一種控制麵粉改良用氧化劑釋放的微囊化方法
2023-06-22 06:27:41 2
專利名稱：一種控制麵粉改良用氧化劑釋放的微囊化方法
技術領域：
本發明涉及食品添加劑的控制釋放領域，特別涉及一種利用變性澱粉作為載體材料，經 擠出一滾圓技術製備麵粉品質改良用氧化劑微丸，從而提高麵粉品質改良用氧化劑使用效果 的方法。
背景技術：
麵粉是人類最主要的食物之一，又是麵製品加工的主要原料，其品質的好壞直接影響面 製品的質量。然而，小麥受自身品質、種植環境、加工、儲運等諸多因素的影響，麵粉的品 質存在較大差異。麵粉品質改良劑是專用於改善小麥麵粉及其製品品質，延長保質期，改善食 品工業性能，增強食品營養價值的一類化學合成或天然物質。麵粉品質改良劑在麵粉加工以 及麵製品的生產過程中發揮了極其重要的作用，應用也愈來愈普遍。在我國，引入麵粉品質 改良劑尤為必要，這主要是因為我國小麥品種多，品質差異大，引入麵粉品質改良劑可以減 少麵粉品質的波動以及提高麵粉對食品工藝的適應性。麵粉改良劑主要包括氧化劑、還原劑 和小麥活性麵筋等等。
麵粉品質改良用氧化劑是指能夠增強麵團筋力，提高麵團彈性、韌性和持氣性，增大產品 體積的一類化學合成物質。氧化劑在麵團中發揮著重要的作用，加入氧化劑後可以將麵筋蛋 白質中的硫氫基團氧化形成二硫鍵，其可使許多蛋白質互相結合起來形成大分子網絡結構， 增強麵團持氣性、彈性和韌性。其次，氧化劑可以抑制蛋白酶活性。在麵粉的蛋白質半胱氨 酸和胱氨酸中，含有-SH基團，它是蛋白酶的激活劑。在麵團攪拌過程中被-SH基團激活的蛋 白酶強烈分解麵粉中的蛋白質，使麵團的筋力下降。加入氧化劑後，-SH基團被氧化失去活性 ，喪失了激活蛋白酶的能力，從而保護了麵團的筋力和工藝性能。此外，氧化劑還可以對面 粉進行漂白和提高蛋白質的粘結作用。麵粉品質改良用氧化劑的種類按其在麵團中的作用速 度分為快速型和慢速型。①快速型氧化劑。在麵團攪拌階段就開始氧化蛋白質中的-SH基因， 使之形成二硫鍵。②慢速型氧化劑。在麵團攪拌階段不起作用，而是隨著麵團溫度的升高和 pH值降低，在醒發工序的後期和入爐烘焙的前開始氧化蛋白質中的-SH基團。目前的氧化劑 除溴酸鉀外，均為快速型氧化劑，其中主要有偶氮甲醯胺、L-抗壞血酸、過氧化鈣和葡萄糖
3氧化酶等。
偶氮甲醯胺在麵團攪拌、發酵前期即起作用，而在發酵後期即已失效，缺乏入爐急脹性 的特點。當偶氮甲醯胺在麵粉加水攪拌成麵團時，很快釋放出活性氧，將小麥蛋白質內-SH 基團氧化成-s- S-基團，使各蛋白質鏈相互連結而構成麵團網狀結構，從而改善麵團的物理 操作性質及麵製品組織結構。因此，在實際應用過程中，往往其分解速度過快而致使氧化能 力過早喪失，使其對麵粉品質改良的效果和利用率的發揮受到極大的限制。
過氧化鈣可很大程度地氧化麵筋筋力，漂白麵粉，提高麵團的彈性和持氣性，較大程度 地增大和固定麵包的體積。用過氧化鈣作麵團的氧化劑是因為它與水接觸能釋放出活性氧， 以產生高度的交聯作用使麵團強度增加。同樣存在在麵團攪拌、發酵前期即起作用，而在發 酵後期即已失效，缺乏入爐急脹性的特點。
L-抗壞血酸是一種氧化還原緩衝體系，添加過量也不會對麵筋產生不良影響。L-抗壞血 酸被麵粉中的L-抗壞血酸氧化酶或被空氣中的氧，氧化成脫氫抗壞血酸，脫氫抗壞血酸作用 於麵粉中的巰基而起氧化作用。但是L-抗壞血酸存在的主要問題是性質不穩定，極易在加工 過程中由於加熱、空氣中的氧氣等而失活。
