食品功能成分的自组装及静电喷微胶囊包埋研究

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随着科技进步,生活水平提高,人们对食品提出更多的要求,食品不仅要营养,还要起到维持人体健康和减少疾病的作用。食品中的功能性成分如功能性油脂、维生素类、矿物质类、抗氧化剂类和活性肽类都与人们的生活和健康息息相关。但是这些功能成分在使用过程中存在一些问题,譬如稳定性差,对光、热、氧气等敏感,易氧化酸败产生有害物质,不易储存,有不良气味和色泽,易挥发,溶解性和分散性欠佳等问题,限制了其在食品工业中的生产及应用。采用微胶囊技术对功能性成分进行包埋可以很好地解决上述问题,拓展食品功能组分的应用。  本论文首先以异丙醇为溶剂,使壳聚糖与2-氯乙醇反应,合成水溶性的羟乙基壳聚糖,再以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)作为活化剂,将胆酸化学键合到羟乙基壳聚糖分子链上,制备得到两亲性胆酸化壳聚糖。采用傅里叶红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(H1-NMR)对合成的两亲性胆酸化壳聚糖的分子结构进行定性和定量分析。结果表明,胆酸被成功地引入壳聚糖分子链上,实验制备得到了胆酸取代度分别为1.46、3.41、5.84、8.92的两亲性胆酸化壳聚糖。采用芘荧光探针法测得胆酸取代度为8.92的两亲性胆酸化壳聚糖的临界聚集浓度(CAC)为0.36 mg/mL。利用超声法、搅拌法、溶剂法制备两亲性胆酸化壳聚糖微胶囊,分别包埋维生素A、尼生素和芦丁,通过动态光散射仪测定各微胶囊的粒径大小。测定结果显示,利用超声法制备的两亲性胆酸化壳聚糖空微胶囊平均粒径为68 nm,包埋维生素A的微胶囊平均粒径为241 nm,因此超声法效果最好;利用溶剂法制备的两亲性胆酸化壳聚糖空微胶囊平均粒径为68 nm,包埋尼生素的微胶囊平均粒径为246 nm,因此溶剂法效果最好;利用搅拌法制备的两亲性胆酸化壳聚糖空微胶囊平均粒径为35.42 nm,包埋芦丁的微胶囊平均粒径为103.68 nm。扫描电镜(SEM)照片显示,所制备的两亲性胆酸化壳聚糖微胶囊呈球形或类球形,粒径大小比较均匀。  其次,采用同轴静电喷雾法制备以玉米醇溶蛋白为壳、花生四烯酸为核的核-壳结构微胶囊,探讨了溶剂组成、玉米醇溶蛋白溶液浓度、核液流速、壳液流速、电压以及接收距离等静电喷条件对微胶囊形貌的影响;考察了玉米醇溶蛋白/花生四烯酸微胶囊的载油量和包埋率以及贮藏稳定性;研究了微胶囊添加到海绵蛋糕、曲奇饼干及巧克力中后对食品的影响,挖掘其在食品中的应用前景。  采用SEM对同轴静电喷雾法制备的以玉米醇溶蛋白为壳、花生四烯酸为核的核/壳结构微胶囊进行形貌表征,发现在纺丝温度为22±3℃、相对湿度为45±5%的条件下,以85%(w/w)乙醇/水溶液为溶剂,15%(w/w)的玉米醇溶蛋白溶液为纺丝液,纺丝电压20 kV,核液流速0.5 mL/h,壳液流速0.8 mL/h,接收距离15 cm时,同轴静电喷雾法制备的微胶囊呈规则、饱满的球形。采用FTIR对微胶囊进行结构表征,发现微胶囊中同时含有玉米醇溶蛋白和花生四烯酸。透射电镜(TEM)和激光共聚焦显微镜(CLSM)观察到微胶囊具有明显的核/壳结构,并且花生四烯酸均匀分布在微胶囊的内核中。利用紫外可见分光光度计测得微胶囊中花生四烯酸的载油量为88.7%,包埋率为38.4%。实验比较了微胶囊化花生四烯酸和未微胶囊花生四烯酸的储存稳定性,样品分别在4℃、室温和60℃贮藏30天后,利用比色法测定微胶囊化花生四烯酸和未微胶囊花生四烯酸过氧化值的变化。结果显示,其过氧化值均随贮藏时间的延长而呈上升趋势,未包埋的花生四烯酸过氧化值高于微胶囊化花生四烯酸的过氧化值,未包埋的花生四烯酸过氧化值随时间的延长上升趋势更显著,而微胶囊化花生四烯酸过氧化值呈现相对平缓的上升。这一结果充分证明了对花生四烯酸进行微胶囊化有助于提高其氧化稳定性和贮藏稳定性。将微胶囊样品添加到海绵蛋糕、曲奇饼干及巧克力中,感官评定、电子鼻及质构测定结果均表明,微胶囊的添加不会对食品原有的风味造成不良影响,具有强化食品的营养保健功效。
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