亚麻籽油脂粉末中卡路里热量检测方案(近红外光谱仪)

学校代码10463密 级 河南!二紫大学硕士学 位论文 亚麻籽油微胶囊的制备及其释放性能研究 作者姓名 刘斯博 指导教师 田少君 教授学科门类 工学 学科专业 食品科学与工程 培养单位 粮油食品学院 完成时间 二○一六年五月 学校代码10463密 级 口 河南紫大学硕士传学位论文 亚麻籽油微胶囊的制备及其释放性能研究 作者姓名 刘斯博 指导教师 田少君教授 学科门类 工学 学科专业 食品科学与工程 培养单位 粮油食品学院 完成时间 二○一六年五月 Preparation and Release Behavior of Flaxseed OilMicroencapsulation A Dissertation Submitted for the Degree of Master Candidate：Liu Sibo Supervisor： Prof. Tian Shaojun School of Food Science and TechnologyHenan University of Technology，Zhengzhou， China 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得河南工业大学或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中做出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名：名恤也 日期：06年6月1日 学位论文使用授权书 本人完全同意河南工业大学有权使用本学位论文(包括但不限于其印刷版和电子版)，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门(机构)送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学学论文被查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者签名：剑如 日期：06年6月2日指导教师签名： 30.. 日期：zl6年6月12日 摘要 亚麻籽油是含有多种不饱和脂肪酸的植物油脂，如α-亚麻酸，亚油酸，油酸等，其中α-亚麻酸含量最高可达53%，是其它植物油所无法匹及的。因为不饱和脂肪酸对氧的敏感性及自身特有的气味，让其在食品方面的应用受到了很大的限制。为减缓其中不饱和脂肪酸的氧化，本课题用 SPI 和 MD作复合壁材，亚麻籽胶充当乳化剂，利用喷雾干燥技术对亚麻籽油进行包埋，得到亚麻籽油微胶囊产品。 微胶囊的制备过程中，经剪切乳化、高压均质形成 O/W 型乳状液体系，，再经过高温喷雾得到微胶囊产品。通过4组单因素试验，确定4因素3水平的正交试验，对微胶囊的制备工艺进行优化。得到最佳工艺条件：固形物浓度15%、芯/壁材添加比例1：1.5、乳化剂添加量 1.6g/500mL、进风温度180℃，经验证试验表明包埋率可达86%以以。 对微胶囊产品的理化指标及稳定性进行测定，结果表明：微胶囊产品含油率为38.03%，表面油含量为4.99%，包埋率达到86.87%；水分含量为1.30%，产品干燥；容重为 0.24g/cm²；休止角33.82°，流动性良好；颗粒分布均匀，主要集中在 7.5um-31.62um，圆度0.84，基本呈球体；常温下溶解度良好；产品经过 TG 和 DSC析析表明，当温度达到190℃时产品发生热分解，热稳定性良好；加速储藏中，经过包埋的亚麻籽油的 POV值变化缓慢，氧化稳定性良好；经 SEM 及 LCSM 的观察分析，确定包埋结构形成，颗粒均匀成球体。 研究微胶囊在不同环境中的释放情况：利用Avrami's 公式对不同温度、湿度条件下的释放过程拟合程度良好， R?均>0.97，在5℃、RH=34%条件下释放速率最低，可作为合适的储藏条件；根据微胶囊在 SGF、SIF 溶液中释放的一级动力学模型，得到的释放速率常数 BsGF=2.485×10²明显小于BsF=4.592×102，即微胶囊在SGF 中有缓释行为，同时利用 LCSM 技术对其进行荧光染色观察，更加直观地了解微胶囊的释放行为；近60%的芯材在 SIF 中释放，顺应人体的肠道吸收消化功能。 从感官评价、热量成分检测、芯材的脂肪酸组成、粒径分布、速溶性等方面考察自制微胶囊与市售产品在植脂末应用方面的区别。总体来说，自制产品与市售产品在粒径分布、速溶性方面存在一定差异，但脂肪酸组成表明自制产品更加有益人体健康。 关键词：亚麻籽油；微胶囊；工艺优化；理化特性；释放性能；植脂末应用 Abstract Flaxseed oil belongs to the vegetable origin which contains a variety of unsaturated fattyaids including a-linolenic acid， linoleic acid， oleic acid etc. Especially the content up to 53%of o-linolenic acid inside is more than any other vegetable oils. The application of flaxseed oilin food has been largely restricted， because the unsaturated fatty acids exsited are easilyoxidized and also provide a specific kind of smell. In order to slow down the oxidation ofunsaturated fatty acids in liquid oil， flaxseed oil microcapsules were prepared by spray drying，with the mixture of SPI and MD， as wall materials and flaxseed gum as the emulsifier. In the preparation of microcapsules， firstly the O/W type emulsion was formed duringshearing emulsification， followed by high pressure homogenization， and then themicrocapsules were produced by spray drying. Four factors and three levels orthogonalexperiments were designed by four single factor experiments， and the optimized experimentalconditions were： solid content 15%，core-to-wall material ratio 1：1.5， emulsifier content1.6g/500mL， inlet temperature 180℃. The encapsulation rate reached 86% in furthervalidation experiments. The physicochemical properties and stabilities of the microcapsules were studied， theresult showed that the flaxseed oil microcapsules had total oil content of 38.03%， surface oilcontent of 4.99%， encapsulation efficiency of 86.87%， water content of 1.30%， the bulkdensity was 0.24g/cm’； the angle of repose was 33.82° and presented good flowingcharacteristics； particle analysis found that the sizes of microcapsules were equally distributed，focused on 7.5um-31.62um； roundness is 0.84 and closed to sphere； the solubility of theproduct is good at room temperature； the result of TG and DSC analysis indicated that themicrocapsules started thermal decomposition when the temperature reach 190C； accelerationstorage test showed that POV of microencapsulation flaxseed oil was changed slowly and hadbetter stability. According to the microcapsule figure by SEM and LCSM， it was showed thatthe embedding structure had been formed. In this research the releasing behavior of flaxseed oil microcapsules in differentconditions was studied： Avrami’s equation was used to fit the releasing progress under different tempertures and RH， R’>0.97. When it comed to 5℃， RH=34%， the releasingspeed arrived at the bottom which is an appropriate condition for storing. The releasing rateconstants under SGF and SIF conditions were compared base on first-order kinetic model. Itwas obviously that BsGF=2.485×10was far lower than BsIF=4.592×102 which meantmicrocapsules had sustained-release behavior in SGF solvent. The observation tomicrocapsules by LCSM after fluorescence staining supports the result that only a smallamount oil was released in SGF solvent while nearly 60% releasing was found in pancreaticjuice which comply with the human intestinal digestion and absorption. The sensory evaluation， heat composition detection， fatty acid composition， sizedistribution， instant solubility etc. were compared among three types of powdered lipidproducts ( self-made products and two commercial ones). On the whole， these productionshowed some differences on size distribution and instant solubility， but self-made productcontained more unsaturated fatty acids which were beneficial to human health. Key words： flaxseed oil； microcapsules； optimization of technology； physicochemicalcharacteristics； release properties； application of powdered lipid 主要符号表 目录 目录.... 第一章前言.. 1.1研究目的和意义... 1.2国内外研究进展.. 2 1.2.1亚麻籽油简介.... 2 1.2.2微胶囊壁材选择的研究进展. 2 1.2.3.微胶囊技术研究进展..... 3 1.2.44微胶囊释放性能的研究概况. 5 1.2.5.微胶囊化油脂的国内外研究概况 .6 1.33研究目标及内容.. 8 1.3.1本课题研究目标 8 1.3.2本课题研究内容. 8 第二章亚麻籽油微胶囊的制备及工艺优化. 11 2.1实验材料.... 11 2.1.1试验原料与试剂...... 11 2.1.2试验仪器....... 12 2.2试验方法.... 12 2.2.11.芯才—亚麻籽油基本指标测定.. 12 2.2.2亚麻籽胶乳化能力测定....... 12 2.2.2.1乳状液的配制....... 12 2.2.2.2乳状液相对粘度的测定. 13 2.2.2.3乳化能力及稳定性测定. 13 2.2.33微胶囊的制备工艺流程图. 