葡萄糖氧化酶在氧氣的存在的條件下能將葡萄糖轉化為葡萄糖酸，同時產生過氧化氫。 過氧化氫是一種很強的氧化劑，能夠將麵筋分子中的巰氫基(-SH)氧化為二硫鍵(-S - S -)，從而增強麵筋的強度。到目前為止，葡萄糖氧化酶被認為是最有前途的溴酸鉀替代物， 但其作用效果與實際應用要求相比還有很大差距。葡萄糖氧化酶的可耐受的溫度範圍30-60 °C，易於在加工過程中變性失活，且同樣存在在麵團攪拌、發酵前期即起氧化作用而使其在 發酵後期氧化效果降低的缺點。
食品成分的控制釋放技術已經成為食品加工過程中的關鍵新技術，在食品功能活性成分 控制釋放系統中，作為食品功能活性成分載體的生物材料起著關鍵的作用，它決定著食品功 能活性成分的控制釋放、導向等。通過控制釋放技術將食品功能物質通過載體材料包埋修飾 後，按需要在預定條件下向環境提供適宜的物質濃度，其重要特點是使其在應用環境中濃度 能穩定持續較長的時間，使控釋功能物質的安全性、有效性和適應性提高。目前，國內外已 經開始研究麵粉品質改良用氧化劑的緩慢釋放，以提高其改良效果。李萬民等在"油脂包埋 L-抗壞血酸對麵粉烘焙品質改良研究"(李萬民，馬曉軍.食品研究與開發，2006， 27(11): 169-172)中選擇熔點不同的四種油脂，將L-抗壞血酸包埋後添加到麵粉中，研究了其對麵團 流變性和麵包品質的影響，發現L-抗壞血酸在不同溫度下的緩慢釋放會帶來不同的改良效果 。王學東在"緩釋葡萄糖氧化酶最適製備條件初探"(王學東.食品科學06， 27(11) :248-254)一文中利用微膠囊技術對葡萄糖氧化酶進行緩慢釋放試驗，改善了其作用效果。Ehab Taqieddin E等人在"海藻酸一殼聚糖核殼結構的微膠囊對酶的固定化"(Ehab Taqieddin E， Amiji A. Enzyme immobilization in novel alginate-chitosan core-shell microcapsules. Biomaterials. 2004， 25:1937 1945) —文中利用海藻酸一殼聚糖核殼結構 的微膠囊對酶進行控制釋放，改善了其作用效果。
澱粉作為天然高分子化合物在可再生資源中佔據非常重要地位，具有豐富、價廉、可再 生不枯竭、汙染小、可生物降解、生物相容性好、穩定性高、安全、無毒等優點，很早就被 應用於食品、醫藥領域，作為賦性劑、崩解劑等。近年來，國內外大量研究表明，澱粉及變 性澱粉已成為很有發展潛力的控緩釋傳遞系統的載體材料。目前用作控緩釋載體材料的澱粉 深加工產品主要有e-環糊精、麥芽糊精與澱粉糖漿、多孔澱粉、烯基琥珀酸澱粉酯、羧甲 基澱粉等。這些材料主要依靠進口，價格普遍偏高。並且這些載體材料的多羥基結構使其具 有較強的親水性，在食品加工過程中由於其較強的親水性而使得所包埋的功能物質易提前損 失或被破壞。澱粉其脫水葡萄糖單元上所具有的多羥基為其進行合理的結構修飾改性提供了 反應空間，通過對澱粉分子進行修飾改性，合理調節澱粉在麵製品加工環境中的溶脹性能、 崩解性能，從而得到優良的新型載體材料。
目前，通過利用交聯預糊化澱粉控制麵粉改良用氧化劑釋放的微囊化載體材料和方法還 未見報導。
發明內容
為了解決目前控制麵粉改良用氧化劑釋放的難點，本發明的首要目的在於提供一種利用 交聯預糊化澱粉載體材料來控制麵粉改良用氧化劑釋放的微囊化方法，該方法採用的交聯預 糊化澱粉載體材料價廉易得，生物相容性好、安全無毒。
