CN102742810A - 一种以大豆分离蛋白和壳聚糖为壁材的大蒜油微胶囊及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种以大豆分离蛋白和壳聚糖为壁材的大蒜油微胶囊及其制备方法和应用。将大豆分离蛋白、壳聚糖和大蒜油制成均一乳状液，大豆分离蛋白与壳聚糖的质量比为4:1，芯材与壁材的质量比为1:1-1:4；调节乳状液pH值到6.5，搅拌形成微胶囊悬浮液；再调节pH值到6.0，加入谷氨酰胺转氨酶，搅拌使微胶囊固化，水洗收集湿囊，经真空冷冻干燥得到固态微胶囊。本发明中采用的壳聚糖和大豆分离蛋白通过静电相互吸引作用结合包埋大蒜油，得到大蒜油微胶囊，既可以掩盖大蒜油的刺激性气味，还可以避免大蒜油中的烯丙基硫醚类化合物在食品加工过程中损失，从而可以提高大蒜油的稳定性；拓展大蒜油在食品工业中的应用。

Description

一种以大豆分离蛋白和壳聚糖为壁材的大蒜油微胶囊及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于微胶囊技术领域，具体涉及一种以大豆分离蛋白和壳聚糖为壁材的大蒜油微胶囊及其制备方法和应用。

背景技术

大蒜是深受人们喜爱的一种香辛料，已被广泛应用到调味料、肉制品等食品当中。大蒜的主要风味成分是含硫化合物，这些成分对热不稳定，在加工过程中极易分解而使大蒜失去其原本的辛辣味。大蒜油是从大蒜中提取出来的有效成分，除具有大蒜的辛辣味外，还具有抗菌消炎、提高机体免疫力、预防心血管***疾病、防癌抗癌和抗衰老等功效。由于大蒜油在水中的溶解度很低，且具有特殊的刺鼻辛辣味，另外大蒜油中所含的主要成分烯丙基硫醚类化合物不稳定，在加工和贮运过程中极易挥发且易受pH、光、热和氧的影响而变质，这些都极大地限制了其在食品工业中的应用。

目前市场上出售的大蒜风味食品，是将大蒜泥或大蒜油直接添加到原料中加工而成，但是大蒜中的含硫化合物会在贮藏和加工过程中发生变化或分解而失去所期望的风味和口感。如果能够将大蒜油通过微囊化技术转化为粉末状态，不仅可以掩盖其刺激性气味，而且可以显著提高大蒜油的贮藏稳定性，这对于扩大大蒜油在食品工业中的应用范围具有重要意义。

微胶囊技术已广泛用于维生素、油脂、色素和香辛料等的包埋，这些产品已被添加到奶粉、口香糖、速溶饮料等多种食品中，可以改变物态、保护敏感成分、控制风味释放、掩蔽不良风味及延缓食品腐败等。关于大蒜油胶囊制备工艺的研究有CN101804145A（一种大蒜油肠溶微丸胶囊及其制备方法）、CN1107341A（复方大蒜油胶囊及其生产方法）、CN1448129A（大蒜素和大蒜油环糊精衍生物包合物及其制备方法）等，但大多是应用于医药领域，而且只是将液态的大蒜油包覆起来，在一定程度上保护了大蒜油的有效成分和隔离了辛辣气味，但包覆原料也具有一定的毒性，不适于食品工业采用。因此，利用可食性原料来包埋大蒜油是目前研究的重点。

复凝聚法是一种重要的微胶囊化方法，它利用两种带不同电荷的聚电解质之间的静电相互作用而达到包埋芯材的目的。复凝聚形成的微胶囊囊膜致密，并可通过控制条件获得不同的缓释性能，因此复凝聚法同其它微胶囊技术相比具有明显的优势。复凝聚法已被用于香精、鱼油、维生素及防腐剂等的包埋。

壳聚糖是一种带正电的多糖，由于它自身具有很好的吸附性、成膜性和生物相容性，且无毒、无害、易于生物降解，已被广泛用于医药、食品、化妆品等的微囊化。大豆分离蛋白则是一种来源广泛、价格低廉的植物蛋白质，具有良好的乳化性、保水性、发泡性和凝胶性，已作为一种原料广泛应用于各类食品中。