13 2.2.4.微胶囊包埋率的计算. 14 2.2.4.1微胶囊表面油含量测定.. 14 2.2.4.2微胶囊总油量测定...... 14 2.2.4.3微胶囊产品包埋率的计算.. 14 .2.2.5单因素试验. 14 2.2.5.1固形物浓度. 14 2.2.5.2芯/壁材比例..... 14 2.2.5.31亚麻籽胶添加量 14 2.2.5.4喷雾干燥进风温度.... 14 2.2.6设计正交试验...... 15 2.33结果与分析.. 15 2.3.1芯材——亚麻籽油理化指标分析.. 15 2.3.2亚麻籽胶乳化能力分析 16 2.3.2.1乳状液相对粘度........ 16 2.3.2.2乳化能力及稳定性. 17 2.3.3单因素试验结果分析.... 18 2.3.3.1固形物浓度..... 18 2.3.3.2芯/壁材比例. 18 2.3.3.3亚麻籽胶添加量.. 19 2.3.3.4进风温度. 19 2.3.44正交试验结果分析 20 .2.3.4.1正交试验水平表...... 20 2.3.4.2正交优化实验结果与讨论. 20 2.4本章小结...... 2 第三章亚麻籽油微胶囊的理化性质及微观结构.. 23 3.1实验材料...... 23 3.1.1试验原料与试剂.... 23 3.1.2试验仪器..... 24 3.2试验方法.... 24 3.2.1亚麻籽油微胶囊基本指标测定. 24 3.2.1.1亚麻籽油微胶囊感官评价 24 3.2.1.2微胶囊表面油含量测定.. 24 3.2.1.3微胶囊总油量测定.... 24 3.2.1.4微胶囊产品包埋率的计算.. 24 3.2.1.5微胶囊中水分测定...... 25 3.2.1.6微胶囊中灰分测定. 25 .3.2.1.7微胶囊中粗蛋白含量测定.. 25 3.2.1.8微胶囊产品容重的测定....... 25 .3.2.1.9微胶囊溶解度测定...... 25 3.2.1.10微胶囊流动性测试. 25 3.2.2亚麻籽油微胶囊粒径分析.... 26 3.2.3亚麻籽油微胶囊抗潮性分析斤. 26 3.2.4傅里叶红外光谱分析. 26 3.2.4.1傅里叶红外光谱扫描分析.. 26 3.2.4.2蛋白质二级结构变化的红外光谱分析. 27 .3.2.5微胶囊产品热稳定性分析. 27 3.2.5.1 DSC 分析..... 27 3.2.5.2 TG分析..... 27 3.2.6加速储藏实验中微胶囊的 POV 值变化. 27 .3.2.7亚麻籽油微胶囊的微观结构...... 27 3.2.7.1SEM 分析..... 27 .3.2.7.2 LCSM 分析. 27 3.3结果与分析...... 28 3.3.1工亚麻籽油微胶囊产品感官评价 28 .3.3.2亚麻籽油微胶囊基本理化指标. 28 3.3.3.亚麻籽油微胶囊粒径分布分析1. 29 3.3.4亚麻籽油微胶囊产品的抗潮性分析.. 30 3.3.5傅里叶红外光谱分析....... 31 3.3.5.1红外光谱扫描分析.... 31 3.3.5.2蛋白质二级结构变化分析 32 3.3.6微胶囊产品热稳定性分析. 34 .3.3.6.1 DSC分析....... 34 .3.3.6.2 TG分析..... 35 3.3.7加速储藏实验中微胶囊的过氧化值变化. 36 3.3.8亚麻籽油微胶囊的微观结构...... 37 3.3.8.1 SEM 分析..... 37 3.3.8.2 LCSM分析. 38 3.4本章小结.. 39 第四章亚麻籽油微胶囊的释放性能研究.. 41 4.1实验材料. 41 4.1.1试验原料与试剂.... 41 4.1.2试验仪器..... 42 4.2试验方法...... 42 4.2.11不同温度环境对亚麻籽油微胶囊释放的影响... 42 .4.2.1..1不同温度下的微胶囊释放试验.... 42 4.2.1.2不同温度下亚麻籽油微胶囊中芯材保留率的测定.. 42 4.2.1.3 Avrami's 公式对不同温度下微胶囊的释放过程分析.. 42 4.2.2不同湿度环境对亚麻籽油微胶囊释放的影响 43 4.2.2.1不同湿度下的微胶囊释放试验... 43 4.2.2.2不同湿度下亚麻籽油微胶囊中芯材保留率的测定.. 43 4.2.2.3 Avrami's 公式对不同湿度下微胶囊的释放过程分析.. 43 4.2..33不同pH值环境对亚麻籽油微胶囊释放的影响...... 43 4.2.4体外模拟环境中亚麻籽油微胶囊芯材的释放....... 44 4.2.4.1 在 SGF 环境中亚麻籽油微胶囊芯材的释放..... 44 4.2.4.2在 SIF 环境中亚麻籽油微胶囊芯材的释放......： 44 4.2.4.3.体外模拟试验中微胶囊粒径变化的测量..... 44 .4.2.4.44-一级动力学方程对模拟体外释放过程分析 44 4.2.5 LCSM下模拟体外试验中微胶囊的释放行为. 44 4.33.结果与分析.... 45 .4.3.1不同温度环境对亚麻籽油微胶囊释放的影响 45 4.3.1.1不同温度下微胶囊中芯材保留率的测定结果. 45 4.3.1.2 Avrami's 公式对不同温度下微胶囊的释放过程分析.. ...446 4.3.2不同湿度环境对亚麻籽油微胶囊释放的影响....... 47 .4.3.2.1不同湿度下微胶囊中芯材保留率的测定结果. 47 4.3.2.2 Avrami's 公式对不同湿度下微胶囊的释放过程分析.. 48 4.3..33不同pH环境对亚麻籽油微胶囊释放的影响........ 49 4.3.4体外模拟试验中亚麻籽油微胶囊芯材的释放....... 50 4.3.4.1连续 SGF+SIF 溶液中微胶囊芯材的释放率.... 50 .4.3.4.2体外模拟试验中微胶囊平均粒径的变化..... 51 4.3.4.3一级动力学方程对体外释放行为的分析. 51 4.3.5 LCSM 下模拟体外试验中微胶囊的释放行为... 53 4.3.6亚麻籽油微胶囊在模拟体外试验中的释放示意图. 55 4.4本章小结.. 55 第五章亚麻籽油微胶囊在植脂末方面的应用. 57 5.1.实验材料. 57 5.1.1试验原料与试剂.... 57 5.1.2试验仪器..... 58 5.2试验方法.... 58 5.2.1植脂末产品感官评价分析. 58 .5.2.2植脂末产品基本理化性质测定... 58 5.2.2.1植脂末产品水分的测定.. 58 5.2.2.2植脂末产品灰分的测定 58 5.2.2.3植脂末产品容重的测定. 59 5.2.2.4植脂末产品熔点的测定.. 59 5.2.2.5植脂末产品休止角的测定.. 59 5.2.2.6植脂末产品表面油含量的测定. 59 5.2.2.7植脂末产品总含油量的测定...... 59 5.2.2.8植脂末产品包埋率的计算....... 59 .5.2.3植脂末产品的粒径分析...... 59 5.2.4植脂末产品的卡路里热量分析. 60 5.2.5植脂末产品的速溶性指标测定.. 60 5.2.5.1植脂末产品润湿性的测定 60 .5.2.5.2植脂末产品分散性的测定 60 .5.2.5.3植脂末产品溶解度的测定 60 5.2.5.4植脂末产品乳状液稳定性测定. 60 5.2.6植脂末产品的芯材脂肪酸组成分析. 60 5.3结果与分析.... 61 5.3.11植脂末产品的感官评价分析. 6] .5.3.2植脂末品品基本理化指标结果.. 62 .5.3.3植脂末产品的粒径分析结果.... 63 5.3.4植脂末产品的卡路里热量分析结果 64 5.3.5植脂末产品的速溶性指标测定结果. 64 5.3.5.1植产末产品的润湿性与分散性结果分析. 64 5.3.5.2植脂末产品的溶解性与稳定性结果分析 65 .5.3.6植脂末产品的芯脂脂肪酸组成分析结果.k.. 66 5.4本章小结. 67 第六章结论与展望. 69 6.1 结论... 69 6.2 展望...... 70 参考文献. 71 致谢.... 79 .个人简历.. 80 第一章前言 1.11研究目的和意义 新鲜原生初榨的亚麻籽油在室温下储存仅一天后，就会发生氧化酸败现象。亚麻籽油具有多种对人体有益的物质，特别是其中不饱和脂肪酸，α-亚麻酸和亚油酸含量最高可达60%以上[]，不仅如此，胆固醇含量又特别低，这是其它种类的植物油无法匹及的。但正是因为有如此多的不饱和脂肪酸等有益物质，如果直接暴露在空气中，是及其容易被氧化的，营养物质也随之被破坏。另外，有相当一部分人群认为亚麻籽油是存在不愉快气味的[21，导致很多人不愿意直接食用亚麻籽油。所以亚麻籽油的储存及应用是个值得研究的问题。 近些年来，随着微胶囊技术的发展与各学科间的交叉作用，微胶囊技术可以在一定程度上解决油脂暴露空气易氧化的问题。微胶囊技术是一种利用成膜材料将具有挥发性、敏感性的液体或者固体包封成微小粒子的保护技术3]。利用喷雾干燥法将其微胶囊化，不仅可以很好的掩盖住不愉快的气味，还可以将液体转化成粉末，便于运输和加工，更重要的是很好的保留了其中易氧化的有益物质。 微胶囊化最大的特点就是可以根据需要，在恰当的时间和恰当的位置以一定的速率释放出来，使芯材具有了靶向性和控释性。这一特点在医药中的应用不断走向成熟，也正逐步的应用在食品领域中，成功的提高了营养物质和其它配料的稳定性和生物利用效率[4]. 微胶囊技术在很多领域应用广泛，如：食品、医药、化妆品、纺织品及动物饲料中，在食品工业中主要集中在粉末油脂、生物活性酶、香精香料、色素、奶制品等方面。但由于涉及工业化生产，就必须要考虑成本的问题，壁材的选择直接关系到生产成本，要选择包埋率高的，成本低的，释放性能好的材料。同时，制作出的微胶囊最终是要被人体食用的，它的储藏稳定性能固然重要，更重要的是能否在人体中很好的释放出来，之后才是人体吸收的问题。近些年来，我国在粉末油脂的技术研究方面，着实有了很大水平的提高，但相较于国外发达国家，无论在工艺生产环节，还是性能研究、产品应用方面，我们仍然需要向国外的科研工作者学习，尤其在微胶囊的释放条件，释放行为，体内体外的模拟释放、产品最终的应用方面都还不够深入。 所以，本课题利用经济济得的 SPI(大豆分离蛋白)和MD(麦芽糊精)复配形成 壁材，包埋易氧化的亚麻籽油，降低其氧化酸败的速率，保护其中的有效成分不被破坏。测定微胶囊产品的理化性质，热稳定性及氧化稳定性，这将为产品的储藏和应用提供理论依据。设计模拟胃液，胰液的体外实验，分别模拟微胶囊产品在胃液系统和肠道系统中的消化吸收功能。通过这个实验，可以看到微胶囊产品在不同的温度，浓度，不同体液环境中的释放性能，为其营养强化提供科学依据。对产品在植脂末方面的应用进行研究比较，为微胶囊产品在食品领域的研究和应用提供-；一定的借鉴意义。 1.2国内外研究进展 1.2.1亚麻籽油简介 亚麻籽，属种籽科，亚麻属的一年生或多年生草本植物亚麻的种子，生长于世界各地，加拿大是世界最大的亚麻籽生产国和出口国口5]。在我国也有大量的种植面积，以西北部为主产区，东北部黑龙江地区也有种植。亚麻籽中能量物质含量高达84.07%，这其中包括粗蛋白、脂肪、总糖含量，亚麻籽蛋白质中氨基酸种类齐全，其中人体所需必需氨基酸含量高达 5.16%，是一种营养价值较高的植物蛋白质。同时亚麻籽中含有的大量多糖，也是具有有益于人体健康的作用。而亚麻籽通过榨取所得到的油，就称为亚麻籽油D6]。亚麻籽油中含有的功能成分，这些年来得到越来越多人的关注及认同，例如，α-亚麻酸文，，亚油酸，油酸等，胆固醇含量为0%，其中α-亚麻酸含量最高可达53%，是其他植物油所无法匹及的，而且α-亚麻酸是人体所必需的脂肪酸，经人体消化作用后可形成为二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸，它们为鱼油中的有效活性成分，除此之外，α-亚麻酸还具有降血脂，降血压，预防肿瘤，预防血栓的形成，为大脑细胞提供营养，预防老年痴呆，调节植物神经等作用，近年受到国内外学者越来越多的关注17-9]。 但由于亚麻籽油在中国的普遍食用程度还不高，不像大豆油，玉米油等进入百姓的饮食生活中去。据调查研究表明，有部分人群认为，天然亚麻籽油是有一种具有植物油的苦味及略有鱼腥味的特殊气味的油脂[10]。尽管亚麻籽油有很多种保健功能，但其储藏过程中，发生的一些化学变化，会使其营养功能变低。所以，为了更好的利用这种对人体有益的物质，我们采取微胶囊化的加工工艺，既避免了部分人群无法接受的特殊气味，又可以防止其在储存过程中营养物质的流失，延长亚麻籽油的货架期和保质期[11]。 1.2.2微胶囊壁材选择的研究进展 壁材需具有良好的乳化能力和成膜能力。高DE(葡萄糖当量值)值的糖浆对微胶 囊的表面光滑更有益，且高DE 值的物质所形成的水溶液粘度更小[12]。 表1 近年来关于微胶囊壁材选择的研究 材料 特点 大豆蛋白(SPI) [13] 便宜、乳化性好。 酪蛋白酸钠[14] 颗粒最小，但价格高。 亚麻籽胶15] 还原亚麻籽天然状态。且亚麻籽胶粘度高，乳化性强，保湿性和悬 浮性高，无需任何乳化剂就能形成稳定的乳化液。 阿拉伯胶(AG)[16] 因含有小部分蛋白质(约2%)，所以又天然的乳化能力。但价格高， 粘度低，稳定性差。 麦芽糊精(MD)[17] 价格低，无乳化性，需与其他壁材配合使用。 卡拉胶(CAR) [18] 从生产成本考虑，性价比并不高，所以较少单独使用。 辛烯基琥珀酸 OSA 比阿拉伯胶便宜，但也可以达到阿拉伯胶的使用效果。 淀粉酯(OSA) [19] 明胶[20] 粘度大，但成膜性好。 壳聚糖[21] 与大豆蛋白组合可提高二者的可溶性和乳化温度，但乳化温度还是 不能过高，所以不适合喷雾干燥法。 β-环糊精[22] 空穴的空间体积限定，要求芯材液滴大小一定，此法得到的微胶囊 直径较小。 水解淀粉[23] 油脂产品即使在80%的相对湿度条件下，也能保持颗粒外形，因此 可作稳定剂和填充剂。 花生蛋白[24] 粒径偏大，储藏期间表面含油率上升太快，稳定性略差。 