本發明的另一目的在於提供一種上述方法製備的麵粉改良用氧化劑微丸。 本發明的目的通過下述技術方案來實現 一種控制麵粉改良用氧化劑釋放的微囊化方法 ，其特徵在於包括以下操作步驟
將麵粉改良用氧化劑與交聯預糊化澱粉載體材料以質量比1.5: 1 9: l混合均勻，加入 佔交聯預糊化澱粉載體材料乾重2 5%的粘合劑，通過擠出機擠成圓條狀，再於滾圓機中滾
圓，得到麵粉改良用氧化劑微丸。
所述控制麵粉改良用氧化劑釋放的載體材料交聯預糊化澱粉按以下操作步驟將含水質量為40 60%的澱粉在密煉機中混合處理後得到預糊化澱粉；然後用乙醇或丙酮配製成質量 濃度為10 30%的預糊化澱粉乳；加入佔澱粉乾重3 8%的交聯劑，調節pH值至10，進行交聯 反應得到預糊化澱粉水凝膠；將預糊化澱粉水凝膠洗滌、乾燥，得到交聯預糊化澱粉載體材 料。所述混合處理的溫度為70 9(TC，轉速為40 100rpm，時間為l 4h;所述交聯劑為三 氯氧磷或三偏磷酸鈉；所述交聯反應的溫度為20 40。C，反應時間為O. 5 3h;所述乾燥為 真空乾燥。
所述麵粉改良用氧化劑是偶氮甲醯胺、L-抗壞血酸、過氧化鈣或葡萄糖氧化酶。 所述粘合劑為質量濃度為10%的羥丙甲基纖維素(HPMC)水溶液。 所述擠出機擠出速率為30 50rpm;所述滾圓是以500 1000 rpm速率滾圓10 20min。 一種根據上述方法製備的麵粉改良用氧化劑微丸。 本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果
(1) 本發明通過利用交聯預糊化澱粉作為麵粉改良用氧化劑的控制釋放載體材料，解 決了其在實際應用過程中分解速度過快而致使其在麵團攪拌、發酵前期即起氧化作用而使其 在發酵後期氧化效果降低的缺點，同時，還對性質不穩定，極易在加工過程中由於加熱、空 氣中的氧氣等而失活的氧化劑起到了穩定和保持其功能的作用，保護了氧化劑不受到破壞， 從而提高了氧化劑對麵粉品質改良的效果和利用率的發揮。
(2) 本發明首次利用機械混合與有機相交聯複合變性的方法成功地製備出作為控制面 粉改良用氧化劑釋放的載體一交聯預糊化澱粉載體材料，採用交聯預糊化澱粉載體材料作為 控制麵粉改良用氧化劑釋放的載體具有價廉易得，生物相容性好、本身安全無毒，製備工藝 條件溫和等。
(3) 本發明採用了擠出滾圓技術，將交聯預糊化澱粉載體與麵粉改良用氧化劑通過混 合、擠出、滾圓的工藝製備成麵粉改良用氧化劑微丸，其有效包埋量可達90%以上，粒徑大 小可控。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。 實施例l
(1)稱量200克含水質量為40%的澱粉，快速加入到溫度7(TC、轉速為40rpm的密煉機中 反應4小時，反應結束後取出冷卻到室溫；再用丙酮配製成質量濃度為10%的預糊化澱粉乳， 於2(TC的水浴中滴加佔澱粉乾重3^的交聯劑三氯氧磷(P0C13)，滴加過程中保持反應體系
6的pH值為10，反應O. 5小時後先用蒸餾水洗滌3次，再依次用95%乙醇和無水乙醇洗滌1次，最 後在5(TC的真空乾燥箱中乾燥24小時，得交聯預糊化澱粉載體材料；
