一種大蒜油微膠囊粉末的製備方法與流程
2024-04-04 04:20:05 3
本發明涉及大蒜產品的加工，更具體地說是涉及一種大蒜油微膠囊粉末的製備方法。
背景技術：
研究表明，大蒜的藥用價值主要在於它含有硫化合物，其中大蒜素的效力最強；大蒜素中的硫原子具有高度的活性，在外界環境的影響下能自發地轉變成多種有機硫化合物；這些有機硫化合物在物理的、化學的、生物的因素作用下，又可轉變成其他的含硫化合物，這一系列含硫化合物總稱為大蒜油。大蒜油通常可將原料大蒜經過搗碎後用水蒸氣蒸餾法或有機溶劑萃取等方法獲得，其主要成分是烯丙基硫醚類物質如二烯丙基二硫醚(dads)、二烯丙基三硫醚(dats)、二烯丙基硫醚、烯丙基甲基硫醚、烯丙基甲基二硫醚、烯丙基甲基三硫醚等。二烯丙基三硫化物是蒜辣素降解的主要產物，又名大蒜新素，其分子式為c6h10s3，黃色油狀液體，具有強烈的大蒜臭味，是大蒜油中的主要生物活性物質。
大蒜油具有抗菌殺菌、提高免疫和預防心腦血管疾病等優點，不僅可以作為一種調味品還可以作為保健品；但由於大蒜油為油狀，成分複雜，揮發性強，不溶於水，可溶於有機溶劑，對光、空氣及溫度較敏感，易於分解，因此難以儲存。此外，大蒜油的氣味也是許多消費者難以接受的。針對這些難題，已有研究者採取如下方式解決：
1.將大蒜油加植物油稀釋，用明膠製成膠丸。如：名稱為「ω-3脂肪酸-大蒜油膠囊及其製造方法」的中國專利申請(申請號為cn200610028983.5)公開的膠囊產品包括有膠丸和裝在膠丸內的油劑，其特徵在於每粒1000mg膠囊中含有的油劑重量百分比為：大蒜油10-20％、亞麻油35-55％、魚油30-50％、維生素e0.25-0.30％；該發明將大蒜油和ω-3不飽和脂肪酸相溶，製成膠囊作為一種保健品。又如名稱為「複方大蒜油膠囊及其生產方法」的中國專利申請(申請號為cn94108044.7)公開了將大蒜油製成大蒜油包結物，再把包結物與昆布、薏苡仁按一定配比、工藝製成保健藥品——複方大蒜油膠囊，其膠囊包容物為含有豐富大蒜油的非油狀液體——複方粉劑。以上文獻均為大蒜油在藥品和保健品方面的應用，且均為體積達釐米級的軟膠囊產品，對於大蒜油在食品加工方面的應用沒有涉及。
2.對大蒜油進行微膠囊化。微膠囊化又稱微膠囊造粒，是採用成膜材料(通稱囊材、壁材)將固體、液體或氣體等活性物質(通稱囊心、芯材)包合成的微小粒子的技術。微膠囊的粒徑一般在微米範圍，較大的在毫米範圍，較小的在納米範圍。對大蒜油進行微膠囊化具有以下幾個優點：1)可抑制揮發損失；2)保護敏感型成分；3)具有控制釋放作用；4)避免香精成分與食品成分反應；5)掩蓋不良氣味；6)增溶與改善乳化分散作用。
常用的微膠囊壁材可分為天然高分子材料和半合成或合成的高分子材料。其中，阿拉伯膠、海藻酸鹽、甲殼胺等天然高分子材料因其穩定、無毒、成膜性和成球性較好，是最常用的壁材材料；而蛋白質類的壁材，如大豆蛋白、玉米蛋白、乳清蛋白等具有乳化性質，能形成具有良好彈性的界面膜，且蛋白質本身也有營養價值，因此多用於包埋微生物等有生物活性的芯材。