陳春容，王卉*，白燕

海南熱帶海洋學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院（三亞 572022）

魚(yú)油中含有多種不飽和脂肪酸，具有預(yù)防和減少心腦血管疾病、抗炎抗過(guò)敏、增強(qiáng)免疫力、改善視力等功效，被廣泛應(yīng)用到食品、保健品、藥品中，具有很好的開(kāi)發(fā)利用前景[1-2]。但魚(yú)油易氧化變質(zhì)，所產(chǎn)生的自由基會(huì)引起人體多種疾病。把魚(yú)油微膠囊化可以減少環(huán)境因素對(duì)魚(yú)油氧化的影響，屏蔽魚(yú)油的腥味，并能使魚(yú)油均勻添加到食品中[3-4]。魚(yú)油微膠囊使用的包埋壁材主要為天然大分子，如多糖、蛋白質(zhì)等，但這些壁材存在機(jī)械性能和耐溫耐濕性較差的缺點(diǎn)，干燥時(shí)易破裂，造成包埋率降低。納米蒙脫土（MMT）具有超大的比表面積，機(jī)械強(qiáng)度高，能有效改進(jìn)天然高分子材料的機(jī)械強(qiáng)度和耐濕耐溫性[5-6]，在制藥領(lǐng)域常用于藥物的緩釋?zhuān)虼耸且环N非常好的微膠囊壁材改良劑。試驗(yàn)以麥芽糊精與阿拉伯膠為壁材，加入一定量的納米蒙脫土，研究噴霧干燥法制備魚(yú)油微膠囊的工藝條件，分析微膠囊在高溫高濕條件下的貯藏穩(wěn)定性，為魚(yú)油微膠囊在食品中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

魚(yú)油（70% DHA/EPA，陜西鳳棲梧生物科技有限公司）；麥芽糊精、阿拉伯膠（阿拉?。患{米蒙脫土（浙江豐虹新材料股份有限公司）；其他化學(xué)試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

SD-Basic噴霧干燥儀[嘉盛（香港）科技有限公司]；HWS-26超級(jí)恒溫水浴槽（金力永磁壇市盛藍(lán)儀器制造有限公司）；JY99-IIDN高速分散器（寧波新芝生物科技股份有限公司）；SB-800D超聲波清洗機(jī)（寧波新芝生物科技股份有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 魚(yú)油微膠囊的制備工藝

將納米蒙脫土加入去離子水中，超聲10 min，再于80 ℃攪拌2 h，冷卻備用。將麥芽糊精與阿拉伯膠（2.5∶1，W/W）與蒸餾水混合，在60 ℃恒溫水浴中加熱攪拌直至完全溶解，在其中加入納米蒙脫土溶液，攪拌均勻，形成混合溶液。向混合溶液中加入魚(yú)油，用高速分散機(jī)以5 000 r/min的轉(zhuǎn)速均質(zhì)5 min，形成均勻乳化液。將乳化液噴霧干燥，選用直徑為0.5 mm的霧化噴嘴，樣品流量5 mL/min，出口溫度120℃，得到的魚(yú)油微膠囊置于干燥器內(nèi)保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 魚(yú)油微膠囊單因素試驗(yàn)

1.3.2.1 不同納米蒙脫土含量對(duì)魚(yú)油微膠囊包埋效果的影響

選取固形物含量20%、芯壁比1∶2、噴霧干燥機(jī)進(jìn)口溫度190 ℃，納米蒙脫土在壁材中含量設(shè)置為0，2%，4%，6%和8%，制備魚(yú)油微膠囊。

1.3.2.2 不同固形物含量對(duì)魚(yú)油微膠囊包埋效果的影響

選取納米蒙脫土含量4%、芯壁比1∶2、噴霧干燥機(jī)進(jìn)口溫度190 ℃，固形物含量設(shè)置為12%，16%，20%，24%和28%，制備魚(yú)油微膠囊。

1.3.2.3 不同芯壁比對(duì)魚(yú)油微膠囊包埋效果的影響

選取納米蒙脫土含量4%、固形物含量20%、噴霧干燥機(jī)進(jìn)口溫度190 ℃，芯壁比設(shè)置為1∶1，1∶1.5，1∶2，1∶2.5和1∶3，制備魚(yú)油微膠囊。

