(吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院食品工程學(xué)院,吉林 吉林 132101)
蘋(píng)果含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分,蘋(píng)果多酚是蘋(píng)果中所含多元酚類物質(zhì)的通稱,是一種天然的抗氧化劑[1-2]。微膠囊技術(shù)是一種利用成膜材料把固體、液體或氣體包埋成具有功能性核殼結(jié)構(gòu)包合物的技術(shù)。所制備的包合物稱為微膠囊,微膠囊的粒徑通常在幾微米至上千微米,其中,內(nèi)部被包裹的物質(zhì)稱作芯材,叫客體分子,外部的包被材料稱作壁材,也叫主體分子,壁材一般為天然或合成高分子材料,芯材可以是液體、固體、也可是氣體,可以是一種或幾種物質(zhì)的混合物。作為一門(mén)新興技術(shù),已經(jīng)在食品、化工、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用[3-6]??剐缘矸塾捎谄湓谛∧c內(nèi)不被消化,故可以作為微膠囊的壁材用來(lái)包埋某些物質(zhì)而達(dá)到在特定位點(diǎn)釋放的目的。殼聚糖是由甲殼素脫去乙酞基而制得的天然高分子材料,都具有來(lái)源豐富、無(wú)毒、穩(wěn)定性和密封性好等特點(diǎn)。
蘋(píng)果核、硝酸鋁、亞硝酸鈉、氫氧化鈉、無(wú)水乙醇、二甲苯和生理鹽水。
721分光光度計(jì)(UV-721):青奧儀器有限公司;電子天平(BSA124S-CW):賽斯儀器有限公司;超聲波清洗機(jī)(KQ-100DE):昆山超聲儀器公司;離心機(jī)(TDL-4):浙江安亭儀器廠;萬(wàn)能粉碎機(jī)(FLB-200A):上海力博機(jī)械有限公司;恒溫干燥箱(DHG-9240A):宏遠(yuǎn)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。
1.3.1 工藝流程
工藝流程如圖1所示。
圖1 蘋(píng)果多酚微膠囊工藝流程圖
1.3.2 操作要點(diǎn)
(1)原料預(yù)處理。選取廢棄的蘋(píng)果果核,平鋪放于干燥溫度90~100 ℃的電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)烘干,待全干冷卻后經(jīng)粉碎機(jī)粉碎,篩分,過(guò)20目篩,得到蘋(píng)果粉末,備用。
(2)超聲波提取。準(zhǔn)確稱取3.00 g預(yù)處理后的蘋(píng)果粉末,加入不同濃度的乙醇溶液,按設(shè)定的不同超聲條件進(jìn)行超聲提取。
(3)離心。將超聲提取后的溶液,用離心機(jī)進(jìn)行離心,控制離心轉(zhuǎn)速4 000 r/min,離心時(shí)間10 min。
(4)濃縮。將離心后的上清液進(jìn)行濃縮,獲得蘋(píng)果多酚。
以微膠囊包埋率為指標(biāo),通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)考察殼聚糖添加量、玉米抗性淀粉添加量、攪拌時(shí)間、pH的影響,優(yōu)化了蘋(píng)果多酚微膠囊的制備條件。首先通過(guò)單因素試驗(yàn)確定最適條件,然后通過(guò)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)確定最佳提取條件。
①固定玉米抗性淀粉添加量1%,攪拌時(shí)間15 min,pH為7.0,考察殼聚糖的添加量(0.2%、0.4%、0.6%、0.8%和1.0%)蘋(píng)果多酚包埋率的影響。②固定殼聚糖的添加量0.6%,攪拌時(shí)間15 min,pH為7.0,考察玉米抗性淀粉添加量(0.2%、0.4%、0.6%、0.8%和1.0%)蘋(píng)果多酚包埋率的影響。③固定殼聚糖的添加量0.6%,玉米抗性淀粉添加量1%,pH為7.0,考察攪拌時(shí)間(5、10、15、20 min和25 min)蘋(píng)果多酚包埋率的影響。④固定殼聚糖的添加量0.6%,玉米抗性淀粉添加量1%,攪拌時(shí)間15 min,考察pH(6.0、6.5、7.0、7.5和8.0)蘋(píng)果多酚包埋率的影響。
綜合單因素篩選的試驗(yàn)結(jié)果,通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)考察殼聚糖添加量、玉米抗性淀粉添加量、攪拌時(shí)間、pH的影響,優(yōu)化了蘋(píng)果多酚微膠囊的制備條件。
單因素試驗(yàn)以水為溶解劑,在其他條件一致的情況下,分析殼聚糖添加量、玉米抗性淀粉添加量、攪拌時(shí)間、pH值對(duì)蘋(píng)果多酚包埋率的影響。
