微胶囊化西藏酥油的制备、微结构及其性质研究

论文摘要

本文深入开展了土制酥油的精制及综合利用研究,充分利用土制酥油中蛋白、香气物质,建立了一套完整的新的生产工艺,避免了传统工艺产生的废弃物如蛋白等对环境的污染。建立了牛油单甘酯—二乙酰酒石酸单双甘酯—酪朊酸钠的西藏酥油微胶囊化乳化体系,该体系制备的酥油乳状液稳定,喷雾干燥过程中不转型（0/w→w/0型）破乳,在高浓度（5%）食盐和高浓度茶汁（含1%红茶提取物）的情况下,也无任何破乳现象。针对传统的粉末油脂生产使用的麦芽糊精（或玉米糖浆）壁材,在喷雾干燥时由于水分的快速蒸发会造成空洞、裂缝的现象进行了研究,提出了在麦芽糊精（或玉米糖浆）中添加自修复剂的设想,并研究筛选复配了三种增塑剂（三种自修复剂）,对它们的性质、性能、用量等进行了初步研究,使其在西藏酥油粉的研制中得到应用。对西藏酥油微胶囊化工艺进行了研究和优化,得出了酥油乳状液制备的温度为70～75℃,均质压力为35～40MPa,喷雾干燥的进风温度160～190℃,出风温度90～100℃的最佳参数。对酥油微胶囊品质研究结果表明:产品表面油含量低（1.52%）、包埋率高（96.6%）,粉末细腻、均匀,颜色为乳白色,气味纯正,带有酥油的香气,无异味。测定200天贮藏期间酥油及其酥油微胶囊产品的过氧化值和酸价变化实验发现:酥油在考察的200天时间内,过氧化值经历了上升到下降的过程,发生了酸败,产生了哈喇味;而经过了微胶囊化的酥油粉末在考察的200天时间内,过氧化值变化很小,仅有微弱上升;酥油的酸价在考察的200天时间内上升了19.21个单位,而酥油微胶囊产品酸价只上升了5.30个单位。说明所研制的酥油微胶囊成膜材料性能好,能有效的保护芯材酥油,阻止其与空气中的氧气、水等接触,酥油微胶囊产品耐贮藏,保质期长。对酥油及其酥油微胶囊营养成分进行了分析研究,结果表明:酥油及其酥油微胶囊营养丰富。采用酥油顶空进样、酥油直接进样和用水蒸气蒸馏提取酥油香气成分三种方法,通过气相色谱-质谱联用技术对西藏酥油中挥发性香气成分进行分离、鉴定,共鉴定出52种化学成分。采用红外光谱法研究了微胶囊壁结构形成过程中蛋白质与碳水化合物的相互作用,结果表明:蛋白质分子与周围介质糊精的羟基发生了缔合作用,有利于维持微胶囊结构的完整性;酥油微胶囊化后,酥油红外特征峰未发生变化,说明酥油微胶囊化后对芯材酥油的影响不大,即微胶囊化后的酥油基本保持了原有的特征风味。选择异硫氰酸荧光素作为荧光探针,在碱性条件下标记酪蛋白,采用紫外光谱法和荧光光谱法研究了标记前后酪蛋白和异硫氰酸荧光素相互作用的光谱变化情况,并采用激光扫描共聚焦显微镜对荧光标记酪蛋白作乳化剂制备的酥油微胶囊进行断层扫描,结果表明:异硫氰酸荧光素是一种非常理想的荧光探针;在芯材和壁材界面以及微胶囊表面有绿色荧光出现,说明了酪蛋白是在油水界面膜和微胶囊表面聚结。用扫描电镜和激光共聚焦扫描显微镜对酥油微胶囊表观形态分析结果表明,微胶囊表面光滑,没有皱摺、凹痕、空洞和裂缝,微胶囊壁表面完整,壁结构较为致密。同时,激光共聚焦扫描显微镜断层扫描得到微胶囊酥油内部超微结构,结果表明微胶囊存在单核和多核两种形式。原子力显微镜测定结果表明,酥油微胶囊颗粒表面粗糙度为7.651～8.693 nm。采用乳化—溶剂扩散技术制备了酥油-PLGA纳米胶囊,纳米胶囊平均（团聚）粒径为0.20μm,一次粒径为77～100 nm。增大酥油的浓度有利于提高芯材油脂含量;PLGA的浓度增加导致聚合物胶囊粒径增大,聚合物浓度的增加导致胶囊粒径增大。在保证酥油包埋率的前提下,尽可能的增大油相的比例,以获得较小粒径的纳米胶囊。大的内水相,可导致酥油有更多机会扩散出内乳剂,减少酥油的包埋率。随着水量的增大,胶囊的粒度也增大。红外光谱研究表明,PLGA的C=0基团的氧原子分别与酥油的羧基、聚乙烯醇侧基上羟基形成了氢键（0…H）,使PLGA的C=0伸缩振动吸收峰发生位移。酥油主要被包裹在纳米胶囊的内核心部位形成壳层结构。对于纳米胶囊主要是形成反胶团,在反胶团的内核中存在着至少三种状态的水,即结合水、自由水和游离水,而且其所占的比重会随着反应参数的改变而改变。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 油中香味物质分析研究现状
• 1.2.1 香气成分的提取方法
• 1.2.1.1 水蒸汽蒸馏
• 1.2.1.2 固相微萃取
• 1.2.1.3 超临界二氧化碳萃取