目前有关于采用共混法制备大豆分离蛋白-壳聚糖复合可食膜的研究报道，此类可食膜主要应用于肉制品加工与保鲜、果蔬保鲜和食品包装等方面，较单一大豆分离蛋白膜和壳聚糖膜其抗拉强度、断裂伸长率等功能特性均明显提高。大豆分离蛋白在等电点（pH4.5-4.8）以上带负电，可与酸性条件下带正电荷的壳聚糖发生静电相互作用从而凝聚包覆在芯材周围实现微囊化。目前还没有发现采用大豆分离蛋白和壳聚糖作为壁材通过复凝聚法制备大蒜油微胶囊的研究报道。

发明内容

针对现有技术中大蒜油胶囊制备中遇到的上述问题，本发明提供了一种以大豆分离蛋白和壳聚糖为壁材的大蒜油微胶囊及其制备方法和应用。本发明采用大豆分离蛋白和壳聚糖作为微胶囊化壁材，大蒜油作为芯材，通过复凝聚法制备大蒜油微胶囊，以掩盖大蒜油的刺激性气味和提高大蒜油的稳定性。所述大蒜油微胶囊可作为调味料添加到肉制品、方便食品和调理食品等中，在加工过程中具有良好的稳定性，可弥补直接添加大蒜泥或大蒜油工艺的不足。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种以大豆分离蛋白和壳聚糖为壁材制备大蒜油微胶囊的方法，它包括以下步骤：

（1）制备大豆分离蛋白水溶液，以醋酸溶液为溶剂配制壳聚糖溶液；

（2）将大蒜油加入到大豆分离蛋白溶液中，然后与壳聚糖溶液混合，以大豆分离蛋白和壳聚糖为壁材，以大蒜油为芯材，保持大豆分离蛋白与壳聚糖的质量比为4:1、大豆分离蛋白与壳聚糖的总固形物浓度为0.5%-2.5%（w/v）、芯材与壁材的质量比为1:1-1:4，35-55℃下高速均质形成均一的乳状液，调节pH值到6.5并低速搅拌，大豆分离蛋白和壳聚糖发生复凝聚反应产生的复凝聚相包裹在大蒜油表面，形成微胶囊悬浮液；

（3）调节微胶囊悬浮液的pH值到6.0，以18.75U/克大豆分离蛋白的量加入谷氨酰胺转氨酶，低速搅拌固化1h，静置分层，过滤、水洗后收集湿囊，经真空冷冻干燥得到固态大蒜油微胶囊。

对上述技术方案的进一步改进：所述步骤（1）中将大豆分离蛋白悬浮于蒸馏水中，在50℃、500W超声功率下处理5min，5000r/min离心10min，去除不溶物，采用蒸馏水将上清液定容得到大豆分离蛋白水溶液；采用1%（w/v）的醋酸溶液配制壳聚糖溶液。

对上述技术方案的进一步改进：所述步骤（2）中的乳化条件指在4000-8000r/min下乳化5min。

对上述技术方案的进一步改进：所述步骤（2）中采用NaOH溶液调节乳状液pH值到6.5，所述步骤（3）中采用HCl溶液调节微胶囊悬浮液的pH值到6.0。

对上述技术方案的进一步改进：所述步骤（2）中微囊化时的低速搅拌指在100-200r/min下搅拌10min。

对上述技术方案的进一步改进：所述步骤（3）中谷氨酰胺转氨酶的比酶活为125U/g酶制剂。

对上述技术方案的进一步改进：所述步骤（3）在45℃、60r/min条件下搅拌固化微胶囊。

本发明还提供了以大豆分离蛋白和壳聚糖为壁材制备得到的大蒜油微胶囊。

本发明还提供了以大豆分离蛋白和壳聚糖为壁材制备得到的大蒜油微胶囊在制备大蒜风味食品中的应用。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