例如，名稱為「一種以大豆分離蛋白和殼聚糖為壁材的大蒜油微膠囊及其製備方法和應用」的中國專利申請(申請號為cn201210249889.8)公開了一種以大豆分離蛋白和殼聚糖為壁材的大蒜油微膠囊及其製備方法和應用，具體是將大豆分離蛋白、殼聚糖和大蒜油製成乳狀液，大豆分離蛋白與殼聚糖的質量比為4:1，芯材與壁材的質量比為1:1～1:4；調節乳狀液ph值到6.5，攪拌形成微膠囊懸浮液；再調節ph值到6.0，加入穀氨醯胺轉氨酶，攪拌使微膠囊固化，水洗收集溼囊，經真空冷凍乾燥得到固態微膠囊。該方法採用復凝聚法製備大蒜油微膠囊，缺點是工藝較為複雜，需要調節ph，且冷凍乾燥成本較高。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種以再生絲素蛋白和明膠為壁材原料，工藝耗時短、效率高、效果好的大蒜油微膠囊粉末的製備方法。
本發明大蒜油微膠囊粉末的製備方法，是將包括有大蒜油、微膠囊壁材、乳化劑在內的原料經包括乳化液配製、噴霧乾燥在內的步驟，得到具有微膠囊結構的粉末狀大蒜油；其中，所述微膠囊壁材，包括採用分子量為35～245kda的再生絲素蛋白與bloom值為150～190g的明膠以質量比6:4～4:6進行混合而得；所述乳化劑是採用包括hlb值為8.9的司盤20(分子式：c18h34o6)和hlb值為16.9的吐溫20在內的兩種乳化劑按質量比1:1～1:3進行混合復配而得的復配乳化劑；所述乳化液配製，是先將所述微膠囊壁材配製成壁材溶液，再加入大蒜油和所述復配乳化劑，然後在8000～12000r/min條件下均質乳化2～5min即得。
採用以上發明方案製備大蒜油微膠囊粉末，工藝簡單、成本低，生產得到的微膠囊產品的包埋率、產率、溶解率均較理想，儲存時長及儲存效果較優。
上述方案中的所述乳化液配製，優選採用如下具體工藝：先將所述微膠囊壁材原料加入去離子水中，在40～60℃加熱攪拌溶解，配置成質量濃度為10～15％的壁材溶液，再加入壁材溶液質量0.1～0.3％的所述復配乳化劑，加入壁材原料質量25～50％的大蒜油，經均質乳化而得。採用本方案，所得的微膠囊乳化液的乳化能力和乳化穩定性好，在噴霧乾燥前乳化液不會出現油水分離的現象，噴霧乾燥後所得的大蒜油微膠囊的包埋率和微膠囊化產率同時達到更優值；同時,採用本方案生產得到的大蒜油微膠囊產品在常溫常壓下的儲存時長及儲存效果更優。
上述方案中，所述噴霧乾燥的優選工藝是將配製得到的乳化液在進風溫度150～180℃、出風溫度80～90℃條件下進行，此時所得的微膠囊粉末水分含量最低，溶解性最好。
本發明大蒜油微膠囊粉末的製備方法中所用的微膠囊壁材原料再生絲素蛋白，可通過將經熱鹼脫膠的廢棄繭絲再經包括鹽溶、粗濾、超濾、乾燥在內的步驟製備而得；其中鹽溶步驟優選採用如下具體工藝：將經熱鹼脫膠得到的脫膠絲素蛋白投入混合鹽溶液，在85～100℃下加熱10～15min即得；所述混合鹽溶液優選採用3.5～4.5mol/l的氯化鈣的乙醇水溶液，其中乙醇水溶液中的乙醇體積佔比為20～40％。該混合鹽溶液的投入量可由所屬領域技術人員根據常識選擇，優選按每克脫膠絲素蛋白投入15ml～20ml混合鹽溶液。而超濾、乾燥步驟優選採用如下工藝：所述鹽溶步驟後得到的絲素蛋白溶液經粗濾後，採用5kda超濾脫鹽，然後進行噴霧乾燥。採用本工藝，絲素蛋白的溶解效率最高，所獲取的再生絲素蛋白分子量分布於35～245kda，且溶解性好，乳化性能佳。
相對於現有技術，本發明大蒜油微膠囊粉末的製備方法具有如下特點及優點：