(2)將偶氮甲醯胺與交聯預糊化澱粉載體材料按1.5: l的質量比例混勻後，添加佔澱 粉乾重2%的質量濃度為10%的羥丙甲基纖維素(HPMC)水溶液，制軟材後放入擠出機中，控 制擠出速率為30rpm，擠出條狀後再置於滾圓機中以的500rpm速率滾圓20min，得麵粉改良用 氧化劑微丸。
試驗表明，本實施例所得麵粉改良用氧化劑微丸在麵團攪拌、發酵前期損失率均小於 15%，同樣烘培條件下所得麵包與對照組添加未微囊化的氧化劑所得麵包相比，其體積優於 對照組且氧化劑用量降低20% 。
實施例2
(1) 稱量150克含水質量為60%澱粉，快速加入到溫度8(TC、轉速為80rpm的密煉機中 反應1小時，反應結束後取出冷卻到室溫；再用乙醇配製成質量濃度為15%的預糊化澱粉乳， 於35°C的水浴中滴加佔澱粉乾重6 %的交聯劑三氯氧磷，滴加過程中保持反應體系的pH值為 10，反應2小時後先用蒸餾水洗滌3次，再依次用95%乙醇和無水乙醇洗滌1次，最後在5(TC的 真空乾燥箱中乾燥24小時，得交聯預糊化澱粉載體材料；
(2) 將L-抗壞血酸與交聯預糊化澱粉載體材料按5 : l的質量比例混勻後，添加佔澱粉 乾重2%的質量濃度為10%的羥丙甲基纖維素(HPMC)水溶液，制軟材後放入擠出機中，控制 擠出速率為50rpm，擠出條狀後再置於滾圓機中以的700rpm速率滾圓10min，得麵粉改良用氧 化劑微丸。
試驗表明，本實施例所得麵粉改良用氧化劑微丸在麵團攪拌、發酵前期損失率均小於 10%，所得麵包體積膨鬆，彈柔性好。
實施例3
(1) 稱量180克含水質量為50%澱粉，快速加入到溫度9(TC、轉速為100rpm的密煉機中 反應l. 5小時，反應結束後取出冷卻到室溫。再用丙酮配製成質量濃度為30%的預糊化澱粉乳 ，於25'C的水浴中滴加佔澱粉乾重8X的交聯劑三氯氧磷，滴加過程中保持反應體系的pH值 為IO，反應1小時後先用蒸餾水洗滌3次，再依次用95%乙醇和無水乙醇洗滌1次，最後在5(TC 的真空乾燥箱中乾燥24小時，得交聯預糊化澱粉載體材料；
(2) 將過氧化鈣與交聯預糊化澱粉載體材料按9 : l的質量比例混勻後，添加佔澱粉乾重3%的質量濃度為10%的羥丙甲基纖維素(HPMC)水溶液，制軟材後放入擠出機中，控制擠 出速率為50rpm，擠出條狀後再置於滾圓機中以的1000rpm速率滾圓15min，得麵粉改良用氧 化劑微丸。
試驗表明，本實施例所得麵粉改良用氧化劑微丸在麵團攪拌、發酵前期損失率均小於 10%。氧化劑微囊化後，氧化速率變慢，顯著增大麵包體積，更加有利於麵筋網絡結構的形 成，改善麵包內部質構，其咀嚼性和粘牙性得到改善。
實施例4
(1) 稱量220克含水質量為55%的澱粉，快速加入到溫度75'C、轉速為50rpm的密煉機中 反應3小時，反應結束後取出冷卻到室溫；再用丙酮配製成質量濃度為10%的預糊化澱粉乳， 於4(TC的水浴中滴加佔澱粉乾重4%的交聯劑三偏磷酸鈉，滴加過程中保持反應體系的pH值 為IO，反應3小時後先用蒸餾水洗滌3次，再依次用95%乙醇和無水乙醇洗滌1次，最後在5(TC 的真空乾燥箱中乾燥24小時，得交聯預糊化澱粉載體材料；
(2) 將葡萄糖氧化酶與交聯預糊化澱粉載體材料按7 : l的質量比例混勻後，添加佔澱 粉乾重5%的質量濃度為10%的羥丙甲基纖維素(HPMC)水溶液，制軟材後放入擠出機中，控 制擠出速率為40rpm，擠出條狀後再置於滾圓機中以的800rpm速率滾圓15min，得麵粉改良用 氧化劑微丸。