1.2.3微胶囊技术研究进展 微胶囊技术(Microencapsulation) 是指将固体细小颗粒、液态小液滴或气体作为微胶囊的芯材，在其外面利用一种或多种物质复配所形成连续薄膜的包囊技术I25]。这种方法，这些年来得到了广泛的认可，从最开始制作隐色压敏复写纸起，在近80多年里，微胶囊技术发展速度迅猛，应用范围也逐渐扩大，现在在食品，药品，化妆品等应用较多[26]。 如图1所示，现在生产的微胶囊大致分为以下几种类型：不规则型、简单型、多芯型、多壁型、填质颗粒型微胶囊。表面进行封装、具有包裹作用的，称之为壁材，通常 为碳水化合物和蛋白质等；为内部被封装、包裹的部分，我们称之为芯材，芯材可以是气体，液体和固体等。现在生产出的微胶囊的直径大小约为 1-500um 左右，甚至更小的尺寸也有小于 1um的，我们称之为超微胶囊体[27，28]。 图1几种常见的微胶囊类型 微胶囊化的方法至今发展的也有很多种，按性质分为物理机械法、化学法、物理化学法。其中，物理机械法包括：喷雾干燥法、喷雾冻结法、空气悬浮法、真空蒸发沉积法等等。化学法包括：界面缩聚法、原位聚合法、分子包囊法、辐射化学法等等。物理化学法：单凝聚法、复凝聚法、溶剂-非溶剂法、复乳包囊法等等[29-32]。本实验采用的是喷雾干燥法，其工作原理如图2所示：先将乳状液经喷头雾化，然后将雾群与热干燥介质解除混合，雾滴经旋转分离器蒸发干燥，最后干燥产品与干燥介质分离，得到微胶囊产品[33]。正是因为喷雾干燥法可以通过喷雾干燥机一次成型，用时短，封装包埋效率高，所以，在微胶囊化技术上，喷雾干燥法被广泛使用。 图2 喷雾干燥机工作原理 微胶囊化技术有如下优势： (1)可以将不易储存的、具有挥发性的气体、液体粉末化，变成固体。防止其挥 发，方便储存，降低运输成本。 (2)对于易氧化、见光易分解、受温度或者水分影响较大的物质，微胶囊化可以有效的提高其储藏的稳定性。 (3)必须要考虑某些物质具有特殊的气味，将其微胶囊化之后，可以很好的掩盖其味道，提升产品的口感及品质。 (4)微胶囊化还可以起到隔离活性物质，延缓其释放速率甚至控制其释放行为，提供营养强化的保障[34]。 成品微胶囊产品中，直接食用的比较少，一般都是添加到其他产品中去[35]。例如，将微胶囊粉末的功能物质添加到奶茶、奶粉、咖啡伴侣中，契合度高。或者，将方便食品中的液态油包，换成微胶囊粉末，防止其不方便挤出，避免浪费。或者将其添加到面粉中去，增强其保湿型，延缓淀粉老化，这样可以提高烘焙制品的口感和品质136]。 1.2.4微胶囊释性性能的研究概况 微胶囊芯材的释放，决定了微胶囊的应用前景。理想条件下，微胶囊可以实现选择性缓释或控释，即芯材在适当条件下缓慢或立即释放。但在现实生产中，释放过程受多种因素的干扰，例如：温度，湿度，光照， pH值等，无法达到稳定、匀速的释放。微胶囊产品的释放机制大体上可以分为两类，第一种是瞬时释放，第二种是控制释放37。瞬时释放是指利用各种外力，例如：机械压力，或者化学物质如酶的攻击使芯材物质在瞬间释放到外界环境中去。而第二种控制释放，是指在需要的预定时间内，向机体提供合适的芯材物质浓度，这样就可以控制芯材在预想的浓度，时间条件下释放，使芯材释放之后的安全性，有效性和适应性显著提高。而通常在研究微胶囊产品的释放理论的时候，会把微胶囊产品假设为理想产品，即假设微胶囊的壁材是由高聚物组成的连续均匀的一体式结构，并且芯材在释放过程中保持形状不变[38-40]。 由于各种食物在胃里停留的时间各不相同，水的时间最短2-3min，碳水化合物2h左右，脂肪类最长可达到5h以上，而一般混合食物在胃里停留的时间是4-5h。一般液体食物在小肠内的排空时间为4-5h，固体物为12-15h，脂肪的停留时间最长I41]。通过对比样品在胃液和肠液中的释放时间，可以看出样品在哪个消化器官的溶解性能更好。 Solomon B[42]等人以零级、，-一级动力学方程、Fick's第一定律、Higuchi等公式研究香茅油在体外释放规律，表明微胶囊在一定条件上能够实现可控制释放； Erokhina[43]等人借助动力学模型及激光共聚焦显微镜技术研究了微胶囊中的金纳米粒子的释放规律； 目前国内的研究主要侧重于对微胶囊的制备过程、工艺优化及微胶囊自身的理化性能，而国外研究更加倾向了解微胶囊在释放过程及模拟体外实验，更加侧重应用方向。体外试验一般包括SGF(模拟胃液)和SIF(模拟胰液)，分别模拟微胶囊产品在胃液系统和肠道系统中的消化吸收功能。通过体外模拟实验，可以得到微胶囊产品在不同时间，不同状态条件下的释放情况，为其营养强化提供科学依据。 1.2.5微胶囊化油脂的国内外研究概况 近些年来，亚麻籽油的营养价值越来越被人们所看重，国内外越来越多的学者投入到亚麻籽油的研究中。李高阳[44]等人利用 GC-MS(气相色谱-质谱)对亚麻籽油中脂肪酸的组成进行了细致的分析，得出其不饱和脂肪酸含量可达到82%以上。其中，α-亚麻酸属0-3型脂肪酸，是人体所必须的脂肪酸，可以预防脑栓的形成，降低血脂，提高认知能力，对于视觉神经系统也有所帮助，增加胰岛功能等等。对于现代生活压力巨大，处在亚健康状态的人群来说，长期适量的食用亚麻籽油会起到一定的帮助和改善作用。Bozana B[45]等对亚麻籽油，红花油和罂粟油中的维生素E 含量进行了比较，结果表明，亚麻籽油和罂粟油富含大量的生育酚，分别为95.3%，，70.3%。Nasirullah[46]等人还从亚麻籽油、芝麻油中分离出香草酸、苯甲酸、肉桂酸等物质，进一步研究表明该提取物具有和 TBHQ(特丁基对苯二酚)同样的抗氧化能力，而他又对亚麻籽油、红花油和罂粟油的氧化稳定性进行了比较，其诱导期依次为亚麻籽油(1.57h)<红花油(2.87h)<罂粟油(5.56h)，由于籽麻籽油中含有多种对人类有益的多不饱和脂肪酸，其氧化稳定性低，在普通条件下难以长期保存，且在储存期间产生的氧化产物更是会对人体的健康带来不利影响。初立君等人[47]研究了几种植物油脂氧化稳定性，由高到低依次为：芝麻油>橄榄油>大豆油>向日葵油>亚麻籽油>牡丹籽油。因此要想将亚麻籽油作为一种功能性油脂广泛推广和应用，就必须要考虑其功能性物质是否会被氧化的问题。所以将其合理的储存，就成为了人们研究的重点。 将易氧化的油脂经过蛋白质等复合壁材的封包，经过喷雾干燥得到微胶囊油脂产品，微胶囊技术有效的缓解了油脂易氧化的问题。邓乾春[48]等人主要看中亚麻籽油的医用保健价值，制成了中药软胶囊，重点对其视觉神经的缓解作用进行了研究，并进行了小鼠和临床试验。陈元涛[49]等人则将亚麻籽油微胶囊化，采取亚麻籽自身提取的亚麻籽胶，，作为单一壁材，利用喷雾干燥法，研究其微胶囊化的工艺配方及其工艺条件，主要考察亚麻籽油微胶囊的包埋率和含油率，但对其稳定性，释放性并未深入研究。仍有很 多人对其他油种进行微胶囊化并分析，例如，葡萄籽油，红花籽油，沙棘籽油等等[50-52]。孙翠玲[53]等人采用将 MD 分别与SPI， 明胶，酪蛋白组合，结果发现麦芽糊精与大豆蛋白组合所得效果更好，再用 DE=7 和 DE=14的麦芽糊精与大豆蛋白组合，结果发现DE=14 所形成的溶液粘度更小，包埋效果更好。葛昕[54]等人在研究油茶籽油时，也证实MD 与 SPI组合时，微胶囊产品具有高包埋效率及理想的颗粒形态，，良好的冲调性和氧化稳定性。Fritzen-FreireI55]等人采取单一壁材--阿拉伯胶，利用喷雾干燥法制作了亚麻籽油微胶囊，主要研究了乳化剂添加量和进风温度对亚麻籽油微胶囊的影响。高固形物含量和低的芯材浓度会提高包埋效率，同时降低脂质氧化的现象，这关系着乳状液粘度和最终颗粒的大小。提高进风温度会导致脂质氧化，而颗粒是否饱满，主要取决于固形物含量。华南理工大学李欣荣[56]等人以 SPI，适量添加乳糖，是典型的低成本开发微胶囊制品，最终包埋率可高达98.68%。Soottitantawatl571等人利用 OSA (辛烯基琥珀酸淀粉酯)进行了柠檬精油的微胶囊化。研究表明OSA 比阿拉伯胶价格低，且可以达到和阿拉伯胶相同的效果。Drush[58]则通过对鱼油的微胶囊化，进一步表明低粘度的OSA比高粘度的 OSA 的包埋效率更好。而之前的研究表明：高DE 值得糖浆对微胶囊的表面的光滑度，更为有益。S-Ramalrishnan[591等人采取喷雾干燥法，研究了乳化剂和壁材对鱼肝油微胶囊的物理化学性质和抗氧化性的影响。其壁材选取了3种： SPI， MD，酪蛋白酸钠，他们重点研究了芯材和壁材的比例及乳化剂颗粒的大小，对微胶囊颗粒的大小、完整度、饱满度的影响。 当然，喷雾干燥仅是制备微胶囊产品的一种常用手段，对于一些不耐受高温的物质，也可以采用水酶法，超声波粉碎法，冷冻干燥方法等等。等晶[60]等人先利用水酶法先将亚麻籽种的亚麻酸提取出来，再将其微胶囊化，壁材选择了明胶和蔗糖，并在其中添加了少剂量的天然抗氧化剂生育酚，卵磷脂和抗坏血酸，可以提高微胶囊在储藏期间的稳定性。董志俭[61]等人利用明胶和阿拉伯胶定量，定浓度混合，形成了一种带有相反电荷的高分子水溶液，再经过凝胶化、固化后支撑微胶囊，此种方法为复合凝胶法，但此方法制得的微胶囊的包埋率最高仅达到69.6%，实验数据上显示复合凝胶法不如喷雾干燥法的包埋效率高。Basak YaziciogluI62]等人利用超声波粉碎法研制了小麦胚芽油微胶囊。Asli [63]等人利用冷冻干燥法，用 MD 与两种豆类蛋白相互混合作为壁材，制作亚麻麻油微胶囊，包埋效果受亚麻油的浓度，蛋白的种类， MD 的类型和浓度等因素影响，同时也影响着微胶囊的物理化学性质和微观结构，实验表明，此法的包埋率可达到83%，并在模拟胃液中进行了释放性试验，释放率最高可达到84%。同时， Asli [64]等人又用相同 的壁材和芯材，但采用了喷雾干燥法进行微胶囊化，经验证，包埋率可达到88%左右。但观察两种微胶囊的微观结构，可以发现，冷冻干燥法的微胶囊表面易出现干瘪的现象，而喷雾干燥法微胶囊表面较为饱满。 微胶囊化油脂粉末在食品领域的应用也非常广泛，如配方奶粉、面制品、烘焙食品、固体冲调类饮料、冰淇淋制品、乳制品饮料、速冻食品与方便食品、甚至在婴儿食品中起到营养强化作用。如将 DHA 油脂制备成微胶囊形式，添加到婴儿奶粉中，不仅保护DHA 受氧气、光照因素的影响，还可以提高口感强化营养。O'BrienI65]等研究微胶囊粉末油在起酥饼干中的应用，实验发现不同微胶囊化工艺参数对微胶囊化粉末油脂的功能性具有显著的影响。OrtizI66]等利用喷雾干燥法制备了一种以水解酪蛋白为芯材， SPI为壁材的微胶囊，通过扫描电镜观察微胶囊结构，发现表面连续且致密，包裹后其疏水性增大，感官测试结果显示微胶囊产品苦味大大降低，表明 SPI 有效屏蔽水解酪蛋白的苦味的作用。实验证明，粉末油脂确实能够提升冲调式固体饮料的润滑口感，改善饮料的色泽，提高产品的营养价值和产品热能，改善产品的加工特性[67]。在焙烤食品方面的应用也比较常见，在预拌粉中加入微胶囊油脂粉末，不仅可以改善面包、蛋糕的外观、色泽，且适当的油脂确实能够起到延缓淀粉老化的作用，延长产品的货架期，对于工业生产来说意义重大[68]. 1.3研究目标及内容 1.3.1本课题研究目标 本课题以SPI、MD为复配壁材，亚麻籽胶充当乳化剂来包埋亚麻籽油，经剪切乳化、高压均质、喷雾干燥制得微胶囊产品，对整个工艺条件进行优化，并研究得到的微胶囊产品的微观结构、理化性质、热稳定性及氧化稳定性。产品的释放性能决定了产品的应用前景，通过对不同温度、RH、pH条件下及SGF和SIF环境中微胶囊释放的情况，经动力学方程回归拟合，得到适宜的存放条件及在模拟SGF和SIF中的释放规律，为营养强化提供理论支持。从感官、理化性能、营养的角度评价自制产品与市售商品的区别，为其今后的实际应用提供理论指导和支持。 1.3.2本课题研究内容 本课题研究的主要内容包括以下四个方面： (1)亚麻籽油微胶囊的制备过程及工艺条件优化； (2)亚麻籽油微胶囊的基本理化性质、热稳定性、氧化稳定性及微观结构的研究； (3)亚麻籽油微胶囊在不同温度、湿度、pH值和模拟SGF、SIF中的释放情况，并应用Avrami's方程，一级动力学方程对释放过程进行分析，同时借助激光共聚焦显微镜对体外模拟试验进行荧光标记，并观察分析其释放行为； (4)通过对比市售植脂末，研究亚麻籽油微胶囊在植脂末方面的应用可行性。 第二章亚麻籽油微胶囊的制备及工艺优化 本章节主要研究微胶囊产品的制备工艺流程及工艺条件优化。用 SPI、MD 为复配壁材，亚麻籽胶充当乳化剂，对亚麻籽油进行包裹，乳状液经剪切乳化、高压均质、喷雾干燥得到微胶囊产品。以微胶囊产品的包埋率为指标，通过4组单因素试验，设计4因素3水平正交试验，得到最优工艺条件，并进行验证。 2.1实验材料 2.1.1试验原料与试剂 表2 试验的主要原料与试剂 试验原料与试剂 生产厂家 亚麻籽油(低温冷榨) 青海省西宁市福来喜得生物技术有限公司 SPI 郑州谷神生物科技集团有限公司 MD(BR级) 北京索莱宝科技有限公司 亚麻籽胶(食品级) 郑州万博化工产品有限公司 乙醚(分析纯) 洛阳化学试剂厂 石油醚 天津市天力化学试剂有限公司 (分析纯，沸程30-60℃) 阿拉伯胶 北京索莱宝科技有限公司 冰乙酸(分析纯) 开封市芳晶化学试剂有限公司 三氯甲烷(分析纯) 洛阳化学试剂厂 碘化钾(分析纯) 天津市科密欧化学试剂有限公司 硫代硫酸钠(分析纯) 洛阳化学试剂厂 2.1.2试验仪器 表3 主要仪器与设备 仪器名称及型号 生产厂家 B-290 型小型喷雾干燥机 瑞士 Buchi 实验室仪器公司 高剪切分散乳化机 德国 FLUKO 流体机械制造公司 FA 2004型电子分析天平 江苏常熟金羊天平仪器厂，精度0.0001g HH-4恒温水浴锅 国华电器有限公司 电热鼓风干燥箱 上海市实验仪器总厂 ATS-BASIC 100 高压均质机 德国 ATS 仪器公司 气象色谱仪 日本岛津公司 TDL-5-A台式离心机 上海安亭科学仪器厂 RE-52系列旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂 2050全自动索氏抽提仪 瑞典福斯特瓦托公司 722s可见分光光度计 上海仪电分析仪器有限公司 2.22试验方法 2.2.1芯材——亚麻籽油基本指标测定 (1)亚麻籽油酸价测定： 参照 GB/T5530--2005 (2)亚麻籽油POV值(过氧化值)测值：参照 GB/T5538-2005 (3)亚麻籽油碘值测定： 参照 GB/T5532-2008 (4)亚麻籽油中脂肪酸组成分析[69]：气相色谱法。 