1.3.2.4 不同進(jìn)口溫度對(duì)魚(yú)油微膠囊包埋效果的影響

選取納米蒙脫土含量4%、固形物含量20%、芯壁比1∶2，噴霧干燥機(jī)進(jìn)口溫度設(shè)置為160，170，180，190和200 ℃，制備魚(yú)油微膠囊。

1.3.3 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用表1的L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表，對(duì)納米蒙脫土含量、固形物含量、芯壁比、進(jìn)口溫度4個(gè)因素在3個(gè)水平進(jìn)行工藝優(yōu)化。

表1 正交試驗(yàn)水平表

1.3.4 包埋率的測(cè)定

1) 魚(yú)油微膠囊表面油的測(cè)定

2) 魚(yú)油微膠囊總油的測(cè)定

稱(chēng)取質(zhì)量m1（g）的魚(yú)油微膠囊放于錐形瓶中，先加20 mL熱水，溶解樣品后，再加40 mL石油醚-乙醇（1∶1，V/V）混合液進(jìn)行充分萃取，并重復(fù)萃取2次，最后將全部萃取液轉(zhuǎn)移到干燥至恒質(zhì)量m2（g）的圓底燒瓶之中，萃取液用水浴蒸發(fā)掉大部分溶劑之后，放在105 ℃下烘至質(zhì)量恒定m3（g）[7]。進(jìn)行3次平行試驗(yàn)?？傆秃堪词剑?）計(jì)算，包埋率按式（2）計(jì)算。

1.3.5 微膠囊基本指標(biāo)測(cè)定

水分含量測(cè)定：將微膠囊于真空干燥箱70 ℃烘干至恒重，水分含量由干燥前后的質(zhì)量算出[8]。

流動(dòng)性測(cè)定：采用休止角法[9]測(cè)定微膠囊粉末的流動(dòng)性，將微膠囊粉末倒入漏斗中，使粉末落到圓形培養(yǎng)皿中，向四周散開(kāi)堆積成圓錐體形，測(cè)量錐體高度h及錐體半徑r，該圓錐體與水平面的夾角為休止角θ，按式（3）計(jì)算。

1.3.6 魚(yú)油過(guò)氧化值（POV）的測(cè)定

參照GB/T 5009.227—2016[10]滴定法測(cè)定魚(yú)油過(guò)氧化值。

深化課程考試體系改革，實(shí)現(xiàn)考核方式向多樣化轉(zhuǎn)變，考核內(nèi)容向注重綜合能力考核轉(zhuǎn)變，成績(jī)?cè)u(píng)定由終結(jié)性評(píng)價(jià)向形成性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變。取消原有的“一考定成績(jī)”，推行形成性評(píng)價(jià)方案(見(jiàn)圖4)，提升評(píng)價(jià)的科學(xué)性和客觀性。將學(xué)生的線(xiàn)上學(xué)習(xí)情況、課堂參與情況、解決問(wèn)題能力、計(jì)算思維能力等納入學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)體系，更科學(xué)、客觀地衡量學(xué)生學(xué)習(xí)效果。在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)線(xiàn)上、線(xiàn)下的數(shù)據(jù)分析，把握學(xué)生整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，并及時(shí)反饋評(píng)價(jià)結(jié)果，使學(xué)生通過(guò)評(píng)價(jià)結(jié)果了解自己的不足，進(jìn)行及時(shí)、有效的改正。

1.3.6.1 不同濕度環(huán)境下的微膠囊貯藏的氧化性能測(cè)定

將樣品放入燒杯，置于干燥器中，干燥器的底部裝有硝酸鎂飽和溶液和氯化鈉飽和溶液，用于模擬50%和75%的濕度環(huán)境。每隔3 d分別從各個(gè)燒杯中取出樣品，測(cè)量過(guò)氧化值。

1.3.6.2 微膠囊在高溫情況下貯藏的氧化性測(cè)定

將樣品放入燒杯，置于60 ℃恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，每隔1 d分別從燒杯中取出樣品，測(cè)量過(guò)氧化值。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 不同納米蒙脫土含量對(duì)魚(yú)油微膠囊包埋效果的影響