試驗表明，本實施例所得麵粉改良用氧化劑微丸在麵團攪拌、發酵前期損失率均小於 11%，同樣烘培條件下所得麵包與對照組添加未微囊化的氧化劑所得麵包相比，其體積優於 對照組。
上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制， 其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應 為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種控制麵粉改良用氧化劑釋放的微囊化方法，其特徵在於包括以下操作步驟將麵粉改良用氧化劑與交聯預糊化澱粉載體材料以質量比1.5∶1～9∶1混合均勻，加入佔交聯預糊化澱粉載體材料乾重2～5％的粘合劑，通過擠出機擠成圓條狀，再於滾圓機中滾圓，得到麵粉改良用氧化劑微丸。
2.根據權利要求l所述的一種控制麵粉改良用氧化劑釋放的微囊化方 法，其特徵在於所述交聯預糊化澱粉載體材料按以下操作步驟將含水質量為40 60%的 澱粉在密煉機中混合處理後得到預糊化澱粉；然後用乙醇或丙酮配製成質量濃度為10 30% 的預糊化澱粉乳；加入佔澱粉乾重3 8%的交聯劑，調節pH值至10，進行交聯反應得到預糊 化澱粉水凝膠；將預糊化澱粉水凝膠洗滌、乾燥，得到交聯預糊化澱粉。
3.根據權利要求2所述的一種控制麵粉改良用氧化劑釋放的微囊化方 法，其特徵在於所述混合處理的溫度為70 9(TC，轉速為40 100rpm，時間為l 4h。
4.根據權利要求2所述的一種控制麵粉改良用氧化劑釋放的微囊化方 法，其特徵在於所述交聯劑為三氯氧磷或三偏磷酸鈉；所述交聯反應的溫度為20 4(TC， 反應時間為O. 5 3h;所述乾燥為真空乾燥。
5.根據權利要求l所述的一種控制麵粉改良用氧化劑釋放的微囊化方 法，其特徵在於所述麵粉改良用氧化劑是偶氮甲醯胺、L-抗壞血酸、過氧化鈣或葡萄糖氧 化酶。
6.根據權利要求l所述的一種控制麵粉改良用氧化劑釋放的微囊化方 法，其特徵在於所述粘合劑為質量濃度為10%的羥丙甲基纖維素水溶液。
7.根據權利要求l所述的一種控制麵粉改良用氧化劑釋放的微囊化方 法，其特徵在於所述擠出機擠出速率為30 50r機in-l;所述滾圓是以500 1000 r機in-l 速率滾圓10 20min。
8. 一種根據權利要求1 7所述方法製備的麵粉改良用氧化劑微丸。
全文摘要
本發明公開了一種控制麵粉改良用氧化劑釋放的微囊化方法。本發明將交聯預糊化澱粉載體材料與麵粉改良用氧化劑混合均勻，添加粘合劑，通過擠出一滾圓技術製得麵粉改良用氧化劑微丸。交聯預糊化澱粉載體材料經澱粉在密煉機中處理後，再用有機溶劑配製成預糊化澱粉乳，經三氯氧磷交聯而得。本發明首次利用水相機械混合與有機相交聯複合變性的方法成功地製備出交聯預糊化澱粉載體材料，該材料具有價廉易得，生物相容性好、安全無毒，製備工藝條件溫和等優點；本發明控制麵粉改良用氧化劑釋放的微囊化方法簡單易行，成本低，有效包埋率高達90％，可以控制麵粉改良用氧化劑的分解速率至適當的水平，處裡效果顯著，並提高其利用率。
文檔編號A23L1/03GK101642203SQ200910306259
公開日2010年2月10日 申請日期2009年8月28日 優先權日2009年8月28日
發明者早 劉, 冰 李, 琳 李, 李曉璽, 文 潘, 王樹強, 玲 陳 申請人:華南理工大學