气相色谱仪的条件：样品190℃下保持 8min，色谱柱：DPS-670，氮气流速1.0mL/min，空气流速400mL/min，氢气流速30mL/min，分流比 50：1，进样量1uL。 2.2.2亚麻籽胶乳化能力测定 2.2.2.1乳状液的配制 将亚麻籽胶与具有乳化能力的阿拉伯胶进行对比研究。常温下分别准确称取样品，配制浓度分别为 0.1%的亚麻籽胶溶液和5%的阿拉伯胶溶液，充分溶解并冷却到室温，再加入1g亚麻籽油， 在10000r/min 剪切 2min，，静置备用。 2.2.2.2乳状液相对粘度的测定 用乌式粘度计测量：将20mL 待测乳状液加入到粘度计中，置于25℃水浴中，测定样品溶液在乌氏粘度计中流过两个刻度所需的时间Ti，再测定溶剂流出的时间 To. 2.2.2.3乳化能力及稳定性测定 配好的亚麻籽胶，阿拉伯胶乳状液，取乳状液的中层体系，在3000r/min 下离心15min，取上清液，在波长为540nm 的可见光分光光度计下测定其吸光值。SDS 溶液空白对照，稀释至250倍，重复3次，取平均值。室温下静置1h后， 取乳化液的中层体系，测定其吸光值AI70]。样品的乳化能力EA以浊度Ｔ来表示： 其中，L为光路长度，本实验为 1cm。 乳化剂的乳化稳定性 ES，以1h之后的浊度T来表示： 2.2.3微胶囊的制备工艺流程图 2.2.4微胶囊包埋率的计算 2.2.4.1微微胶囊表面油含量测定 将2g的亚麻籽油微胶囊置于布氏漏斗，25mL 石油醚洗涤后过滤，收集滤液，加热，烘干，得表面含油率71]。 2.2.4.2微胶囊总油量测定 索氏抽提法：参考 GB/T5512-2008 2.2.4.3微胶囊产品包埋率的计算[72] 包埋率=-.样品含油量-表面含油量100样品含油量 2.2.5单因素试验 2.2.5.1固形物浓度 在固定添加亚麻籽胶1.4 g/500mL， 芯/壁材1：1.5，进风温度175℃的条件下，固形物的浓度分别为9%，12%，115%，18%，21%的条件下制备微胶囊，测定亚麻籽油微胶囊的包埋率。 2.2.5.2芯/壁材比例 在固定固形物的浓度15%，进风温度175℃，亚麻籽胶添加量 1.4 g/500mL的条件下，芯壁材添加比分别为2：1，1.5： 1，1：L：1，1：：J1.5，1：2的条件下制备微胶囊，测定亚麻籽油微胶囊的包埋率。 2.2.5.3}亚麻籽胶添加量 在固定固形物的浓度15%，进风温度175℃，芯/壁材1：1.5的条件下，亚麻籽胶的添加量分别为1.0 g/500mL， 1.2 g/500mL， 1.4 g/500mL， 1.6 g/500mL， 1.8 g/500mL 的条件下制备微胶囊，测量亚麻籽油微胶囊的包埋率。 2.2.5.4喷雾干燥进风温度 在固定固形物的浓度15%，乳化剂的添加量 1.4 g/500mL， 芯/壁材 1：1.5的条件下，进风温度分别设定为165℃，170℃，175℃，180℃，185℃的条件下制备微胶囊，测量各产品的包埋率。 2.2.6设计正交试验 在单因素实验的基础上，对固形物含量、芯/壁材、进风温度、亚麻籽胶添加量四个因素进行优化，，以亚麻籽油微胶囊的包埋率为指标，设计L9(34)正交因素水平表。 2.3结果与分析 2.3.1芯材——亚麻籽油理化指标分析 表4 亚麻籽油理化指标 项目 指标 酸价(mgKOH/g) 1.41 POV (mmol/kg) 2.83 碘值(g/100g) 176.97 图3 亚麻籽油脂肪酸成分分析 表5 气相色谱法测定亚麻籽油主要脂肪酸组成 保留时间 含量/% 主要脂肪酸 3.269 5.9230 C16：0 棕榈酸 4.372 3.8494 C18：0硬脂酸 4.718 26.2595 C18：1油酸 5.313 14.6579 C18：2 亚油酸 6.200 49.3103 C18：3亚麻酸 由表4可知，亚麻籽油酸价=1.4085<3.0， POV=2.8345<6.0，均符合国家食用亚麻籽油标准。碘值较高，表明油中不饱和键较多；如图3可知，亚麻籽油脂肪酸组成主要是：棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸。而从表5组成分析可知，其中亚麻酸含量高达49.31%，饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸的比例接近 1：9.2，可看出亚麻籽油中含有多种不饱和脂肪酸，有益于人体健康。 2.3.2亚麻籽胶乳化能力分析 2.3.2.1乳状液相对粘度 表6不同浓度下阿拉伯胶与亚麻籽胶的相对粘度 材料 质量分数/% 相对粘度 1 1.53 阿拉伯胶 5 3.31 10 6.91 0.1 11.33 亚麻籽胶 0.2 22.29 0.3 31.57 由表6可以看出，尽管亚麻籽胶的浓度远远低于阿拉伯胶，但其相对粘度远远高于阿拉伯胶，而这种高粘弹性可以在油水界面形成粘性膜，防止油滴上浮，形成O/W 体系，，使其在稳定性上更有优势。 2.3.2.2乳化能力及稳定性 图4 亚麻籽胶和阿拉伯胶的乳化活力 图5 亚麻籽胶和阿拉伯胶的乳化稳定性 由图4和图5可以明显的看出，亚麻籽胶在乳化能力上不如阿拉伯胶，但其相对粘度较阿拉伯胶高出好几倍，使得亚麻籽胶在低浓度条件下的稳定性高于阿拉伯胶，使得该乳状液的储藏稳定性更强。在喷雾干燥过程中，乳状液体系越稳定，包埋效率会更高。因此在本实验中，亚麻籽胶在低浓度下的乳化特性，不仅给乳状液提供了优良的稳定性，相较于其他乳化剂与芯材的契合程度来讲，亚麻籽胶与亚麻籽油将更加贴合。 2.3.3单因素试验结果分析 2.3.3.1固形物浓度 图6固形物含量对包埋率的影响 由图6可以看出，固形物的最佳浓度是15%，固形物浓度过低时，乳化液的水分含量比较高，喷雾干燥时间长，影响胶囊体表面的光滑度。固形物浓度较高时，乳化液的粘度较高，造成喷嘴堵塞，还会造造混合不均匀等问题。 2.3.3.2芯/壁材比例 图7 芯/壁材对包埋率的影响 由图7可以得出，芯/壁材对微胶囊效果的影响是显著的，芯/壁材比为2：1时，由于表面含油量比较高，致使微胶囊的包埋率低。所以芯/壁材的比例影响微胶囊的包埋效率，进而也影响微胶囊包埋效果。芯/壁材比值过低时，直接导致亚麻籽油微胶囊的包埋 率偏低，所以制备亚麻籽油微胶囊的最佳芯壁材比是1：1.5。 2.3.3.3亚麻籽胶添加量 图8 亚麻籽胶的添加量对包埋率的影响 亚麻籽胶具有良好的乳化活力及乳化稳定性，由此用其充当乳化剂是可行的。由图8可知，从整体来看，随亚麻籽胶的添加量的增加，亚麻籽油微胶囊的包埋效率有所增加。当亚麻籽胶的添加量达到1.4 g/500mL 后，随添加量的增加，微胶囊的包埋率的增加效果不明显，乳状液的相对粘度会造成喷嘴堵塞等问题，从经济效率和仪器的保护方面考虑，添加1.6 g/500mL 亚麻籽胶较为合适173]。 2.3.3.4进风温度 图9 进风温度对包埋率的影响 由图9可以看出，制备亚麻籽油微胶囊的最佳进风温度是175℃。喷雾干燥的温度偏低会造成干燥不完全，废料槽中，存在未干燥的乳状液。而若进风温度过高，会出现 粉末烧焦炭化的现象，还会造成粘壁现象。 2.3.4正交试验结果分析 2.3.4.1正交试验水平表 由单因素实验结果设计正交试验水平表如下： 表7 正交试验水平表 因 素 水平 A固形物浓度(%) B芯/壁材 C进风温度(℃) D亚麻籽胶(g) 1 12 1：1 170 1.2 2 15 1：1.5 175 1.4 3 18 1：2 180 1.6 2.3.4.2正交优化实验结果与讨论 表8 正交试验结果 序号 A固形物浓度 B芯/壁材 C进风温度 D亚麻籽 包埋率/% (%) (℃) 胶(g/mL) 1 12 1：1 170 1.2 72.81 2 12 1：1.5 175 1.4 84.20 3 12 1：2 180 1.6 78.87 15 1：1 180 1.4 76.66 5 15 1：1.5 170 1.6 86.10 6 15 1：2 175 1.2 74.55 7 18 1：1 175 1.6 71.68 8 18 1：1.5 180 1.2 83.91 9 18 1：2 170 1.4 71.77 K1 78.610 73.717 76.893 77.090 K2 79.103 84.737 76.810 77.543 K3 75.787 75.047 79.797 78.867 R 3.316 11.020 2.987 1.777 表9 正交结果方差分析 因素 偏差平方法 自由度 F比 F临界值 显著性 A 19.215 2 3.758 19.000 B 217.105 2 42.461 19.000 * C 5.113 2 1.000 19.000 D 17.356 2 3.394 19.000 误差 5.11 2 注：*表示在0.05水平上显著(P<0.05)。 在正交试验结果中，极差R值越大，则该因素对微胶囊包埋率的影响越显著[74]。由表8可知，影响亚麻籽油微胶囊包埋效率的各因素由大到小依次是， B>A>C>D，即芯/壁材>固形物浓度>进风温度>亚麻籽胶添加量。 由表9可知，当置信区间α=0.05时，F(固形物浓度)>F0.05， F (芯壁材比)>F0.05。固形物含量与芯/壁材对微胶囊的包埋效率的影响较大，分析其中原因：由于固形物的浓度不仅影响乳状液的喷雾干燥速率，而且对乳状液的玻璃态形成也有显著影响I75]。芯/壁材对微胶囊的包埋率的影响最大，芯/壁材比会影响微胶囊的成膜性和乳化特性[76]。可以得出制备亚麻籽油微胶囊的最佳工艺条件是 B2A2C3D3，即固形物浓度为15%，芯/壁材是1：1.5，进风温度是180℃，亚麻籽胶的添加量是 1.6 g/500mL。 在最佳工艺条件下，经三次重复性验证试验表明，根据正交试验得到的最佳工艺条件 B2A2C3D3制得微胶囊的包埋率可达86.2%。 2.4本章小结 通过亚麻籽油的理化指标及脂肪酸组成分析，证实其存在较多对人体有益的不饱和脂肪酸，值得对其进行微胶囊化包裹，以达到保护芯材的目的，进而提高亚麻籽油的食用价值。相较于同样具有乳化性能的阿拉伯胶，，亚麻籽胶以其低浓度、高粘度的特点，表现出稳定的乳化性能，作为配制乳状液的乳化剂是可行的。 利用 SPI 和MD作为壁材，对亚籽籽油进行包裹，通过正交实验对亚麻籽油微胶囊的制备工艺条件进行优化，最终以包埋率为指标，根据4组单因素实验结果，设计4因素3水平正交实验，得出制备亚麻籽油微胶囊的最佳工艺条件为：固形物浓度15%、芯/壁材添加比例1：1.5、乳化剂添加量1.6g/500mL、进风温度180℃，经重复试验验证， 由此工艺条件制备的亚麻籽油微胶囊的包埋率可达86%以上，包埋效果良好。 第三章亚麻籽油微胶囊的理化性质及微观结构 根据第二章的方法和最优工艺条件自制亚麻籽油微胶囊，并对微胶囊产品的理化指标进行测定，但对于油脂微胶囊产品，目前并没有相应的国家标准和卫生标准，所以只能结合食用油脂和粉末类食品的国家标准和卫生标准的评价指标进行品质分析[77]。本章主要对亚麻籽油微胶囊的理化性质进行测定，其中包括：包埋率、水分含量、灰分含量、蛋白质含量、容重、休止角、溶解性、粒径分析、吸水性、红外图谱分析、热稳定性分析、储藏稳定性分析，以及利用 SEM 和 LCSM 对微胶囊进行微观结构的分析。 3.11实验材料 3.1.1试验原料与试剂 表10 试验的主要原料与试剂 试验原料与试剂 生产厂家 亚麻籽油(低温冷榨) 青海省西宁市福来喜得生物技术有限公司 SPI 郑州谷神生物科技集团有限公司 MD(BR级) 北京索莱宝科技有限公司 亚麻籽胶(食品级) 郑州万博化工产品有限公司 乙醚(分析纯) 洛阳化学试剂厂 石油醚 天津市天力化学试剂有限公司 (分析纯，沸程30-60℃) 溴化钾(分析纯) 天津市华特化研科技有限公司 FITC (异硫氰酸异构体Ⅰ) 北京索莱宝科技有限公司 Nile Red(尼罗红荧光剂) 北京索莱宝科技有限公司 丙酮(分析纯) 洛阳化学试剂厂 二甲基亚砜(分析纯) 天津科密欧化学试剂公司 3.1.2试验仪器 表11 主要仪器与设备 仪器名称及型号 生产厂家 FA 2004 型电子分析天平 江苏常熟金羊天平仪器厂，精度0.0001g 电热鼓风干燥箱 上海市实验仪器总厂 TD-5-A台式离心机 上海安亭科学仪器厂 BT-1600 激光粒度仪 丹东市百特仪器有限公司 傅里叶红外光谱仪 美国NICOLET 公司 S-3400N 扫描式电子显微镜 日本 Hitachi公司 FV1000 激光共聚焦显微镜 日本 Olympus 仪器公司 全自动定氮仪2300型 瑞典福斯特瓦托公司 RE-52系列旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂 2050全自动索氏抽提仪 瑞典福斯特瓦托公司 3.2试验方法 3.2.1亚麻籽油微胶囊基本指标测定 3.2.1.1亚麻籽油微胶囊感官评价 微胶囊产品的感官评价质量一般可以通过产品的颜色、气味、滋味、组织状态等方面进行感官评价[78]。参考QB/T4791-2015中感官要求。 3.2.1.2微胶囊表面油含量测定 将2g的亚麻籽油微胶囊置于布氏漏斗，25mL石油醚洗涤后过滤，收集滤液，加热，烘干，得表面含油率。 