜厚度的测定
• 3.3.11 膜的透氧系数的测定
• 3.3.12 膜的透湿系数的测定
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 原料鱼油的理化性质
• 3.4.2 美拉德反应时间对微胶囊化效率和产率的影响
• 3.4.3 美拉德反应温度对微胶囊化效率和产率的影响
• 3.4.4 不同壁材配方对微胶囊化效率和产率的影响
• 3.4.5 美拉德反应时间、温度和芯壁比对微胶囊化鱼油品质的影响
• 3.4.6 以美拉德反应产物为壁材的鱼油微胶囊喷雾干燥工艺的确定
• 3.4.7 微胶囊化鱼油表面结构的观察
• 3.4.8 微胶囊化鱼油的热稳定性
• 3.4.9 微胶囊化鱼油的热重分析
• 3.4.10 微胶囊化鱼油的贮存稳定性
• 3.4.11 贮存温度对微胶囊化鱼油中POV 的影响
• 3.4.12 美拉德反应产物膜的通透性
• 3.4.13 微胶囊化鱼油配方的优化
• 3.5 本章小结
• 主要结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文