• 1.2.2 香气检测技术
• 1.3 牦牛乳营养成分分析研究现状
• 1.3.1 脂肪酸的测定
• 1.3.2 牦牛牛乳中酪蛋白的研究
• 1.3.2.1 增稠性
• 1.3.2.2 乳化性
• 1.3.2.3 起泡性
• 1.3.2.4 营养特性
• 1.4 微胶囊技术研究现状
• 1.4.1 微胶囊化技术
• 1.4.1.1 微胶囊化技术的发展
• 1.4.1.2 微胶囊产品的特点
• 1.4.1.3 微胶囊化方法
• 1.4.1.4 微胶囊的制备工艺
• 1.4.1.5 微胶囊技术在食品工业中的应用
• 1.4.2 微胶囊技术发展趋势
• 1.5 微胶囊超微结构研究
• 1.5.1 微胶囊超微结构
• 1.5.2 微胶囊超微结构研究方法
• 1.5.2.1 扫描电子显微镜法
• 1.5.2.2 透射电镜法
• 1.5.2.3 激光扫描共聚焦显微镜
• 1.6 纳米胶囊及其应用
• 1.6.1 纳米胶囊与普通微胶囊的比较
• 1.6.2 纳米胶囊制备方法
• 1.6.3 纳米胶囊在食品方面的应用及发展
• 1.7 微胶囊制品的质量评价
• 1.7.1 微胶囊制品表面油的测定
• 1.7.2 微胶囊制品过氧化值、酸价的测定
• 1.8 本研究目的意义、主要研究内容和创新性
• 1.8.1 本研究目的意义
• 1.8.2 主要研究内容
• 1.8.2.1 酥油及酥油微胶囊中营养物质分析
• 1.8.2.2 酥油中呈香物质分析
• 1.8.2.3 西藏酥油微胶囊化工艺及产品性质研究
• 1.8.2.4 酥油微胶囊制品的质量评价
• 1.8.2.5 酥油微胶囊微结构的研究
• 1.8.2.6 纳米酥油微胶囊合成
• 1.8.3 本研究的创新性
• 参考文献
• 第2章 酥油营养成分分析
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 材料与试剂
• 2.2.1.1 样品
• 2.2.1.2 药品与试剂
• 2.2.2 主要仪器与设备
• 2.2.3 实验方法
• 2.2.3.1 脂肪酸组成及含量测定气相色谱分析
• 2.2.3.2 牦牛奶粉中微量元素的测定
• 2.2.3.3 酥油及酥油微胶囊粉末中微量元素的测定
• 2.2.3.4 氨基酸的测定
• 2.2.3.5 酥油及酥油微胶囊粉末中蛋白质的测定
• 2.2.3.6 酥油及酥油微胶囊粉末中水分的测定
• 2.2.3.7 酥油及酥油微胶囊粉末中还原糖的测定
• 2.2.3.8 酥油及酥油微胶囊粉末中灰分的测定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 常规营养成分分析
• 2.3.2 酥油及酥油微胶囊粉末中脂肪酸的组成及含量分析
• 2.3.3 牦牛奶粉中微量元素的测定
• 2.3.3.1 标准工作曲线的绘制
• 2.3.3.2 最佳消化条件的选择
• 2.3.3.3 方法的回收率
• 2.3.4 酥油及其微胶囊制品中微量元素测定
• 2.3.4.1 标准工作曲线的绘制
• 2.3.4.2 酥油中微量元素测定
• 2.3.4.3 酥油微胶囊粉末中微量元素测定
• 2.3.4.4 讨论
• 2.3.5 酥油、酥油微胶囊粉末、酪蛋白中氨基酸的测定
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第3章 西藏酥油中呈香物质分析
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 材料与试剂
• 3.2.1.1 样品
• 3.2.1.2 药品与试剂
• 3.2.2 主要仪器与设备
• 3.2.3 实验方法
• 3.2.3.1 直接测定酥油香气成分
• 3.2.3.2 水蒸汽蒸馏-萃取法测定酥油香气成分
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 酥油中香气成分的鉴定
• 3.3.2 酥油香气成分的香气特征分析
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第4章 西藏酥油微胶囊化工艺及产品性质研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 材料与试剂
• 4.2.2 主要仪器与设备
• 4.2.3 实验方法
• 4.2.3.1 西藏酥油微胶囊化技术方案