3.2.1.3微胶囊总油量测定 索氏抽提法：参考 GB/T5512-2008 3.2.1.4微胶囊产品包埋率的计算 3.2.1.5微胶囊中水分测定 参考GB/T5528-2008 3.2.1.6微胶囊中灰分测定 参考 GB/T5009.4-2010 3.2.1.7微胶囊中粗蛋白含量测定 参考 GB5009.5-2010 3.2.1.8微胶囊产品容重的测定 将一定质量的亚麻籽油微胶囊装入有刻度的量筒内，测定体积，计算单位体积微胶囊的质量。 3.2.1.9微胶囊溶解度测定 在电子天平上称取水分含量为 B的微胶囊样品 W， 于50mL烧杯中，在25-30℃下用38mL蒸馏水，分数次将样品溶解，并移入50mL 离心管中，加塞，将上述离心管置于离心机中，以4000r/min 的速度离心10min，倾去上清液，再加入25-30℃的蒸馏水，以 4000r/min 的速度离心10min， 倾去上清液，用少量水将沉淀洗入已知质量的蒸发皿中，置于105℃烘箱中干燥至恒重，溶解度计算按下公式I79]： 其中，W为样品质量；； W1为称量皿质量；W2为称量皿与不溶物总质量；B为样品含水量。 3.2.1.10微胶囊流动性测试 粉体的流动性反应了粉体的干燥程度，对于自动化生产及产品加工有着重要的影响。一般来说，通过测量休止角来表明粉体的流动性，休止角越大则流动性越差，反之，休止角越小则流动性越好。目前，常用的测量休止角的方法有以下几种：注入法，排出法，，容器倾斜法等等。本试验采用注入法来测量亚麻籽油微胶囊的休止角。 注入法：如图10所示，将10g微胶囊产品经过漏斗倒在水平面上，使微胶囊呈自然堆积状。测量粉堆高度h 及其粉堆半径，根据以下公式进行计算[80]。 图10 注入法测量粉体休止角示意图 3.2.2亚麻籽油微胶囊粒径分析 利用 BT-1600 型激光粒度分析仪测定亚麻籽油微胶囊的粒径分布，采用用蒸馏水作为分散剂，将微量样品均匀分散于蒸馏水中，进行数据采集分析。 3.2.3i3亚麻籽油微胶囊抗潮性分析 粉末状的产品在储藏期面临的最大难题就是产品的吸水性，产品一旦发生吸水现象，，会导致产品大面积结块，流动性降低，溶解性变差，对于微胶囊产品来说，甚至能引起芯材的提前释放，保护作用消失。 称取刚制作出的微胶囊产品10g，在室温，75%湿度条件(NaCl饱和溶液)下放置50小时以上，测定其重量变化，计算增重率，根据增重率的变化来判断微胶囊产品是否发生吸水现象。 3.2.4傅里叶红外光谱分析 3.2.4.1傅里叶红外光谱扫描分析 用傅里叶变换红外光谱分别对亚麻籽油， SPI， MD， 成品微胶囊进行分析。 固体样品分析：精确确量微胶囊样品1mg。样品：溴化臭质量比=1：：100。在研钵混合研磨后压片，在400-4000cm²范围内扫描。 液体样品分析：用滴管吸取少量亚麻籽油均匀涂抹在制备好的溴化钾压片上进行红外分析，在400-4000cm范围内扫描。 根据以上五种物质的特征峰，可以初步判断微胶囊产品是否形成。 3.2.4.2蛋白质二级结构变化的红外光谱分析 对3.2.4.1中 SPI 和亚麻籽油微胶囊的红外吸收曲线进行二级求导，光谱数据用Peakfit4.12软件进行分析。 通过数据可以分析出，蛋白质在经过喷雾干燥的瞬间高温后，二级结构是否发生变化。 3.2.5微胶囊产品热稳定性分析 3.2.5.1 DSC 分析 称取一定量的微胶囊样品放入铝盒中，压片封口，放入差示扫描量热仪中，升温速率为10℃/min，氮气流速为20mL/min， 升温范围为-20--250℃。 3.2.5.2 TG分析 采用STA 热重分析仪进行微胶囊产品的热重分析，控制氮气流速为 30mL/min， 升温速率为 10℃/min，升温范围为50-600℃[81]。 根据 TG曲线，对其进行一阶求导，得到DTG曲线，分析不同反应阶段的特性。 3.2.6加速储藏实验中微胶囊的 POV 值变化 POV 是评价和判断油脂及油脂产品是否发生氧化酸败的主要指标，所以对亚麻籽油微胶囊产品进行加速氧化实验，与未包埋的亚麻籽油进行对比，这将成为评价产品品质的重要依据，同时也可以借助亚麻籽油微胶囊的 POV 值的变化规律来预测微胶囊产品的货架期。 将亚麻籽油和亚麻籽油微胶囊产品同时放入63℃培养箱箱中进行 50h 的加速氧化实验，分别测试不同时间的 POV 值。具体测量 POV 值方法，参照 GB/T5538-2005。 3.2.7亚麻籽油微胶囊的微观结构 3.2.7.1 SEM 分析 亚麻籽油微胶囊样品通过双面胶贴在进样台上，均匀平铺压实，经过喷金处理，用扫描电镜进行群体和个体的观察，重点观察微胶囊产品的表面结构和微观结构。 3.2.7.2 LCSM 分析 分别用 FITC 标记大豆蛋白， Nile Red 标记亚麻籽油进行荧光染色，其中，用丙酮溶液溶解 Nile Red 粉末，浓度为 0.1mg/mL；用DMSO(二甲基亚砜)溶液溶解 FITC粉末，浓度为 0.1mg/mL。按照最佳工艺条件重新制备微胶囊样品，制备过程中应注意 全程避光，，以免荧光剂发生猝灭。 将制备好的样品取适量分散于蒸馏水中，胶头滴管滴一滴于载玻片上， FITC 标记的蛋白在488nm 激发光下观察， Nile Red 标记的亚麻籽油在 512nm 激发光下观察[82]。 3.3结果与分析 3.3.31.1亚麻籽油微胶囊产品感官评价 图11 自制亚麻籽油微胶囊 表12亚麻籽油微胶囊感官评价表 样品 颜色 气味 滋味 组织状态 亚麻籽油 乳黄色 豆香，无异味 细腻， 疏松粉末状， 微胶囊 适口性良好 无结块 3.3.2亚麻籽油微胶囊基本理化指标 表13亚麻籽油微胶囊产品基本理化指标 基本指标 结果 表面含油量/% 4.99 总含油量/% 38.03 包埋率/% 86.87 水分/% 1.30 灰分/% 2.15 容重(g/cm) 0.24 溶解性(g/100g) 57.04 休止角/° 33.82 粗蛋白含量/% 25.60 由表13得出，自制的亚麻籽油微胶囊表面油含量 4.99%，总含油量38.03%，包埋率达到86.87%，初步认定，产品包埋效果良好；产品经瞬间高温喷雾干燥后，水分含量低，产品成乳黄色，这是由于复配壁材中含有SPI， 豆香无异味，颗粒均匀，干燥，溶解性良好；休止角为33.82°， -般来说，休止角越小，证明粉体的粘性越小，流动性越好，工业生产中休止角<40°的粉体可以满足全自动生产[83]。 3.3.3亚麻籽油微胶囊粒径分布分析 图12 亚麻籽油微胶囊产品粒径分布图 表14 亚麻籽油微胶囊粒径分布表 粒度区间 区间分布 累积分布 粒度区间 区间分布 累积分布 (um) (%) (%) (um) (%) (%) 1.00-1.33 0 0 10.00-13.34 12.26 22.59 1.33-1.78 0.01 0.01 13.34-17.78 22.17 44.76 1.78-2.37 0.03 0.04 17.78-23.71 28.16 72.93 2.37-3.16 0.08 0.12 23.71-31.62 27.07 100 3.16-4.22 0.25 0.37 31.62-42.17 0 100 4.22-5.62 1.03 1.40 42.17-56.23 0 100 5.62-7.50 2.84 4.24 56.23-74.99 0 100 7.50-10.00 6.09 10.33 74.00-100.00 0 100 颗粒数目：304 最大颗粒：31.02 最小颗粒：0.79 长径比：2.85 圆度：0.84 图12显示，亚麻籽油微胶囊的粒径大体呈正态分布，自制的微胶囊产品大多分散于 7.5-31.62um范围内，符合一般生产对微胶囊粒度的要求。根据表14的数据显示，95%的产品属于这个区间，5%的粒度小于 7.5um；长径比为2.85，圆形度为0.84，接近于1，也就是说自制微胶囊产品是接近于球形的，产品大体上成均匀，球体状。 3.3.4亚麻籽油微胶囊产品的抗潮性分析 图13 亚麻籽油微胶囊抗潮性实验结果 由图13可以看出：自制的微胶囊产品的水分含量很低，仅有1.3%，说明喷雾干燥过程中，经过瞬间高温，水分基本被蒸发，形成的粉末干燥，流动性较好。但微胶囊产品水分含量越低，就越容易发生吸水现象。制作微胶囊的两种壁材， SPI 和 MD 的抗潮稳定性较好，所以在75%的湿度条件下，6h时，微胶囊粉末上层有小粒结块；30h时，粉末出现大片结块；40h左右，重量曲线有明显上升，且伴有难闻的鱼腥味；随着时间的继续增加，微胶囊的吸水能力下降，吸水量最终趋于恒定。 微胶囊中的水分含量的变化，不仅影响着微胶囊的品质，更是与产品的货架期有关，对于微胶囊产品来说，主要目的是保护亚麻籽油，防止其被氧化。一一旦发生吸水，植物蛋白的通透性会增强，被保护的亚麻籽油会与空气发生氧化反应，亚麻籽油品质下降，甚至会使亚麻籽油释放出来，大大降低了产品的包埋效果。因此，微胶囊产品的储存条件应该是在相对干燥的环境中。 3.3.5傅里叶红外光谱分析 3.3.5.1傅里叶红外光谱扫描分析 图14 4种物质在4000-400cm下的红外扫描图谱 通过红外光谱的扫描分析，可以显示出各物质的分子结构和具有特征性的化学键 [84]。如图14所示，分别为 SPI、MD、亚麻籽油及亚麻籽油微胶囊的红外光谱图。其中，SPI、MD 均在3600-3300cm处出现极强的大波段吸收峰，这主要是因为在 SPI、MD当中含有大量的—OH，而在微胶囊产品中，这一特征峰也明显存在。同时，在1640cm处也存在明显的特征峰，，主要是C=C 引起的伸缩振动峰。 亚麻籽油的红外光谱显示的特征峰在3006cm处，这是由于亚麻籽油中的=C-H键的伸缩振动而引起的，同样的，在亚麻籽油微胶囊产品中的红外光谱上，在同样的位置也存在着相似的特征峰。对比微胶囊产品与芯材、壁材的红外光谱可以看出，芯材、壁材的主要特征峰在微胶囊产品的光谱图上均有所显示，只是不同程度地被削弱了，这可能是由于多种物质混合所致，但由此可以初步判定，亚麻籽油微胶囊的包埋结构初步形成。 3.3.5.2蛋白质二级结构变化分析 图15 蛋白质酰胺Ⅰ带的光谱区域 蛋白质酰胺Ⅰ带的光谱区域为 1600cm*-1700cm之间，这区间主要包含了C=O的伸缩振动，这对于蛋白质二级结构的变化非常敏感，对于研究蛋白质二级结构是否发生变化很有价值[85]。从图15可以看出， SPI 和微胶囊产品的酰胺Ⅰ带的峰位和强度都有所改变，通常高温会破坏分子的内氢键，使峰位像高波数方向移动[86]， SPI的酒胺Ⅰ带为1662.34cm²，添加了 MD 及亚麻籽油后，微胶囊的酰胺Ⅰ带为1656.55 cm，向低波数移动了6cm。这是由于蛋白质中氨基酸与周围介质之间形成了氢键，当氢键作用较强是， C=O 的电子云密度降低，吸收带像低波数方向移动，证实了链结构的存在[87]。 接下来，采用 peakfit4.12 软件对 SPI 和微胶囊产品的 FT-IR 图谱数据进行处理和拟合分析，如下： 表15 蛋白质二级结构变化表 样品 峰位置 百分比 峰对应结构 二级结构含量 α-螺旋/β-折 /cm /% 叠 1618.57 13.18 β-折叠 26.16 SPI 1631.30 12.98 β-折叠 1644.02 12.79 无规则卷曲 12.79 1656.72 12.60 α-螺旋 12.60 0.482 1669.42 12.43 B-转角 24.70 1682.12 12.27 β-转角 1617.63 12.46 β-折叠 25.03 1630.63 12.57 β-折叠 微胶囊 1643.01 12.68 无规则卷曲 12.68 0.511 1655.73 12.78 α-螺旋 12.78 1668.47 12.88 β-转角 25.85 1681.25 12.97 β-转角 由上表对比可得，微胶囊经过瞬时高温喷雾干燥后，相较于 SPI， 微胶囊中的蛋白质二级结构有所改变，其中，无规则卷曲和α-螺旋相对来说，变化不大，β-转角增加了1.15%，β-折叠减少了1.13%， 总体来说，高温喷雾制得的微胶囊产品蛋白质二级结构变化并不明显，这一结果与石燕研究微胶囊形成过程中蛋白质二级结构变化的红外光谱分析结果相似，说明瞬时的高温喷雾并不会大规模的改变蛋白质的二级结构188]。 3.3.6微胶囊产品热稳定性分析 3.3.6.1 DSC 分析 图16 微胶囊产品差示扫描量热分析图 如图16所示，微胶囊产品在44℃之前， DSC 曲线基本无变化，说明产品仍处于玻璃态，结构未发生改变，性质较稳定。当温度达到44.3℃时，出现第一个吸热峰，峰值为100.1℃，即产品变性的转变温度[89]，微胶囊产品第一阶段熔解热焓 68.85J/g，此阶段发生的反应为壁材成分在高温下受热溶胀，有序的晶体结构向无序的晶体结构转变，发生吸热现象所致。随着温度的升高，195℃时出现第二个吸收峰，峰值为213.8℃，第二阶段溶解热焓 7.214J/g，微胶囊成分开始发生热分解反应，主要是 C-O， S-S， C-C键断裂，壁材中的MD糊化发生热分解，产生 CO2， H2O等产物，直至最终样品全部碳化。 3.3.6.2 TG 分析 图17 亚麻籽油微胶囊产品热重分析图 热重分析是反映样品的质量与温度之间的关系，通过仪器内部的精密天平来测量样品在定速升温过程中质量的变化，进而分析物质在高温作用下的降解过程，最终反映出产品的热稳定性[90]。如图17所示，在温度达到189℃之前，了，1亚麻籽油微胶囊的质量减少的不明显，这是由于自制亚麻籽油微胶囊的自由水含量很低。随后，亚麻籽油微胶囊的水分随温度增加明显减少，在此过程中，包含结合水和易挥发性分解物质的损失，从侧面反映了亚麻籽油微胶囊发生了剧烈的理化反应。470℃之后，随程序温度升高，亚麻籽油微胶囊热分解基本完成，质量变化趋于平稳。在189℃之前，亚麻籽油微胶囊的质量几乎没有损失，表现出很好的热稳定性，能满足一般食品的加工的条件，并保证其营养价值不损失。 对 TG 曲线进行一阶求导得到 DTA 曲线，，显示出反应分为两个阶段，与图17中DSC 曲线基本吻合。第一阶段可能是壁材中的 SPI 和MD 发生热分解，化学键开始断裂，产生 CO2， H2O， CH4等中间产物，导致重量发生变化；第二阶段反应可能是中间产物发生完全分解，最终碳化所致[91]。