微胶囊化粉末大豆油脂壁材及乳化剂的研究

微胶囊化粉末大豆油脂壁材及乳化剂的研究

富校轶　王英男　孙树坤

(国家大豆工程技术研究中心,哈尔滨　150086)

摘　要:通过对粉末油脂壁材乳化稳定性的研究,选择四组适合微胶囊化粉末油脂加工的壁材,并对乳化剂的H LB值及在各组壁材中的用量进行了研究。

关键词:微胶囊化;粉末油脂;壁材;乳化剂

中图分类号:TS565110212 文献标识码:B 文章编号:1009-2765(2005)02-0025-02

微胶囊化粉末油脂是以油脂作为芯材,选择合适的壁材,通过微胶囊化技术,将芯材包裹在壁材之中制成的一种新型固体油脂产品。它不仅保持了液态油脂的固有特性,又能弥补其不足,具有诸多的优良特性: (1)粉末油脂可以发挥油脂的功能特性;(2)粉末油脂受温度、水分等外界环境因素影响小;(3)粉末油脂可延长油脂的货架期;(4)粉末油脂改善了油脂的分散性,它对水的溶解性、乳化分散能力都很强;(5)粉末油脂易于与其它粉状原料混合,简化加工工序,为工业化生产操作带来方便;(6)粉末油脂可以改善食品的组织状态对于一贯不能使用油脂或难以使用油脂的食品,都可以很容易地使用粉末油脂。粉末油脂可广泛地应用在食品加工业,如速溶麦片、速溶咖啡、方便面及大量休闲食品,具有广阔的开发前景和巨大的市场潜力。

微胶囊化所用的壁材有很多,主要分为天然高分子化合物、纤维素衍生物、合成高分子化合物三大类。用来包裹油脂的壁材包括:阿拉伯胶、卡拉胶、黄原胶、C MC、明胶、琼脂、改性淀粉、大豆蛋白等成膜物及蔗糖、麦芽糊精、葡萄糖等填充物。本文主要研究各种壁材的乳化稳定性,并通过对添加的乳化剂的H LB值、添加量的研究,选择用于粉末大豆油脂生产的合适壁材及乳化剂。

1　材料与方法

1.1　实验材料

1.1.1　主要原料

蔗糖脂肪酸酯蔗糖酯S-15;分子蒸馏单甘酯G B1986-89;

食用级羧甲基纤维素钠FH6特高;黄原胶G B13886-92;

金龙鱼大豆色拉油G B7653;明胶化学纯;

阿拉伯树胶粉符合B1P1麦芽糊精;卡拉胶

1.1.2　仪器

分析天平PT—100型电热鼓风干燥箱101—I

旋转式粘度计ND J—79D喷雾干燥器bǔchi190

超级恒温水浴CS501型电热恒温水浴锅HHSH-2D

水份快速测定仪SC69—02型磁力加热搅拌器78—1型

1.2　方法

1.2.1　壁材的选择

通过对各种成膜物质乳化稳定性的测定,选取本实验所需的骨架物质,并从各类填充物中选择适合的填充物质。

乳化稳定性的测定方法是:将油、水、壁材混匀后,高速(10000rpm)分散3min,即得乳状液。取50ml乳化液置于50ml具塞量筒中,置于30℃的恒温水浴中5h读取游离水层的体积。

乳化液稳定性(%)=

乳化液总含水量(ml)-游离水量(ml)

乳化液总含水量(ml)

×100

1.2.2　乳化剂的研究

1.2.2.1　H LB值对乳化液稳定性的影响

选定蔗糖酯、单甘酯的质量比分别为10:0、9:1、8: 2、7:3、6:4,以乳化稳定性(5h测定)和粘度作为测定指标,确定乳化剂的最佳配比并得出乳化的最佳H LB值。

粘度的测定温度为30℃,从转子转动15s后读数。

1.2.2.2　乳化剂的添加量对乳化液稳定性的影响

测定乳化剂含量分别在015%

、1%、115%、2%、

3%、4%时乳化液的稳定性及粘度,并找出各种不同壁

材下,乳化稳定性达100%时乳化剂的最小添加量。

2　结果与讨论

2.1　壁材的确定

壁材是微胶囊的包裹材料。理想的喷雾干燥微胶

囊化的壁材应具有良好的成膜性,将油脂包裹在内部。

在芯材的外部形成网状结构的骨架物质在喷雾干燥前

以完全水合态吸附在油水接口上,喷雾干燥闪蒸脱水

时,此膜非常容易由于失水而产生不均衡收缩,以致膜

的稳定性(致密性与膜强度等)下降。如果存在一些填

充物质,诸如糊精、蔗糖,在喷雾干燥时,糊精会代替失

去的水分子而使骨架物质保持类似水合态时的稳定

性,减轻膜在喷雾干燥过程中的损坏,使油相分子在喷

雾干燥中渗出膜表面的几率大为减少。因此,壁材的

成份有两大类:一是填充物;一是骨架物质。

填充物中常见的是麦芽糊精、蔗糖、葡萄糖等。它

们三者的比较(见表1)。

表1麦芽糊精、蔗糖、葡萄糖的比较

项目麦芽糊精蔗糖葡萄糖

糖度无或略有甜味10060

溶解性速溶速溶速溶

价格(元)213021506140

乳化性略有无无

由上可见,糊精是填充物质中的最佳选择。

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5

2

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2005年　大豆通报　第2期富校轶等:微胶囊化粉末大豆油脂壁材及乳化剂的研究加工技术