• 4.2.3.2 产品耐盐试验
• 4.2.3.3 乳状液稳定性及增塑剂软化温度的测定
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 土产酥油纯化及综合利用
• 4.3.1.1 土产酥油的主要成分
• 4.3.1.2 土产酥油的提纯
• 4.3.1.3 酥油水层的充分利用
• 4.3.2 酥油微胶囊化乳化体系的试验
• 4.3.2.1 乳化剂种类的筛选
• 4.3.2.2 乳化剂配比的筛选
• 4.3.2.3 乳化剂用量的确定
• 4.3.2.4 乳化体系耐盐、耐茶汁试验
• 4.3.3 壁材筛选试验
• 4.3.3.1 实验室复配增塑剂的软化温度试验
• 4.3.3.2 增塑剂种类的选择
• 4.3.3.3 增塑剂用量试验
• 4.3.4 酥油微胶囊化工艺参数优化
• 4.3.4.1 乳化温度对乳状液稳定性的影响
• 4.3.4.2 均质压力对酥油乳状液稳定性的影响
• 4.3.4.3 喷雾干燥条件对酥油微胶囊化效果的影响
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第5章 酥油微胶囊品质研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 材料与试剂
• 5.2.1.1 样品
• 5.2.1.2 药品与试剂
• 5.2.2 主要仪器与设备
• 5.2.3 实验方法
• 5.2.3.1 酥油微胶囊产品的感官评定
• 5.2.3.2 酥油微胶囊产品的主要理化指标测定
• 5.2.3.3 酥油微胶囊产品表面油及其在贮藏期间的变化情况
• 5.2.3.4 酥油、酥油微胶囊产品过氧化值在贮藏期间的变化情况
• 5.2.3.5 酥油、酥油微胶囊产品酸价及其在贮藏期间的变化研究
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 酥油微胶囊产品的感官评定
• 5.3.2 酥油微胶囊产品主要物理化学特性评价
• 5.3.3 酥油微胶囊产品复原乳状液性能测定
• 5.3.4 酥油微胶囊产品表面油及其在贮藏期间的变化情况
• 5.3.5 酥油微胶囊产品及酥油过氧化值在贮藏期间的变化情况
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第6章 酥油微胶囊产品微结构研究
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 原料与试剂
• 6.2.2 仪器与设备
• 6.2.3 实验方法
• 6.2.3.1 产品复原乳状液粒径分析
• 6.2.3.2 红外光谱测定
• 6.2.3.3 微胶囊的表面形态学观察
• 6.2.3.4 差示热扫描量热法
• 6.2.3.5 原子力显微镜
• 6.2.3.6 荧光标记微胶囊
• 6.2.3.7 激光共聚焦扫描显微镜观察荧光标记微胶囊
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 粒径分布
• 6.3.2 表观形态研究
• 6.3.3 红外光谱分析
• 6.3.3.1 微胶囊壁结构形成中蛋白质与碳水化合物的相互作用
• 6.3.3.2 酥油微胶囊化后芯材酥油的变化情况
• 6.3.4 差示热扫描量热法
• 6.3.5 微胶囊的AFM观察
• 6.3.6 荧光标记法观测酥油微胶囊内部结构
• 6.3.6.1 酪蛋白—FITC的紫外—可见吸收光谱
• 6.3.6.2 酪蛋白—FITC的荧光光谱
• 6.3.6.3 激光共聚焦扫描显微镜探测酥油微胶囊结构
• 6.3.6.4 讨论
• 6.4 本章小结
• 参考文献
• 第7章 纳米酥油微胶囊的合成
• 7.1 引言
• 7.2 实验方案
• 7.2.1 实验材料
• 7.2.2 实验仪器与设备
• 7.2.3 研究方法
• 7.2.3.1 制备方法
• 7.2.3.2 纳米酥油微胶囊表征
• 7.2.3.3 正交设计
• 7.2.3.4 酥油包埋率计算
• 7.3 结果与讨论
• 7.3.1 原料对纳米胶囊的影响
• 7.3.2 乳化设备转速的对微胶囊酥油粉末影响
• 7.3.3 稳定剂对酥油包埋率的影响
• 7.3.4 酥油胶囊的分子光谱研究
• 7.4 本章小结
• 参考文献
• 第8章 结论
• 致谢
• 攻读博士学位期间的研究成果