1、採用再生絲素蛋白與明膠複合作為微膠囊包囊材料與大蒜油乳化及乾燥製備得到微膠囊粉末，產品生物相容性好，具有生物可降解性以及不易引起機體免疫反應等特點；
2、本發明方法通過精選的壁材原料及芯壁材比例，配合以精當的乳化、乾燥工藝，使噴霧乾燥前的乳液保持較好的穩定性，從而生產得到的大蒜油微膠囊產品的包埋率、產率、溶解率參數均較現有技術有明顯提升，實驗證實可在常溫常壓下較長時間儲存，同時，儲存效果較優；
3、本發明方法避免並解決了微膠囊製備現有技術易出現的如下問題：
1)顆粒過大或過小，產品的溶解分散性差；
2)包埋量大時，包埋率不高，芯材物質會吸附於微膠囊的表面，易引起氧化並揮發損失；
3)乾燥溫度過高造成高揮發性物質的損失和熱敏性物質的破壞或凍幹的高能耗問題；
4)微膠囊表面易出現微孔和縫隙，囊壁緻密性差，不能有效阻止氧氣侵入。
4、本發明方法生產工藝簡單、成本低、生產效率高，易於在工業生產中推廣使用。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步對本發明大蒜油微膠囊粉末的製備方法的具體技術方案進行闡述。應理解，這些實施例僅是用於說明本發明而不用於限制本發明的實施方式。
一、以再生絲素蛋白和明膠為壁材原料製備大蒜油微膠囊的方法實施例組1：
1、主要工藝：將大蒜油、微膠囊壁材、乳化劑等原料先經乳化液配製，再經噴霧乾燥，即得到具有微膠囊結構的粉末狀大蒜油；其中，所用微膠囊壁材是用分子量在35～245kda之間的再生絲素蛋白與bloom值在150～190g之間的明膠按質量比6:4～4:6進行混合而得；所用乳化劑為復配乳化劑，是採用司盤20(hlb值為8.9)和吐溫20(hlb值為16.9)兩種乳化劑按質量比1:1～1:3進行混合復配而得；
乳化液配製方法：先將所述微膠囊壁材配製成壁材溶液，再加入大蒜油和所述復配乳化劑，然後在8000～12000r/min條件下均質乳化2～5min即得；其中壁材溶液濃度、大蒜油和復配乳化劑的添加量，設計成在大蒜油微膠囊製備現有技術常規選值範圍內選用以形成不同的實施例；
乾燥工藝：可採用微膠囊粉末噴霧乾燥的常規工藝。
2、產品性能：
上述實施例製備得到的大蒜油微膠囊產品表面光混、緻密，偶有凹陷，平均包埋率為66.65％、微膠囊的平均產率為71.75％、微膠囊水分平均含量3.3％、平均溶解率94.0％，產品常溫常壓下儲藏21天時大蒜油的平均保留率為80.2％。
二、以再生絲素蛋白和明膠為壁材原料製備大蒜油微膠囊的方法實施例組2：
1、製備工藝：本實施例組的技術方案與實施例組1的基本相同，不同之處在於乳化液配製具體採用如下工藝：先將所述微膠囊壁材原料加入去離子水中，在40～60℃加熱攪拌溶解，配置成質量濃度為10～15％的溶液，再按壁材溶液質量的0.1％～0.3％加入所述復配乳化劑，按壁材原料質量的25～50％加入大蒜油(芯材原料)，然後在8000～12000r/min條件下均質乳化2～5min而得；而噴霧乾燥工藝是將配製得到的乳化液在進風溫度150～180℃，出風溫度80～90℃條件下進行。
2、產品性能：
上述實施例製備得到的大蒜油微膠囊產品的平均包埋率為83.0～85.5％、微膠囊的平均產率為86.5～88.5％、微膠囊水分平均含量3.2％、平均溶解率94.0％，產品常溫常壓下儲藏21天時大蒜油的平均保留率為88.2％。