亚麻籽油微胶囊表现出的热稳定性良好，这对于产品在未来的食品加工上的应用奠定了良好的基础。 3.3.7加速储藏实验中微胶囊的 POV 值变化 图18 加速储藏试验中样品过氧化值的变化 由图18可以看出，亚麻籽油初始 POV 值是2.23 mmol/kg，制成亚麻籽油微胶囊后POV 值有一定的上升，达到 2.73mmol/kg。主要原因是因为在制备亚麻籽油微胶囊的过程中，乳化均质以及干燥时乳状液都是暴露在空气中，发生了氧化反应，，干燥过程中还需要加热，致使亚麻籽油的氧化反应更加显著，因此，亚麻籽油微胶囊的初始 POV值明显高于亚麻籽油的 POVI92]。在63℃的条件下进行加速氧化实验，实验初期，亚麻籽油和亚麻籽油微胶囊的 POV 值的变化速率比较缓慢，16小时之后，亚麻籽油和亚麻籽油微胶囊的 POV 值增加的速率都有所增加。相比之下，未包埋的亚麻籽油的 POV 值的增加的速率始终比微胶囊化的亚麻籽油的快，未包埋的亚麻籽油的 POV 值两天后达到24.23mmol/kg，并表现出一定的哈喇味，油脂酸败比较严重；而亚麻籽油微胶囊由于有壁材的保护，致密的壁材结构能有效的阻隔亚麻籽油与空气中的氧气直接接触93]，所以，亚麻籽油微胶囊的POV 值升高速率相对比较缓慢，经过两天后， POV 值是 6.57 mmol/kg，远低于未微胶囊化的亚麻籽油的 POV 值。 根据加速储藏实验结果可以得出，将亚麻籽油微胶囊化后，亚麻籽油的氧化速率极大地减弱，达到对油脂的保护作用，显著地延长亚麻籽油的保质期及产品的货架期。 3.3.8亚麻籽油微胶囊的微观结构 3.3.8.1 SEM 分析 图19 SEM 下的微胶囊群体(550x) 由于微胶囊的粒径范围分布在 5-200um之间，具有高放大倍数的扫描电子显微镜可以更加清楚地观察到微胶囊的表面及内部结构。 图19表示为 SEM-550x下的亚麻籽油微胶囊群体图片，从整体来看，以 SPI 与 MD为壁材制备的亚麻籽油胶囊近似呈球形，由于小型喷雾干燥机的进气量没办法达到恒定的稳定状态，进气量导致水分蒸发速率不同，所以微胶囊形成的尺寸、大小、形状并不完全一致，也有少量微胶囊表面凹陷或者破裂，这由于制备微胶囊时，高温瞬时蒸发水分，蒸发速率不同会形成胶囊体表面凹陷，同时，蒸汽的热膨胀也会引起囊膜的破裂，导致孔洞的形成以及囊体表面的裂痕[94]。 S-3400 30.0kV 7.9mm x25.0k SE 4/20/2015 10：08 2.00umS-3400 30.0kV 7.8mm x4.50k SE 4/20/2015 10：14 111 10.0um 图20 SEM 下的微胶囊个体(25.0kx) 图21 SEM 下的个体腔体(45.0kx) 图20显示的为放大 SEM-25.0kx 的完整微胶囊个体，从照片上看，微胶囊表面光滑，致密，无裂纹，呈现球形的电镜视图，是比较理想的个体颗粒形态。而图21显示的是一个破裂的微胶囊，从这张照片中我们可以清楚的看到在微胶囊内部形成了一个腔体空洞，这个腔体就是芯材--亚麻籽油的形成空间；而由 SPI、MD复配形成的壁材结构，囊壁厚度均匀、结构致密，这样的壁材结构为保护芯材奠定了基础。这张电镜图片不仅很好的显示出微胶囊的微观结构，还间接地证实了微胶囊包埋结构的形成。 3.3.8.2LCSM 分析 b C 图22 LCSM下(800x)的亚麻籽油微胶囊个体b图为 Nile Red 标记的亚麻籽油 a图为 FITC标示的 SPI c图为完整的微胶囊个体两种荧光染色剂， Nile Red 和 FITC， 分别用来标记亚麻籽油和 SPI。 a 图为488nm 下的激发光下的绿色通道，可以看出在微胶囊外层形成蛋白质膜，这层高粘弹性薄膜将有利于缓解微胶囊在保藏和储藏过程中的油脂的释放。b图为 512nm下的激发光下的红色通道，亚麻籽油集中在中间腔体部分，壁材上分布着有少量表面油。c图更为直观的反映出油脂与蛋白的分布，红色小液滴为表面油存在，中间亮黄色即为芯材的集中分布，说明蛋白包埋油脂的微胶囊结构已形成I95]。LCSM 利用荧光颜色的标记分布，显示了SEM 无法分辨不同物质的弊端，更加有助于研究人员对微胶囊结构的观察与分析。 3.4本章小结 本章节对亚麻籽油微胶囊进行了理化指标测试，结果表明：微胶囊产品呈乳黄色，伴有豆香无异味；微胶囊产品含油率为38.03%，表面油含量为4.99%，包埋率达到86.87%；水分含量为1.30%，产品干燥，休止角小，流动性良好；颗粒分布均匀，基本呈球体；常温下溶解度良好，基本可以满足各类食品添加原料需求；产品在潮湿环境中易吸水，壁材通透性加强，亚麻籽油被释放出来，从而影响产品品质，应该放在相对干燥条件下保存。 对芯材，壁材，微胶囊产品进行了红外光谱分析，特征峰均在微胶囊产品中出现，形成包埋结构，且蛋白质二级结构并未发生明显改变；产品经过 TG 分析和 DSC 分析表明，温度达到190℃以上时才会发生热分解，热稳定性良好，基本可以满足一般食品加工条件；加速储藏实验表明，微胶囊化的亚麻籽油 POV 值变化更加平稳，产品稳定性较好，达到保护油脂目的，为产品在烘焙食品、固体饮料方面应用打下基础。 经 SEM 及 LCSM观察分析，微胶囊表面光滑，致密，无裂纹，且腔体结构形成；荧光标记的油脂和蛋白，更加清晰地显示了壁材包裹芯材结构形成。 第四章亚麻籽油微胶囊的释放性能研究 一般来说，微胶囊产品的释放情况决定其应用前景。不同的产品所达到的释放条件，释放速率不尽相同，与产品自身的性质和外部环境有关。 本章节主要研究亚麻籽油微胶囊在不同环境中的释放情况。以 SPI、MD、亚麻籽胶作为壁材，经喷雾干燥后得到亚麻籽油微胶囊产品。应用 Avrami’s 公式对微胶囊在不同温度、湿度、pH条件下的芯材保留率进行拟合分析；借助一级动力学方程构筑动力学模型，对微胶囊在体外 SGF、SIF 中的释放情况进行研究；通过对不同物质的荧光染色，利用LCSM 对体外释放过程进行观察及分析，最终得出亚麻籽油微胶囊在不同环境中的释放行为及规律，为产品未来的应用方面奠定基础。 4.1实验材料 4.1.1试验原料与试剂 表16 试验的主要原料与试剂 试验原料与试剂 生产厂家 乙醚(分析纯) 洛阳化学试剂厂 石油醚 天津市天力化学试剂有限公司 (分析纯，沸程30-60℃) FITC (异硫氰酸异构体Ⅰ) 北京索莱宝科技有限公司 Nile Red(尼罗红荧光剂) 北京索莱宝科技有限公司 丙酮(分析纯) 洛阳化学试剂厂 二甲基亚砜(分析纯) 天津科密欧化学试剂公司 胃蛋白酶：i酶活1：10000 北京索莱宝科技有限公司 胰蛋白酶：酶活1：250 北京索莱宝科技有限公司 氢氧化钠(分析纯) 洛阳化学试剂厂 磷酸二氢钠(分析纯) 洛阳化学试剂厂 4.1.2试验仪器 表17主要仪器与设备 仪器名称及型号 生产厂家 FA 2004 型电子分析天平 江苏常熟金羊天平仪器厂，精度0.0001g 电热鼓风干燥箱 上海市实验仪器总厂 FV1000 激光共聚焦显微镜 日本 Olympus 仪器公司 RE-52 系列旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂 厂 2050全自动索氏抽提仪 瑞典福斯特瓦托公司 SPX-250B 生化培养箱 上海佳胜实验室设备有限公司 PHS-3C 型密密pH十 上海大普仪器有限公司 4.2试验方法 4.2.1不同温度环境对亚麻籽油微胶囊释放的影响 4.2.1.1/不同温度下的微胶囊释放试验 将自制亚麻籽油微胶囊产品分别置于5℃，20℃，35℃，50℃恒温培养箱中，全程避光保存，每3天取适量微胶囊测量其表面含油率及总含油率，分析微胶囊芯材的保留率随时间的变化规律。 4.2.1.2不同温度下亚麻籽油微胶囊中芯材保留率的测定 称取-一定量的亚麻籽油微胶囊，按照第二章测量表面油和总油的方法来测量在不同温度下，不同时间点下微胶囊的表面含油量及总含油量，并根据以下公式来计算芯材的保留率： 4.2.1.3 Avrami's 公式对不同温度下微胶囊的释放过程分析 其中，R为芯材残留量，即为亚麻籽油在不同温度，不同时间点下的保留率；k为释放速率常数； n 为释放机理参数； t为释放时间。 对 Avrami's 公式分别两次取对数，得到 ln(-lnR)=n(lnk+lnt)，以ln(-lnR)为纵坐标，以 lnt 为横坐标，进行线性方程拟合，最终得到释放机理参数n 和释放速率常数k，分析亚麻籽油微胶囊在不同温度下的释放规律。 4.2.2不同湿度环境对亚麻籽油微胶囊释放的影响 4.2.2.1不同湿度下的微胶囊释放试验 按照饱和盐溶液所对应的湿度不同，分别配制饱和的 MgCl2， Mg(NO3)2， NaNO3，KNO3盐溶液，对应的相对湿度分别为34%，58%，76%，93%971。将自制亚麻籽油微胶囊产品分别置于装有以上饱和盐溶液的密闭容器内，并至于10℃的恒温培养箱中避光储存，每3天取适量微胶囊测量其表面含油率及总含油率，分析微胶囊芯材的保留率随时间的变化规律。 4.2.2.2不同湿度下亚麻籽油微胶囊中芯材保留率的测定 称取一定量的亚麻籽油微胶囊，按照第二章测量表面油和总油的方法来测量在不同湿度下，不同时间点下微胶囊的表面含油量及总含油量，并根据以下公式来计算芯材的保留率： 保留率(%)=总含油量-即时表面含油量油x量100%总含油量-表面含油量 4.2.2.3 Avrami's 公式对不同湿度下微胶囊的释放过程分析 具体方法参照4.2.1.3。对亚麻籽油微胶囊在不同湿度条件下的保留率曲线进行线性方程拟合，最终得到释放机理参数 n 和释放速率常数k，分析亚麻籽油微胶囊在不同湿度下的释放规律。 4.2.3不同pH值环境对亚麻籽油微胶囊释放的影响 分别在 pH3.0-9.0之间均匀取点，将适量微胶囊溶于不同 pH 值的溶液中，恒温震荡10min 后，测量并计算不同 pH值在不同时间点下的芯材保留率，判断酸碱环境对微胶囊芯材释放的影响规律。 4.2.4体外模拟环境中亚麻籽油微胶囊芯材的释放 4.2.4.1在 SGF 环境中亚麻籽油微胶囊芯材的释放 根据 GB8692-2007： 配制 SGF 溶液： 0.2gNaCl、0.32g胃蛋白酶，用0.1mol/mL 的盐酸调整溶液 pH值至1.2。应注意溶液应现用现配，避免酶失活。 将适量微胶囊溶于上述 SGF 溶液中，保持在37℃水浴中，搅拌速度 100r/min， 模拟人体胃液的消化功能，每 25min 进行一次测量，测量不同时间下的芯材保留率。 4.2.4.2在 SIF 环境中亚麻籽油微胶囊芯材的释放 根据 GB8692-2007： 配制 SIF 溶液：0.68g磷酸氢二钾、1.0g胰蛋白酶，用0.1mol/mL 的 NaOH 溶液调整 pH至7.5。应注意溶液应现用现配，避免酶失活。 将适量微胶囊溶于上述 SIF 溶液中，保持在37℃水浴中，搅拌速度 100r/min，模拟人体肠道的消化功能，每 25min 进行一次测量，测量不同时间下的芯材保留率。 4.2.4.3测量体外模拟试验中微胶囊粒径的变化 分别于不同时间点取样，滴适量样品于载玻片上，对数据进行采集，对不同时间下的平均粒径的变化进行分析。 4.2.4.4一级动力学方程对模拟体外释放过程分析 -级动力学方程[98]. 其中，Y为x时刻微胶囊的有保留率，，%： A为开始时刻微胶囊的含油量，%； B为不同温度下微胶囊释放速率常数； x为释放时间， d。 利用一级动力学方程对不同时间下的 SGF， SIF 溶液中的芯材保留率曲线进行拟合方程分析，作出指数回归曲线，根据指数回归方程得到在不同环境中的释放速率常数B，比较在不同环境中的释放速率并得出释放规律。 4.2.5 LCSM下模拟体外试验中微胶囊的释放行为 分别用 FITC 标记SPI， Nile Red 标记亚麻籽油进行荧光染色，其中，用丙酮溶液溶 解 Nile Red 粉末，浓度为 0.1mg/mL；用DMSO 溶液溶解 FITC 粉末，浓度为 0.1mg/mL。按照最佳工艺条件重新制备微胶囊样品。制备过程中应注意全程避光，以免荧光剂发生猝灭。 将适量的，经过荧光标记的亚麻籽麻微胶囊均匀分散于配置好的 SGF、SIF 溶液中，保持在37℃水浴中，搅拌速度 100r/min， 每 50min 进行一次取样，用滴管轻轻滴一滴样品分散于载玻片上， FITC 标记的蛋白在 488nm 激发光下观察， Nile Red标记的亚麻籽油在 512nm激发光下观察，研究亚麻籽油微胶囊在体外模拟试验中的释放行为及释放规律。 4.3结果与分析 4.3.1不同温度环境对亚麻籽油微胶囊释放的影响 4.3.1.1不同温度下亚麻籽油微胶囊中芯材保留率的测定 图23不同温度下微胶囊的芯材保留率 图23为亚麻籽油微胶囊分别在5℃， 20℃， 35℃，50℃条件下，微胶囊芯材的保留率随时间的变化情况。从上图中我们可以看出，在5℃时，芯材的保留率变化最为缓慢，仍保留96%以上；而当温度为50℃时，微胶囊在经历了21天的储存期后，芯材保留率仅为40%。随着储藏时间的变化，亚麻籽油微胶囊芯材的保留率也随之变化，微胶囊保留率随着时间的延长不同程度的降低，温度条件越高，芯材保留率下降速率越快。 环境中的温度越高，越能促进芯材分子的布朗运动，致使芯材释放的动能越大，释放速率越快；对于壁材而言，高温会导致壁材所形成的保护结构遭到破坏，壁材的通透 性增强，原来对于芯材释放所形成的阻力在高温环境下变小，最终导致芯材释放，失去对其保护作用。 4.3.1.2 Avrami's 公式对不同温度下微胶囊的释放过程分析 图24Avrami’s公式拟合回归曲线 表18Avrami's 公式计算释放机理参数n 释释放速度常数k 图 温度 释放机理参数n 释放速度常数 k/d- R2 5 0.971 1.50×10 0.966 20 1.491 1.40×10 0.981 35 1.613 3.10×10￥ 0.993 50 1.728 4.60×10- 0.997 20℃，35℃，50℃条件下，亚麻籽油微胶囊芯材的保留率变化曲线经 Avrami’s 公式拟合的回归曲线，而表18是经Avrami’s 公式线性回归分析后得到的释放机理参数 n和释放速度常数k，且R²值均在0.96以上，释放过程与 Avrami’s 公式吻合程度较好，则可以认为采用Avrami's 公式对其释放规律的解释是可行的199]。