殼聚糖添加量對(duì)蘋(píng)果多酚包埋率影響如圖2所示。隨著體系中殼聚糖含量的增加,蘋(píng)果渣中多酚包埋率明顯提高,當(dāng)殼聚糖添加量達(dá)到0.6%時(shí),蘋(píng)果渣中蘋(píng)果多酚包埋率最多達(dá)到最高,隨著殼聚糖添加量持續(xù)增加,蘋(píng)果多酚的含量反而下降。因此在本研究中,選擇提取蘋(píng)果多酚的最佳殼聚糖添加量為0.6%。
圖2 殼聚糖的添加量對(duì)包埋率的影響圖
玉米抗性淀粉添加量對(duì)蘋(píng)果多酚包埋率影響如圖3所示,隨著體系中玉米抗性淀粉含量的增加,蘋(píng)果渣中多酚包埋率明顯提高,當(dāng)玉米抗性淀粉添加量達(dá)到0.4%時(shí)候,蘋(píng)果渣中蘋(píng)果多酚包埋率最多,隨著玉米抗性淀粉添加量持續(xù)增加,蘋(píng)果多酚的含量反而下降。因此在本研究中,選擇提取蘋(píng)果多酚的最佳玉米抗性淀粉添加量為0.4%。
圖3 玉米抗性淀粉添加量對(duì)包埋率的影響圖
攪拌時(shí)間對(duì)蘋(píng)果多酚包埋率影響如圖4所示,在提取過(guò)程中,前5 min提取時(shí)間隨時(shí)間增加而增加,隨著時(shí)間的延長(zhǎng)蘋(píng)果渣中蘋(píng)果多酚包埋率逐漸減小,攪拌時(shí)間太短蘋(píng)果多酚提取不充分,故包埋率低,攪拌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)蘋(píng)果多酚包埋率效果降低,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。因此在本研究中,選擇提取蘋(píng)果多酚的最佳攪拌時(shí)間為15 min。
圖4 攪拌時(shí)間對(duì)包埋率的影響圖
pH值對(duì)蘋(píng)果多酚包埋率影響如圖5所示。在提取過(guò)程中,pH值6.0的條件下包埋率較低,隨著pH值逐漸的升高,當(dāng)pH值達(dá)到7.0時(shí)蘋(píng)果多酚的包埋率達(dá)到最大值,再次升高呈現(xiàn)堿性條件時(shí)候,對(duì)蘋(píng)果多酚的包埋率產(chǎn)生了抑制,pH值越大抑制越強(qiáng)烈。因此在本研究中,選擇提取蘋(píng)果多酚的最佳pH值為7.0。
圖5 pH值對(duì)包埋率的影響圖
2.2.1 正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)
在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,按L9(34)正交試驗(yàn)表,研究殼聚糖添加量、玉米抗性淀粉添加量、攪拌時(shí)間、pH值4個(gè)主要因素對(duì)蘋(píng)果多酚包埋率的影響,從而確定提取蘋(píng)果多酚的最佳方案,正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
表1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的各因素與水平表
2.2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果表
根據(jù)表2正交試驗(yàn)和極差分析可知,影響蘋(píng)果多酚包埋率的主次因素C>B>A=D,即主要因素為攪拌時(shí)間,其次為殼聚糖添加量、玉米抗性淀粉添加量和pH值。玉米抗性淀粉添加量與pH對(duì)蘋(píng)果多酚包埋率的影響一致。蘋(píng)果多酚最佳包埋率的工藝參數(shù)為A2B2C3D3,為蘋(píng)果多酚的最佳提取工藝。
表2 L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表
采用超聲波-酶法提取蘋(píng)果多酚的過(guò)程中,通過(guò)選用殼聚糖添加量、玉米抗性淀粉添加量、攪拌時(shí)間、pH作為考察因素進(jìn)行單因素試驗(yàn),并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行正交試驗(yàn)。結(jié)果表明:影響蘋(píng)果多酚包埋率的主要因素為殼聚糖添加量,其次因素為玉米抗性淀粉添加量、攪拌時(shí)間和pH值,玉米抗性淀粉添加量和pH值對(duì)蘋(píng)果多酚包埋率的影響一致。從而確定蘋(píng)果多酚最佳提取工藝條件為A2B2C3D3,殼聚糖添加量為0.6%,玉米抗性淀粉添加量0.4%,攪拌時(shí)間20 min,pH值為7.5,在此條件下為蘋(píng)果多酚提取的最佳條件。
蘋(píng)果多酚微膠囊相比傳統(tǒng)多酚產(chǎn)品相比,采用微膠囊包埋技術(shù)可防止多酚本身被破壞,便于食品加工和保藏,還可達(dá)到緩釋的目的,符合食品研發(fā)趨勢(shì)和消費(fèi)者的要求。