圖1為不同納米蒙脫土含量對(duì)魚(yú)油微膠囊包埋效果的影響。隨著納米蒙脫土含量在壁材中逐漸增多，包埋率呈先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)含量在4%時(shí)，包埋效率達(dá)到最高，但含量超過(guò)4%后，包埋效率反而降低。這是由于納米蒙脫土能提高天然大分子囊壁的力學(xué)性能、阻隔能力和耐熱性[11]，更好包埋精油。適量的納米蒙脫土添加可以提高壁材的包埋性能，但是過(guò)量添加則會(huì)降低壁材的力學(xué)性能，導(dǎo)致包埋率降低。

圖1 不同納米蒙脫土含量對(duì)魚(yú)油微膠囊包埋效果的影響

2.1.2 不同固形物含量對(duì)魚(yú)油微膠囊包埋效果的影響

圖2為不同固形物含量對(duì)魚(yú)油微膠囊包埋效果的影響。隨著固形物含量的增加，微膠囊的包埋率呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，固形物含量在20%時(shí)，包埋率達(dá)最高。當(dāng)固形物含量較低時(shí)，由于水含量高，使微膠囊干燥的時(shí)間變長(zhǎng)，魚(yú)油易泄漏，但固形物含量增加到一定量時(shí)，乳液黏度變大，噴霧干燥時(shí)壁材成膜速度降低，不利于蒸發(fā)水分，造成魚(yú)油損失，使微膠囊包埋率降低[12]。

圖2 不同固形物含量對(duì)魚(yú)油微膠囊包埋效果的影響

2.1.3 不同芯壁比對(duì)魚(yú)油微膠囊包埋效果的影響

圖3是不同芯壁比對(duì)魚(yú)油微膠囊包埋效果的影響。包埋率隨著壁占比的增加而增大。這是由于當(dāng)壁占比太小時(shí)，魚(yú)油的量增多，就會(huì)造成壁材包埋不完整，使表面油含量增大，造成粉末微膠囊流動(dòng)性變差，微膠囊易粘著。若壁占比太大，雖然包埋率較高，但會(huì)使包埋的總油降低[13]。因此，綜合考慮，制備魚(yú)油微膠囊的最佳芯壁比為1∶2。

圖3 不同芯壁比對(duì)魚(yú)油微膠囊包埋效果的影響

2.1.4 不同進(jìn)口溫度對(duì)魚(yú)油微膠囊包埋效果的影響

圖4為進(jìn)口溫度對(duì)魚(yú)油微膠囊包埋效果的影響。包埋效率隨著進(jìn)口溫度的升高而增大，在190 ℃時(shí)達(dá)最高。噴霧干燥的進(jìn)口溫度過(guò)高會(huì)造成魚(yú)油微膠囊表面凹陷，進(jìn)口溫度過(guò)低會(huì)影響水分蒸發(fā)，造成包埋率降低，還會(huì)有粘壁現(xiàn)象[14]。

圖4 進(jìn)口溫度對(duì)魚(yú)油微膠囊包埋效果的影響

2.2 正交試驗(yàn)

由表2可得各因素的極差R的大小順序：D＞C＞A＞B，極差值越大，反映該因素影響越大，即影響微膠囊油包埋率最主要的因素是進(jìn)風(fēng)溫度，芯壁比次之，然后是納米蒙脫土含量，最后是固形物含量。比較各列k值，噴霧干燥最佳工藝參數(shù)為A2B3C3D1，即納米蒙脫土含量4%、固形物含量24%、芯壁比1∶2.5、進(jìn)口溫度180 ℃。以此工藝條件，進(jìn)行微膠囊驗(yàn)證試驗(yàn)，得到的微膠囊包埋率可達(dá)77.6%，說(shuō)明此最佳工藝參數(shù)制備的魚(yú)油微膠囊包埋率最大。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果表

2.3 魚(yú)油微膠囊基本指標(biāo)