由表18可以看出，当在5℃条件下时，微胶囊的释放速率常数k 为1.50×103，而当温度达到50℃时，释放速率常数k=4.60×10，约是5℃时的31倍，由此可见，温度对于微胶囊芯材的保留率具有显著地影响。 释放机理参数n 的准确划分是非常复杂的，经验证与总结，这里简单地认为：当释放机理参数 n≤0.54时，该反应为扩散限制型动力学反应；；当0.54≤n≤1时，该反应为一 级动力学反应[100]。 不同温度下微胶囊的释放机理参数都不同，温度越高，油脂释放动力越大，5℃时，n=0.971<1，说明该温度下的释放过程属于扩散限制动力学及一级动力学之间，而20℃，35℃，50℃时的释放机理参数 n 均>1，超过一级反应动力学参数。总体来看，微胶囊的释放属于非恒速，非稳态的动力学过程，限制释放的主要阶段是芯材从壁材的空隙中释放的过程[101]，5℃条件下储存可以有效阻止或延缓其释放。 4.3.2不同湿度环境对亚麻籽油微胶囊释放的影响 4.3.2.1不同湿度下亚麻籽油微胶囊中芯材保留率的测定 图25 不同湿度下微胶囊的芯材保留率 图25表示为微胶囊分别在饱和的 MgCl， Mg(NO3)2， NaNO3， KNO3盐溶液，对应的相对湿度分别为34%，58%，76%，93%条件下，亚麻籽油微胶囊芯材保留率的变化情况。从上图我们可以看出，在RH=34%条件时，芯材的释放是一个相对缓慢的过程，芯材保留率达到95%；随着相对湿度的增加，保留率在大幅度下降，经过21天的储藏期后，当RH=93%条件时，微胶囊芯材的保留率仅剩 30%。 由上图可以得出：相对湿度大的环境，充足的水分可促进微生物生长，提高酶的活性，提高脂肪的水解作用[102]，同时会导致壁材发生吸水现象，膜的致密度下降，从而破坏微胶囊的壁材结构，失去对芯材的保护作用，导致芯材释放速度加快。 4.3.2.2 Avrami's 公式对不同湿度下微胶囊的释放过程分析 图26Avrami's 公式拟合回归曲线 表19Avrami's 公式计算释放机理参数n 释放速度常数k 湿度% 释放机理参数n 释放速度常数k/d R2 34 0.963 1.52×10 0.991 58 1.738 2.31×10 0.988 76 1.575 3.50×10 0.994 93 1.437 5.28×102 0.986 图26表示为分别在34%、58%、76%、93%的湿度条件下，亚麻籽油微胶囊芯材的保留率变化曲线经 Avrami's 公式拟合所得到的回归曲线，而表19是经Avrami’s 公式线性回归分析后得到的释放机理参数 n 和释放速度常数k， 且R²值均在0.98以上，释放过程与 Avrami’s 公式吻合程度较好，则可以认为采用 Avrami's 公式对其释放规律的解释是可行的。由表19可以看出，当RH=34%条件下时，微胶囊的释放速率常数 k 为1.52×103，而当RH=93%时，微胶囊的释放速率常数 k=5.28×102，约是RH=34%时的35倍，由此可见，湿度条件对于微胶囊芯材的保留率相较于温度条件，具有更加显著地影响。 由表19可得：不同湿度下微胶囊的释放机理参数都不同，湿度为34%时， n=0.963<1，说明该湿度下的释放过程属于扩散限制动力学及一级动力学之间，而湿度为58%，76%，93%时的释放机理参数n 均>1，超过一级反应动力学参数。不同湿度条件下的释放速率 常数差别较大，随着湿度的增加，释放速率常数增加迅速，湿度为93%时比湿度34%时高出几十倍，相比之下，湿度对释放速率的影响要比温度对其影响显著。 对比不同温度、湿度条件下微胶囊释放速度，可以看出，湿度对释放速率的影响更加显著，这可能是因为水分更能促进油脂发生氧化，水分的增加可以使壁材膜的通透性增加，进而瓦解壁材的保护结构，芯材释放的阻力变小，最终导致微胶囊的保留率下降。因此在实际生产及应用中，科学、合理地调整湿度范围，，可以更好的达到预期释放效果[1031 4.3.3不同pH环境对亚麻籽油微胶囊释放的影响 图27 不同pH值对于芯材释放率的影响 对于体内释放试验研究， pH对微胶囊释放速率的影响尤为重要，，可能对体内释放起到了决定性的作用，因为壁材的溶解度对 pH存在依赖性，这种依赖性也可能与离子强度有关系，此外， pH也会间接影响着芯材的溶解度[104]。 由图27可以看出，当pH达到5.0时，微胶囊芯材的释放率最低，仅为28.5%；而在 pH 为 3.0-5.0的强酸性环境下，微胶囊芯材的释放率大大提高，最高可达58%，但并没有 pH 为 7.0-9.0碱性环境时高，这反映了微胶囊产品在强酸和强碱条件下更利于释放芯材，其中偏碱性环境更加有利于芯材释放，芯材释放率可达到66%，这主要是因为壁材中存在大量的 SPI， 在碱性环境中蛋白质的溶解度更高，壁材保护结构瓦解，芯材随之释放。不同pH环境中芯材释放率的研究为模拟体外实验奠定了基础。 4.3.4体外模拟试验中亚麻籽油微胶囊芯材的释放 4.3.4.1连续 SGF+SIF 溶液中微胶囊芯材的释放率 图28 微胶囊在 SGF 及 SIF 环境中芯材的释放率 在本部分试验中，亚麻籽油微胶囊的模拟体外释放行为主要分为两个阶段，即在SGF 和 SIF 中，亚麻籽油微胶囊先均匀分散在 SGF 溶液中至100min， 再将溶液过滤后至于 SIF 中至250min， 以模拟食物在人体正常的胃肠环境中的释放行为。如图28所示：微胶囊在模拟体外试验中表现出了良好的缓释行为及控制释放。0-100min 在 SGF 中，微胶囊整体结构在酸性环境中缓慢释放，释放量仅为 25.6%， SGF 中的强酸环境及胃蛋白酶对壁材中的蛋白材料构成了威胁，但亚亚籽胶的高粘度可在壁材表面形成弹性膜，使得微胶囊结构具有更大的机械强度，阻止芯材的释放行为；第二阶段 100min时，微胶囊连续进入 SIF 溶液中，微胶囊芯材在250min 时达到80%以上释放，明显看出在第二阶段起始部分(100min时)形成突释行为，这是因为碱性环境的变换及胰蛋白酶的分解作用，造成了微胶囊蛋白质骨架结构的深度降解，促进了芯材的扩散，残余的芯材以稳定的，持续释放的方式不断释放出来，最终形成大部分芯材在肠道内释放的缓释模式[105] 4.3.4.2体外模拟试验中微胶囊平均粒径的变化 图29 微胶囊在 SGF 及 SIF环境中的平均粒径 微胶囊的平均粒径的变化直接反应了微胶囊壁材的溶解程度，结合图28和图29，观察分析，微胶囊在 SGF 溶液中 100min， 平均粒径由10.65um 减小到6.43um， 减少40%，但微胶囊在 SGF 溶液中的芯材释放率仅为25%，由此可以推断，在 SGF 溶液中，壁材虽然在胃蛋白酶及酸性环境的作用下不断溶解，但均匀厚度的囊壁仍然能保持完整的结构，阻止芯材立即释放，起到缓释作用；当微胶囊进入 SIF 溶液中，碱性环境的变换，平均粒径逐渐缩小，加速壁材结构的瓦解，最终近60%芯材在肠道内释放。 4.3.4.3-一级动力学方程对体外释放行为的分析 图30 微胶囊在 SGF 环境中的指数回归曲线 图31 微胶囊在 SIF 环境中的指数回归曲线 表20 微胶囊在不同体外环境中的指数拟合方程 环境 指数回归方程 释放速率常数 B R2 SGF 溶液 y=2.1798e0.02485x 2.485×10 0.9768 SIF溶液 y=40.78-147.52e-0.0459x 4.592×10 0.9658 理想条件下，单一微胶囊在稳定环境中的释放情况应该是匀速的、恒定的，， o可以用零级动力学方程对其拟合分析，但现实条件下，温度、湿度、光照等多种因素影响着微胶囊的恒定释放，所以分别对亚麻籽油微胶囊在 SGF、SIF 溶液中的释放数据进行一级动力学方程拟合，并根据指数回归方程，得到释放速率常数B。 如图30、31所示，微胶囊在 SGF、SIF中的连续释放经一级动力学方程拟合后，R²均大于0.96，说明连续体外模拟试验与一级动力学方程相吻合，利用一级动力学方程分析整个释放过程是可行的。如表20，根据拟合方程得到的释放速率常数B得出，BsGF=2.485×10明显小于 BsiF=4.592×102，对于在模拟胃液中的微胶囊来说，芯材的释放是一种从基质孔道中扩散的机理，而在模拟胰液中，碱性环境及胰蛋白酶的作用，让壁材结构存在着不同程度的降解及破裂，所以释放速率常数明显增加。正是因为在 SIF环境的释放情况更加复杂，壁材的降解及芯材向外部扩散，释放机理更加复杂，导致了R²出现轻微的降低。总体来看，该动力学模型还是很好的模拟出连续胃肠道环境下的完整的微胶囊的释放曲线，拟合了壁材亲水孔道的的扩散过程，及壁材结构的降解及破裂过程，因壁材结构瓦解的速率不同，导致芯材的释放速率不同，最终实现在 SGF 中缓慢释放，大部分芯材在 SIF 中大量释放，顺应了人体正常的肠道吸收功能[106]。 4.3.5 LCSM 下模拟体外试验中微胶囊的释放行为 图32激光共聚焦显微镜(550x)不同时间下的微胶囊群体释放 图33不同时间点下的亚麻籽油微胶囊个体(a、b、c分别是0、50、100min 在SGF 中的微胶囊个体；d、e、f分别是150、200、250min 在 SIF 中的微胶囊个体) 通过对指定物质进行荧光染色，经过不同激发态的激光光源的扫描，激光共聚焦显微成象系统可以观察到活细胞的动态代谢过程，几乎可以做到定量定位的检测细胞组成成分[107]。 如图32所示，蛋白质经 FITC 染色、亚麻籽油子 Nile Red 染色后应分别呈现为绿色和红色，经激光共聚焦显微镜成像后，红色部分和绿色部分叠加呈现黄色，表面油呈现的红色小液滴能清晰表示。微胶囊荧光强弱有所不同，这当归于自制微胶囊在喷雾过程中的不稳定性导致微胶囊粒径不同而引起的[108]。不同时间段内的微胶囊群体图，充分表明了微胶囊由最开始的完整包埋状态，如图32a-c， 在 SGF 溶液中，逐渐变成荧黄色，壁材在一定程度上进行瓦解；对应图32d-e，连续进入 SIF溶液中，微胶囊由荧黄色向橙红色过度，直至绿色逐渐消失，说明以蛋白质为主的壁材完全瓦解，油脂完全释放，最终呈现红色。 结合图33，从这两组图片中可以看出在 SGF 溶液中，微胶囊结构对芯材释放具有定的保护能力，图33a-c中，微胶囊群体由绿色逐渐变成了荧黄色，芯材在壁材内部形成亮黄色聚集，证明芯材发生向壁材表面移动的行为，蛋白质外壳的亲水结构在 SGF溶液中吸水溶胀，同时因胃蛋白酶发生作用，致使以蛋白质为主的壁材外壳发生溶解，但亚麻籽胶的存在延缓了这一行为的发生，在 SGF 中 100min 时，仅有25.6%的芯材被释放出来[109]。在 SIF 溶液中，图e已出现明显拖尾现象，壁材在胰蛋白酶的作用下， 彻底溶解、破裂，芯材被释放，250min时，80%以上芯材被释放，图f中微胶囊基本呈红色，绿色消失，蛋白质外壳被消化，彻底失去保护作用，芯材分散于 SIF 溶液中。 结合 LCSM 对整个体外模拟试验的观察与分析，得出：25.6%的亚麻籽油会在 SGF环境中释放，微胶囊个体基本保持完整结构；随着时间的延长及酸碱环境的改变，微胶囊的芯材逐渐向壁材表面聚集，图片中发生拖尾现象，壁材逐步溶解，而在 SIF 环境150min 内，微胶囊球体结构基本瓦解，近60%的亚麻籽油在 SIF 环境中完成释放。这一释放规律符合正常人体肠道的消化吸收规律，将更加有益于人体对亚麻籽油中有益物质成分的吸收。 4.3.6亚麻籽油微胶囊在模拟体外试验中的释放示意图 图34亚麻籽油微胶囊在模拟体外试验中的释放示意图 图 34是根据体外模拟试验，通过观察微胶囊的释放行为绘制的理想状态的释放过程示意图。图中红色点状表示为液态油滴，绿色为壁材成分，整个释放过程可以概括为：完整的微胶囊结构在外界溶液的作用下，芯材逐步向壁材表面移动，甚至有部分芯材以表面油的形式存在，壁材在酶和溶液的作用下逐渐瓦解，芯材慢慢释放，直至壁材结构完全破裂，芯材被全部释放，整个释放过程结束。 4.4本章小结 亚麻籽油微胶囊在不同温度、湿度条件下，经历了21天的储藏期，通过对不同时间点的微胶囊芯材释放率的测定，应用Avrami’s 公式对测定结果曲线拟合，对释放机理 及释放速率常数进行分析，得到结果：低温、低湿的环境下，微胶囊在储藏期的保留率更高，经 Avrami's 公式拟合后，R²均大于0.96，拟合程度良好；根据释放机理参数 n，判断不同条件下的释放类型，且湿度条件的控制相比于温度条件对微胶囊储藏的影响更加显著。因此在实际生产及应用中，科学、合理地调整参数范围，可以更好的达到预期释放效果。 而在体外模拟试验中，简单来说，亚麻籽油微胶囊实现了在模拟胃液中的缓释行为，通过测量不同环境中不同时间下的芯材释放率，得出：微胶囊在SGF 溶液中仍能保持完整微胶囊结构，仅释放25.6%的芯材，而近60%的微胶囊是在 SIF 中发生释放，，同时通过一级动力学方程分别对其数据拟合，R²均大于 0.96，并得出释放速率常数B，BsGF=2.485×102明显小于BsiF=4.592×102，其中 SIF 溶液的碱性环境对瓦解蛋白质壁材起到促进作用，导致大部分芯材在肠道内快速释放。该体外模拟试验的释放规律，顺应了人体肠道的消化吸收功能。 LCSM 实现了对特定物质的定位观察，有利于我们更加清晰地观察微胶囊在模拟体外试验中的释放行为及规律。随着微胶囊群体颜色的改变，可以看出壁材保护结构在逐渐瓦解，芯材由中心向壁材表面移动，当壁材彻底溶解时，芯材逐步释放。近60%芯材在肠道内释放，这将有利于人体对亚麻籽油中有益物质成分的吸收。 第五章亚麻籽油微胶囊在植脂末方面的应用 油脂粉末是微胶囊化油脂的总称，其中，最具代表性的产品为植脂末，主要应用于咖啡伴侣、固体饮料中[110]。植脂末产品基本呈粉末状，储存运输方便，易使用操作，乳化稳定性好，在保护芯材中有效成分的同时，改善食品的口感。