本发明采用大豆分离蛋白和壳聚糖作为复凝聚微胶囊化壁材。本发明利用超声波处理大豆分离蛋白，用来提高大豆分离蛋白的溶解性和乳化活性。大豆分离蛋白在等电点（pH4.5-4.8）以上带负电。壳聚糖在酸性条件下带正电，且具有良好的生物相容性和可降解性。二者都是无毒无害的、天然的、具有功能性的营养物质，通过静电相互吸引作用结合包埋大蒜油，得到了复凝聚大蒜油微胶囊，既可以掩盖大蒜油的刺激性气味，又可以避免大蒜油中的烯丙基硫醚类化合物在食品加工过程中的损失，从而可以提高大蒜油的稳定性；拓展大蒜油在食品工业中的应用，改善人们的生活。

本发明采用的谷氨酰胺转氨酶对大蒜油微胶囊进行固化，该酶可以很好地与蛋白质发生桥联作用，代替有毒的戊二醛来固化微胶囊，从而提高了微胶囊产品的可食用性，并可以延长产品的货架期。本发明制备了一种可食用的复凝聚大蒜油微胶囊，可替代大蒜泥和大蒜油作为调味料用于生产各种蒜味食品。

本发明还对大蒜油微胶囊在腊肠中的应用进行了研究，以分别添加大蒜泥和大蒜油的腊肠进行对照，感官评定结果证实添加大蒜油微胶囊的食品比添加大蒜泥、大蒜油的食品风味更好。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1为本发明中所用的大蒜油的形态示意图。

图2为本发明制得的大蒜油微胶囊的形态示意图。

图3为本发明的大豆分离蛋白-壳聚糖复凝聚法制备大蒜油微胶囊的工艺流程图。

图4为本发明的GC/MS分析大蒜油的总离子流图。

图5为本发明的GC/MS分析大蒜油微胶囊的总离子流图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

实施例1

本发明所述大蒜油微胶囊制备方法的生产工艺流程见图1，大豆分离蛋白和壳聚糖通过静电相互吸引而形成该微胶囊的壁材，大蒜油作为芯材。

首先制备大豆分离蛋白水溶液：将4g大豆分离蛋白悬浮在100mL蒸馏水中，在50℃、500W超声功率下处理5min，5000r/min离心10min，去除不溶物，采用蒸馏水将上清液定容到100mL，即得到2.67%（w/v）的大豆分离蛋白溶液。

再以1%（w/v）的醋酸溶液为溶剂配制2%（w/v）的壳聚糖溶液。

使用前用蒸馏水将2.67%的大豆分离蛋白溶液稀释到所需浓度，用1%（w/v）的醋酸溶液将2%（w/v）的壳聚糖溶液稀释到所需浓度。本实施例中将2.67%的大豆分离蛋白溶液稀释到0.8%（w/v），用1%（w/v）的醋酸溶液将2%（w/v）的壳聚糖溶液稀释到0.2%（w/v）。

将0.2g市售的大蒜油加入到40mL所述0.8%（w/v）的大豆分离蛋白溶液中，然后与40mL所述0.2%（w/v）的壳聚糖溶液混合，在45℃下以6000r/min搅拌5min形成均一的乳状液；随后滴加10%（w/v）的NaOH溶液调pH值到6.5，在45℃下以100r/min搅拌混合液10min形成微胶囊悬浮液；保持温度45℃，然后采用10%（w/v）的HCl溶液调节微胶囊悬浮液pH值到6.0，加入谷氨酰胺转氨酶6U，低速搅拌（60r/min左右）1h，使微胶囊固化，静置分层，过滤、水洗收集湿囊，经真空冷冻干燥得到固态大蒜油微胶囊。该工艺条件下大蒜油微胶囊的效率和产率分别为45.57%和32.58％。大蒜油微胶囊的效率和产率按下式计算：