依據(jù)制備魚(yú)油微膠囊的最佳工藝，用噴霧干燥分別制備含4%納米蒙脫土的魚(yú)油微膠囊和不含納米蒙脫土的魚(yú)油微膠囊，并進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表3。含4%納米蒙脫土的魚(yú)油微膠囊的水分含量、休止角、表面油含量均小于不含納米蒙脫土的魚(yú)油微膠囊，說(shuō)明含4%納米蒙脫土的魚(yú)油微膠囊具有更好的穩(wěn)定性，易于貯存，不易發(fā)霉結(jié)塊，流動(dòng)性好，并且納米蒙脫土能提高魚(yú)油微膠囊的總油含量，有利于壁材包埋魚(yú)油的效率。

表3 魚(yú)油微膠囊產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)價(jià)

2.4 不同濕度下魚(yú)油微膠囊的貯藏氧化性

圖5和圖6分別為在25 ℃、相對(duì)濕度75%和50%下魚(yú)油微膠囊過(guò)氧化值隨時(shí)間的變化。魚(yú)油微膠囊的過(guò)氧化值隨時(shí)間逐漸增加，在75%相對(duì)濕度環(huán)境下，過(guò)氧化值的增加速率比50%相對(duì)濕度要快，主要是由于天然壁材在較高濕度下更易吸水，使得壁材的孔隙增大，從而加快了被包埋魚(yú)油的氧化速度。添加4%納米蒙脫土的魚(yú)油微膠囊比未添加的氧化速率要慢，在75%相對(duì)濕度下存放30 d后，含4%納米蒙脫土的魚(yú)油微膠囊過(guò)氧化值為12.1%，而不添加納米蒙脫土的微膠囊過(guò)氧化值為14.3%，所以壁材中添加納米蒙脫土有利于減緩魚(yú)油微膠囊在較高濕度下的氧化。

圖5 75%濕度下魚(yú)油微膠囊過(guò)氧化值隨時(shí)間的變化

圖6 50%濕度下魚(yú)油微膠囊過(guò)氧化值隨時(shí)間的變化

2.5 高溫下微膠囊貯藏氧化性

圖7為在60 ℃下魚(yú)油微膠囊過(guò)氧化值隨時(shí)間的變化。在60 ℃下，魚(yú)油及魚(yú)油微膠囊都比在室溫下氧化得快，其中以未被包埋的魚(yú)油氧化速度最快，沒(méi)有添加納米蒙脫土的魚(yú)油微膠囊氧化速度次之，添加了4%含量納米蒙脫土的魚(yú)油微膠囊氧化速度最慢。結(jié)果說(shuō)明微膠囊對(duì)魚(yú)油具有一定的保護(hù)作用，壁材包裹住魚(yú)油，能有效地減少外界環(huán)境中氧氣、光照等因素對(duì)魚(yú)油的影響，使魚(yú)油的氧化速度下降，并且納米蒙脫土能增強(qiáng)壁材膜的致密性，提高膜的阻隔性，使氧氣在膜中受阻，從而降低所包埋魚(yú)油的氧化速率，延長(zhǎng)魚(yú)油的貨架期。

圖7 在60 ℃下魚(yú)油微膠囊過(guò)氧化值隨時(shí)間的變化

3 結(jié)論

研究在麥芽糊精與阿拉伯膠壁材中加入一定量的納米蒙脫土（MMT），采用噴霧干燥法制備魚(yú)油微膠囊的工藝條件，對(duì)魚(yú)油包埋率有影響的納米蒙脫土含量、固形物含量、芯壁比、噴霧干燥進(jìn)口溫度4個(gè)因素進(jìn)行考察和優(yōu)化，得到最佳的魚(yú)油微膠囊制備條件：納米蒙脫土含量4%、固形物含量24%、壁芯比1∶2.5、噴霧干燥進(jìn)口溫度180 ℃，該條件下魚(yú)油包埋率為77.6%。產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)價(jià)表明含4%納米蒙脫土的魚(yú)油微膠囊具有更好的穩(wěn)定性，易于貯存，不易發(fā)霉結(jié)塊，流動(dòng)性好，并且納米蒙脫土能提高魚(yú)油微膠囊的總油含量，有利于壁材包埋魚(yú)油的效率。分析魚(yú)油微膠囊在高溫高濕條件下的貯藏穩(wěn)定性，與未包埋的魚(yú)油相比，魚(yú)油微膠囊的氧化速度明顯減慢。壁材中添加納米蒙脫土有利于減緩魚(yú)油微膠囊在較高濕度和溫度下的氧化。