三、以不同壁材原料及工藝製備大蒜油微膠囊的方法對比例及實驗數據分析：
(1)對比例組一：
製備工藝：本對比例組的技術方案與實施例組2的基本相同，不同之處在於各方案所採用的微膠囊壁材種類不同，即分別採用的是單一原料壁材如絲素蛋白、明膠、阿拉伯膠(屬現有技術)，以及複合壁材如絲素蛋白和明膠按質量比1:1混合、絲素蛋白和阿拉伯膠按質量比1：1混合、阿拉伯膠和麥芽糊精按質量比1:1.5混合、大豆分離蛋白和麥芽糊精按質量比1:1.5混合(後三種複合壁材及其配比亦屬現有技術)；同時，各方案均未使用乳化劑。相關實驗數據(註：均為平均數據)如下表一所示：
表一
上表數據表明，採用絲素蛋白和明膠按質量比1:1混合作為微膠囊壁材的方法其乳化能力、乳化穩定性、包埋率、微膠囊化產率、溶解率和產品儲藏63天時的大蒜油保留率等各項參數同時達到較高值，表明採用該方案製備大蒜油微膠囊對大蒜油的包埋效率較高，能對大蒜油起到較好的保護作用。
(2)對比例組二：
製備工藝：本對比例組的技術方案與實施例組2的基本相同，不同之處在於所用芯材/壁材的質量配比不同，且未使用乳化劑。相關實驗數據(註：均為平均數據)如下表二所示：
表二
上表數據表明，本發明採用芯材/壁材質量比為25～50％時，微膠囊乳化液穩定性較高，微膠囊的包埋率、微膠囊化產率最高。
(3)對比例組三：
主要工藝：本對比例組的技術方案與實施例組2的基本相同，不同之處在於所選用的復配乳化劑的質量配比存在差異，而各方案的芯材/壁材質量比均為50％。相關實驗數據(註：均為平均數據)如下表三所示：
表三
四、本發明中再生絲素蛋白製備方法的實施對比例及相應實驗數據分析：
本發明中所述微膠囊壁材原料的再生絲素蛋白製備方法的實施例：可通過將經熱鹼脫膠的廢棄繭絲包括經鹽溶、粗濾、超濾、乾燥在內的步驟製備而得；其中熱鹼脫膠、粗濾、超濾、乾燥可參照採用現有技術，而鹽溶採用如下工藝：將經熱鹼脫膠得到的脫膠絲素蛋白，按每克脫膠絲素蛋白投入15ml混合鹽溶液，在85～100℃下加熱10～15min；所述混合鹽溶液為3.5～4.5mol/l的氯化鈣的乙醇水溶液，其中乙醇水溶液中的乙醇體積佔比為20～40％。鹽溶步驟後得到的絲素蛋白溶液經粗濾後，採用5kda超濾脫鹽，然後進行噴霧乾燥，即得到再生絲素蛋白粉末狀產品。實驗表明，採用本工藝製備再生絲素蛋白，絲素蛋白的完全溶解時間平均為3～13min，平均再生絲素蛋白得率達94％，再生絲素蛋白溶解性(nsi)為91～93％，平均脫鹽時間為1.5～2.5小時，表明絲素蛋白的溶解效率較高，所獲取的再生絲素蛋白溶解性好，再生絲素蛋白分子量分布於35～245kda，後續實驗證實適宜作為微膠囊產品的壁材原料。
下表四a、四b、四c分別是不同工藝製備再生絲素蛋白的實施對比例及相應實驗數據(註：表中各實施例的不同之處在於鹽溶步驟採用了不同的工藝參數，而其它步驟均採用上文所述的、相同的工藝)：
表四a
表四b
表四c
以上實驗數據表明，通過優選的絲素蛋白鹽溶工藝，採用本發明方法製備再生絲素蛋白時，絲素蛋白的溶解效率和所獲取的再生絲素蛋白溶解性、再生絲素蛋白得率同時達到極佳值，而脫鹽時間較短。
以上內容僅是為介紹本發明技術方案而例舉的一些較佳實施方式，不應視為用於限定本發明的實施形式。凡所屬領域技術人員能依本發明技術方案作出的等同變化與改進，均應屬於本發明技術方案的涵蓋範圍之內。