实施例2

本实施例中将2.67%的大豆分离蛋白溶液稀释到2.4%（w/v），用1%（w/v）的醋酸溶液将2%（w/v）的壳聚糖溶液稀释到0.6%（w/v）。

分别将1.2g、0.6g和0.3g市售的大蒜油加入到3份40mL所述2.4%（w/v）的大豆分离蛋白溶液中，然后分别与3份40mL所述0.6%（w/v）的壳聚糖溶液混合，在45℃下以6000r/min搅拌混合液5min形成均一的乳状液；随后滴加10%（w/v）的NaOH溶液调pH值到6.5，在45℃下以100r/min搅拌10min形成微胶囊悬浮液；保持温度45℃，然后采用10%（w/v）的HCl溶液调节微胶囊悬浮液pH值到6.0，加入谷氨酰胺转氨酶18U，低速搅拌（60r/min左右）1h，使微胶囊固化，静置分层，过滤、水洗收集湿囊，经真空冷冻干燥得到固态微胶囊。该工艺条件下微胶囊效率和产率分别为58.11%和61.50%、69.20%和64.77%、49.75%和59.72%。

实施例3

本实施例中将2.67%的大豆分离蛋白溶液稀释到2.4%（w/v），用1%（w/v）的醋酸溶液将2%（w/v）的壳聚糖溶液稀释到0.6%（w/v）。

将0.6g市售的大蒜油加入到40mL所述2.4%（w/v）的大豆分离蛋白溶液中，然后与40mL所述0.6%（w/v）的壳聚糖溶液混合，共准备该混合液2份，在35℃下分别以4000和8000r/min搅拌混合液5min形成均一的乳状液，其它处理条件同实施例2。该工艺条件下微胶囊效率和产率分别为53.32%和58.83%、54.66%和58.38%。

实施例4

本实施例中将2.67%的大豆分离蛋白溶液稀释到2.4%（w/v），用1%（w/v）的醋酸溶液将2%（w/v）的壳聚糖溶液稀释到0.6%（w/v）。

将0.6g市售的大蒜油加入到40mL所述2.4%（w/v）的大豆分离蛋白溶液中，然后与40mL所述0.6%（w/v）的壳聚糖溶液混合，共准备该混合液2份，分别在35℃、55℃下以6000r/min搅拌混合液5min形成均一的乳状液，其它处理条件同实施例2。该工艺条件下微胶囊效率和产率分别为59.06%和52.92%、53.50%和53.38%。

实施例5

将1g市售的大蒜油加入到60mL所述2.67%（w/v）的大豆分离蛋白溶液中，然后与20mL所述2%（w/v）的壳聚糖溶液混合，在45℃下以6000r/min搅拌混合液5min形成均一的乳状液；随后滴加10%的NaOH（w/v）溶液调pH值到6.5，在45℃下以100r/min搅拌10min形成微胶囊悬浮液；保持温度45℃，采用10%的HCl（w/v）溶液调节微胶囊悬浮液pH值到6.0，加入谷氨酰胺转氨酶30U，低速搅拌（60r/min左右）1h，使微胶囊固化，静置分层，过滤、水洗收集湿囊，经真空冷冻干燥得到固态微胶囊。该工艺条件下微胶囊效率和产率分别为56.45%和50.66%。

将大蒜油和采用本发明制备方法制得的大蒜油微胶囊经过GC/MS分析，其主要成分变化如表1、图4和图5所示。结果发现包埋后的大蒜油的主要成分较未包埋大蒜油仅损失了甲基烯丙基二硫醚，保留了大蒜油中二烯丙基单硫醚、二烯丙基二硫醚、甲基-2-丙烯基三硫醚、二烯丙基三硫醚和二烯丙基四硫醚等主要有效成分。