图1　各种壁材的乳化稳定性

阿拉伯胶、卡拉胶、黄原胶、C MC 、明胶、琼脂、改性

淀粉等都是用来形成网状结构的骨架物质,

这些物质都具有乳化作用,因此在进行粉末油脂生产时,往往选择乳化稳定性高的壁材,以减少乳化剂的使用量。各种骨架物质的乳化稳定性(见图1)。由上图可以看出,C MC 的乳化稳定性最好,因此C MC 是最佳壁材之一,黄原胶、卡拉胶、琼脂、明胶、阿拉伯胶的乳化稳定性虽然略差,但相差不多,也列在本研究范围之内。变性淀粉的乳化稳定性最差。琼脂的乳化稳定性在016%左右有一个突变,主要是琼脂在浓度高于016%时,形成凝胶,因此乳化稳定性迅速升至100,但乳化液若成凝胶状态不利于喷雾干燥。卡拉胶在干燥形成壁膜时,易破壁使囊芯物质溢出影响包埋效果。因此,变性淀粉、琼脂和卡拉胶不作为本研究所使用的壁材。最终采用的四组壁材是Ⅰ:C MC 与麦芽糊精,Ⅱ:阿拉伯胶与麦芽糊精,Ⅲ:明胶与麦芽糊精,Ⅳ:黄原胶、大豆蛋白与麦芽糊精。2.2　乳化剂的确定2.2.1　H LB 值的确定

各种油脂由于化学结构的不同,它们与乳化剂的亲和性也各不相同。因此各种油脂在被乳化时,所需适应的H LB 值也不同。对乳化剂的选择也就十分必要。但通常一种乳化剂只对应一个H LB 值,无法满足任意油脂产品的H LB 值的需要。因此本课题通过采用单甘酯和蔗糖酯的复配来解决这一问题。H LB 值对大豆油乳化液稳定性及粘度的影响(见表2)。

表2H LB 值对乳化稳定性及粘度的影响

单甘酯:蔗糖酯

H LB 值乳化稳定性(%)

粘度(mPa ・s )

0:101510931

0461:913199712482:8121810010643:711179310704:6

1016

8818

60

由表2可以看出,当单甘酯与蔗糖酯的比为1:4,

即H LB 值为1218时,乳化稳定性最好,此时乳化液的粘度为64mPa ・s 。这说明在粘度较低的情况下,就可以得到稳定性良好的乳化液。2.2.2　乳化剂添加量的确定

在未加壁材的条件下,乳化剂添加量对乳化液稳定性的影响(见表3)。由表3可知,乳化剂含量大于

3%时,乳化稳定性最好,但乳化剂含量越高粘度也越大,从而影响喷雾效果。在乳化液制备中,壁材本身具有乳化稳定效果,因此比较未加壁材的情况,各种壁材所形成的乳化液中乳化剂的含量会相应减少(见图2)。

表3

乳化剂添加量对乳化液稳定性的影响

乳化剂添加量(%)

乳化稳定性

粘度(mPa ・s )

0158312171108516201159512292109817403101001043410

10010

52

注:乳化剂是质量比为1:4的单甘酯和蔗糖酯的混合乳化剂图2　各组乳化液乳化剂的添加量

各种壁材使乳化液乳化稳定性保持100%的最小乳化剂添加量,四组壁材的乳化剂添加量(以水100计)分别为015、110、210和215。通过验证实验证明此乳化剂添加量与适量壁材混合后,可以使乳化液稳定性达100%。因此上述资料为乳化剂的确定添加量。3　结论

本研究最终确定采用Ⅰ:C MC +麦芽糊精、Ⅱ:阿拉伯胶+麦芽糊精、Ⅲ:明胶+麦芽糊精、Ⅳ:黄元胶+大豆蛋白+麦芽糊精为微胶囊化油脂的壁材。

以蔗糖酯、单甘酯作为乳化剂,蔗糖酯与单甘酯的最佳比例为4:1,H LB 值为1218。

对于四组壁材乳化剂添加量最佳值分别为015%、110%、210%和215%。

参考文献

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收稿日期:2004-07-19

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62・加工技术富校轶等:微胶囊化粉末大豆油脂壁材及乳化剂的研究2005年　大豆通报　第2期