表1大蒜油和大蒜油微胶囊主要成分的GC/MS分析结果

实施例6：大蒜油微胶囊作为调味料在腊肠制作中的应用

对大蒜油微胶囊进行腊肠应用性研究，以分别添加大蒜泥和大蒜油的腊肠作为对照，采用模糊数学法对感官评定结果进行分析，具体步骤如下：

将表2中的各种配料混合并搅拌均匀，采用手工灌肠，将灌好结扎后的湿肠放入温水中漂洗几次，洗去肠衣表面附着的浮油盐汁等污着物。水洗后的香肠日光下晒2～3d，然后放到通风良好的场所晾挂15d成熟。肉肠成熟后蒸10～15min，参考SB/T 102782002感官评定指标，采用模糊数学法对感官评定结果进行分析，结果显示添加了大蒜油微胶囊的腊肠具有典型的蒜香味，且蒜香柔和，入口时有大蒜辛辣味，爆发力强，其风味和口感明显优于添加大蒜泥和大蒜油的腊肠。这表明本发明中的大蒜油微胶囊可作为调味料添加到腊肠中，代替大蒜泥或大蒜油用于生产蒜味腊肠。

表2制作蒜味腊肠的配料（单位：克）

所述大蒜油微胶囊既可以掩盖原大蒜油的刺激性气味，又可以避免大蒜油有效成分的挥发，可作为调味料应用于肉类食品、方便食品和调理食品等，特别是应用于蒜味制品的腊肠中。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种以大豆分离蛋白和壳聚糖为壁材制备大蒜油微胶囊的方法，其特征在于它包括以下步骤：

（1）制备大豆分离蛋白水溶液，以醋酸溶液为溶剂配制壳聚糖溶液；

（2）将大蒜油加入到大豆分离蛋白溶液中，然后与壳聚糖溶液混合，以大豆分离蛋白和壳聚糖为壁材，以大蒜油为芯材，保持大豆分离蛋白与壳聚糖的质量比为4:1、大豆分离蛋白与壳聚糖的总固形物浓度为0.5%-2.5%（w/v）、芯材与壁材的质量比为1:1-1:4，35-55℃下高速均质形成均一的乳状液，调节pH值到6.5并低速搅拌，大豆分离蛋白和壳聚糖发生复凝聚反应产生的复凝聚相包裹在大蒜油表面，形成微胶囊悬浮液；

（3）调节微胶囊悬浮液的pH值到6.0，以18.75U/克大豆分离蛋白的量加入谷氨酰胺转氨酶，低速搅拌固化1h，静置分层，过滤、水洗后收集湿囊，经真空冷冻干燥得到固态大蒜油微胶囊。

2.根据权利要求1所述的一种以大豆分离蛋白和壳聚糖为壁材制备大蒜油微胶囊的方法，其特征在于所述步骤（1）中将大豆分离蛋白悬浮于蒸馏水中，在50℃、500W超声功率下处理5min，5000r/min离心10min，去除不溶物，用蒸馏水将上清液定容得到大豆分离蛋白水溶液；采用1%（w/v）的醋酸溶液配制壳聚糖溶液。

3.根据权利要求2所述的一种以大豆分离蛋白和壳聚糖为壁材制备大蒜油微胶囊的方法，其特征在于所述步骤（2）中形成乳状液的乳化条件指在4000-8000r/min下乳化5min。

4.根据权利要求1所述的一种以大豆分离蛋白和壳聚糖为壁材制备大蒜油微胶囊的方法，其特征在于所述步骤（2）中采用NaOH溶液调节乳状液pH值到6.5，所述步骤（3）中采用HCl溶液调节微胶囊悬浮液的pH值到6.0。

5.根据权利要求1所述的一种以大豆分离蛋白和壳聚糖为壁材制备大蒜油微胶囊的方法，其特征在于所述步骤（2）中微囊化时的低速搅拌指在100-200r/min下搅拌10min。

6.根据权利要求1所述的一种以大豆分离蛋白和壳聚糖为壁材制备大蒜油微胶囊的方法，其特征在于所述步骤（3）中谷氨酰胺转氨酶的比酶活为125U/g酶制剂。

7.根据权利要求1所述的一种以大豆分离蛋白和壳聚糖为壁材制备大蒜油微胶囊的方法，其特征在于所述步骤（3）在45℃、60 r/min条件下搅拌固化微胶囊。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种以大豆分离蛋白和壳聚糖为壁材制备得到的大蒜油微胶囊。

9.根据权利要求8所述的以大豆分离蛋白和壳聚糖为壁材制备得到的大蒜油微胶囊在制备大蒜风味食品中的应用。

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