同时，它可以与其它粉末状的食品原料混合使用，使其在食品加工业上的应用越来越广泛。 本章节的主要研究内容为，对比自制微胶囊与两种市售植脂末的区别与优缺点，研究内容包括：感官评价，基本理化性质测定，粒径分析，速溶性，乳状液稳定性，热量成分检测，植脂末芯材的脂肪酸组成分析等方面。 5.1实验材料 5.1.1试验原料与式剂 表21 试验的主要原料与试剂 试验原料与试剂 生产厂家 亚麻籽油微胶囊A 自制(按第二章方法制备) 市售植脂末B 上海某食品工业有限公司 市售植脂末C 东莞某食品有限公司 乙醚(分析纯) 洛阳化学试剂厂 石油醚 天津市天力化学试剂有限公司 (分析纯，沸程30-60℃) 正己烷(分析纯) 天津市天力化学试剂有限公司 乙醇(分析纯) 洛阳化学试剂厂 5.1.2试验仪器 表22 主要仪器与设备 仪器名称及型号 生产厂家 FA 2004 型电子分析天平 江苏常熟金羊天平仪器厂，精度 0.0001g 电热鼓风干燥箱 上海市实验仪器总厂 RE-52系列旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂厂 2050全自动索氏抽提仪 瑞典福斯特瓦托公司 CA-HM 卡路里热量分析仪 日本JWP公司 GC-7568气相色谱 美国安捷伦仪器公司 BT-1600 激光粒度仪 丹东市百特仪器有限公司 TD-5-A 台式离心机 上海安亭科学仪器厂厂 722s可见分光光度计 上海仪电分析仪器有限公司 5.2试验方法 5.2.1植脂末产品感官评价分析 植脂末产品的感官评价质量一般可以通过产品的颜色、气味、滋味、组织状态等方面进行感官评价。随机选取感官评价人员，明确此次感官评价的目的及意义，以及注意事项，每个评定成员的评定过程单独进行，互不交流。 参考QB/T4791-2015中感官要求： 颜色：呈白色、乳白色或乳黄色，允许其具有与添加成分相符的色泽。 气味：在自然状态下散发的气味，是否有除添加成分以外的异味。 滋味：取适量产品直接入口品尝，评价其适口性及细腻程度。 组织状态：粉末状或颗粒状，疏松，无结块，无杂质。 5.2.2植脂末产品基本理化性质测定 5.2.2.1植脂末产品水分的测定 参考 GB/T5528-2008 5.2.2.2植脂末产品灰分的测定 参考 GB/T5009.4-2010 5.2.2.3植脂末产品容重的测定 将一定质量的植脂末装入有刻度的量筒内，测定体积并记录，计算单位体积微胶囊的质量。 5.2.2.4植脂末产品熔点的测定 参照 AOCS Official Method Cc 3-25-1997《开口毛细管法测定滑动熔点》进行测定[111] 5.2.2.5植脂末产品休止角的测定 注入法：将10g植脂末产品经过漏斗倒在水平面上，使植脂末呈自然堆积状。测量粉堆高度H及其粉堆半径，根据以下公式进行计算。 5.2.2.6植脂末产品表面油含量的测定 将2g的植脂末产品置于布氏漏斗，25mL石油醚洗涤后过滤，收集滤液，加热，烘干，得表面含油率。 5.2.2.7植脂末产品总含油量的测定 测量植脂末脂肪含量的方法包括：最为常见的索氏抽提法、酸水解法、碱水解法等。研究表明，含有氢化植物油的植脂末经酸水解法的提油率高于索氏抽提法，所以这里采用酸水解法来测量三种产品的含油率。 酸水解法：精密称取2.0g样品于100mL 锥形瓶中，加入10mLHCl， 75℃水浴中振荡10min， 再加入10mL乙醇，冷却后加25mL石油醚，静止后吸出上清液，再经石油醚重复提取2次，提取液经旋转蒸发仪后，105℃烘至恒重，根据重量变化计算植脂末产品的含油量[112]。 5.2.2.8植脂末产品包埋率的计算 包理率二样品含油量-表面含油量、-×100%样品含油量 5.2.3植脂末产品的粒径分析 利用 BT-1600 型激光粒度分析仪测定植脂末产品的粒径分布，采用用蒸馏水作为分散剂，将微量样品均匀分散于蒸馏水中，进行数据采集分析。 5.2.4植脂末产品的卡路里热量分析 随着人们对摄入食品热量的关注，产品的营养能量值显得更为重要。采用 CalorieAnswer CA-HM 对三种产品进行卡路里的测定。通过物质震动发生的频率与照入光的频率一致时吸收光线的原理，判断物质的成分，属于近红外分光法。将适量的样品填满仪器专用槽中，盖上透明玻璃片，经过标准样校正后，在 Reflection 系统下进行反射测量植脂末产品的热量成分[113]。 5.2.5植脂末产品的速溶性指标测定 5.2.5.1植脂末的润湿性测定 在 500mL 烧杯中加入 400mL、25℃的蒸馏水，准确称量0.5g样品，快速、均匀地平铺在水面上，记录样品从水面完全沉降所需时间。 5.2.5.2植脂末的分散性测定 准确称量 1g 样品与100mL蒸馏水中，在磁力搅拌器上以 100r/min 的速度搅拌，记录从搅拌开始至粉末完全分散至溶解的时间。 5.2.5.3植脂末溶解度的测定 参考3.2.1.9微胶囊溶解度的测定方法测定。 5.2.5.4植脂末乳状液稳定性测定 参考2.2.2.2乳状液稳定性的测定方法测定。 5.2.6植脂末产品的芯材脂肪酸组成分析 参照 GB/T17377-2008进行三种植脂末芯材脂肪酸组成： 气象色谱的分析条件[114]：色谱柱选择 BPX-70毛细管脂肪酸分析柱(120.0mmx250umx0.50um)；进样口温度：210℃；柱温初温120℃保留 3min；8℃/min升温至175℃保留 28min； 3℃/min升温至200℃保留20min；检测器：氢焰焰离子化检测器 FID；检测器温度：230℃，氮气流速： 0.6mL/min； 氢气流速： 47mL/min； 空气流速：：400mL/min。 5.3结果与分析 5.3.1植脂末产品的感官评价分析 a.自制产品 b.市售商品B c.市售商品C 图34 于相同拍摄条件下的三种不同植脂末 表23 三种不同植脂末的感官评价结果 样品 产品A 市售B 市售C 指标 颜色 乳白色，偏黄 乳白色 白色 气味 大豆香味，无异味 浓郁甜香味 无味 滋味 细腻，适口性良好 甜腻，适口性一般 细腻，适口性好 组织状态 疏松粉末状，无结块 粉末状，无结块 粉末状，无结块 由图33三张图片及表23的感官评价结果可以看出，三种植脂末产品均为均匀细腻粉末状，自制产品颜色上乳白偏黄，这是由于壁材成分中添加了 SPI 所造成的； SPI的香味也帮助掩盖了亚麻籽油不愉快的气味，提升产品品质；干燥状态下，自制产品组织状态更加疏松，适口性良好，无特殊味道。总体来看，从感官评价角度来比较三种植脂末，，自制产品与市售产品并无明显区别。 5.3.2植脂末产品基本理化指标结果 表24 三种植脂末的基本理化指标 基本指标 自制产品A 市售商品B 市售商品C 水分(%) 1.80 4.50 3.90 灰分(%) 2.15 4.20 3.15 容重(g/cm²) 0.237 0.558 0.613 熔点(℃) 48 35 51 休止角(°) 33.82 30.15 28.75 表面油含量(%) 4.76 5.42 4.21 总油含量(%) 36.03 29.80 36.25 包埋率(%) 86.78 81.81 88.41 由表24三种植脂末的基本理化指标测量结果，可以得出；自制植脂末产品的水分含量相较于市售商品B和C都要低，符合QB/T4791-2015 中对水分≤5.0%的要求，水分变化与商品的货架期有关，自制微胶囊是新鲜的，未经过储藏期的，所以水分含量较低。自制产品经喷雾干燥后，颗粒疏松，彳容重小；自制产品的休止角略高于两种市售商品，这可能与自制产品中添加了亚麻籽胶，再加上低容重等原因，流动性不如市售商品好；三种植脂末的壁材组成不同，熔点亦不同；根据植脂末表面油含量、总油含量的测定，计算出不同产品的包埋率，可以看出；自自制产品A的总含油率与市售商品C的总含油率仅相差0.22%，三种植脂末的包埋率均达到81%以上，但市售商品B的总含油量及包埋率略低，表明自制产品的品质已达到一般市售水平。 5.3.3植脂末产品的粒径分析结果 自制产品A的粒径分布图 区亘冷吵一 粒径范围(um) b市售商品B的粒径分布图 C市售商品C的粒径分布图 图35 三种植脂末的粒径分布图 如图35所示，三种植脂末的粒径分布测量结果显示：：自制产品的粒径尺寸为0.79-60.02um，相较于市售产品B和C的粒径尺寸 0.79-41.91um、0.79-20.88um来说，自制产品的粒径范围不可控程度更高；上：且从分布区间百分含量上来看，市售商品的区间分布更加规范，而自制产品的分布区间跨度较长，并不集中在中间区域。实验室小型喷雾干燥剂的进风量、进气泵等稳定性较差，导致喷雾过程中形成的颗粒蒸发速率不一致，最终导致自制产品粒径尺寸不一。 5.3.4植脂末产品的卡路里热量分析结果 表25 三种植脂末卡路里热量分析结果 指标 Weight Protein Fat Carbohydrate Calorie 样品 /100g /g /g /g /kcal A 100 17.2 34.9 18.4 456 B 100 14.3 29.4 25.9 425 C 100 17.5 35.6 24.5 488 如表25， 经Calorie Answer CA-HM 仪器对三种产品卡路里的分析测定可以看出，每100g植脂末约含400-500kcal的热量，自制产品的卡路里含量介于两种市售植脂末中间，而自制产品A的的水化合物相比较市售产品B和C分别低出7.5g和6.1g，这可能是市售产品为了调和大众口味，在其中加入糖浆等成分，造成了卡路里值上升。近红外测定作为卡路里热量的检测方法，其优势就是能快速测量食物中的卡路里含量，而明确卡路里含量的高低将有助于消费者的选择。 5.3.5植脂末产品的速溶性指标测定结果 5.3.5.1植脂末产品的润湿性与分散性结果分析 图36 三种植脂末的润湿性与分散性 如图36所示，通过比较三种植脂末的润湿性和分散性，，可以看出；自制产品A的润湿性并不理想，低容重导致下降引力变小，致密的壁材结构吸水速率较慢，最终完全沉静的时间变长，润湿性较差；而从分散性能来看，自制产品A与市售商品B 相差无几，说明在外界搅拌力量的作用下，产品可以在 150s 内完全分散，达到一般市售商品的分散程度。 5.3.5.2植脂末产品的溶解性与稳定性结果分析 图37 三种植脂末的溶解性与稳定性 植脂末产品的溶解性对产品的应用有着至关重要的作用，而溶解后的稳定性则决定着植脂末产品的品质。如图37所示，自制产品A 的溶解性相比于市售商品B和C低了2.26%、5.34%；而从乳状液稳定性角度来看，自制产品的稳定性较高，高于市售商品B26%，接近市售商品C，这与添加了少量的亚麻籽胶所形成的粘性膜有着密不可分的 关系。 5.3.6植脂末产品的芯材脂肪酸组成分析结果 表26 不同植脂末芯材的脂肪酸组成及相对含量分析结果 序号 化合物 脂肪酸组成 产品A/% 市售B/% 市售 C/% 1 辛酸 C8：0 - - 2.1 2 癸酸 C10：0 2.3 3 月桂酸 C12：0 - 1.3 30.4 4 肉豆蔻酸 C14：0 0.6 10.1 5 棕榈酸 C16：0 9.0 11.3 9.0 6 硬脂酸 C18：0 3.4 10.1 25.1 7 油酸 C18：1 trans 28.8 - C18：1 cis 24.0 34.7 6.5 8 亚油酸 C18：2 trans 2.2 C18：2 cis 14.8 3.1 3.3 9 亚麻酸 C18：3 trans - 0.2 C18：3 cis 48.9 7.7 11.2 合计： 饱和脂肪酸 12.4 23.3 79.0 不饱和脂肪酸 87.6 76.7 21.0 反式脂肪酸 - 31.3 - 注：.：“”表示未检测出该脂肪酸； trans 为反式脂肪酸； cis 为顺式脂肪酸。 由26表可知，自制产品A的芯材中饱和脂肪酸含量为12.4%，不饱和脂肪酸含量为87.6%，其中多不饱和脂肪酸为63.7%，饱和脂肪酸：不饱和脂肪酸的比例为 1：7.6，相较于未经喷雾干燥的亚麻籽油中饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸的比例略微下降，不饱和脂肪酸含量减少2.6%，这是由于瞬间的高温喷雾干燥可能导致小部分不饱和脂肪酸结构被破坏。而市售产品B中，饱和脂肪酸含量为23.3%，不饱和脂肪酸含酸为76.7%，但其中反式脂肪酸含量高达为30.8%，这可能是该植物油脂在氢化过程中所造成的，人体若过多摄入含有反式脂肪酸的产品，将会引起心血管疾病115]。市售产品C中未检测到反式脂肪酸，饱和脂肪酸含量为79.0%，不饱和脂肪酸含量为21.0%，饱和脂肪酸： 不饱和脂肪酸的比例为1：0.27，饱和脂肪酸含量远大于不饱和脂肪酸含量，其中含量最多的月桂酸 C12：0 虽是饱和脂肪酸，但其心血管疾病风险较与其他饱和脂肪酸要低得多[116]。总体来看，从脂肪酸组成的分析结果显示，自制植脂末A 中芯材的营养价值高于市售植脂末B和C中芯材的组成成分，更加有益人体健康。 5.4本章小结 通过自制产品与市场上具有代表性的两种植脂末产品进行多方面的对比研究，结果表明：从感官评价指标上，自制产品在颜色、气味、组织状态上与市售商品并无明显区别；从理化指标上，自制产品水分含量低，含油率和包埋率均达到一般市售水平，但流动性略差；从粒径分析上，实验室自制产品因多种因素限制，导致产品的粒径范围偏大，分布区间不集中；；自制产品的卡路里含量介于两种市售商品中间，迎合市场需求；润湿性、分散性、溶解性的测量结果显示，自制产品的速溶性未超过市售商品，但较为接近，其中乳状液稳定性能突出，提升产品品质；芯材脂肪酸组成分析表明，部分市售商品中存在有反式脂肪酸，长期食用对人体健康有害，而自制产品中不存在反式脂肪酸，且不饱和脂肪酸含量达87.6%，有益人体健康。 总体来看，亚麻籽油微胶囊在植脂末方面的应用值得开发和推广。 第六章结论与展望 6.1 结论 本课题采用 SPI 和 MD 作复合壁材，亚麻籽胶充当乳化剂，利用喷雾干燥技术对亚麻籽油进行包埋，得到亚麻籽油微胶囊产品，对制备流程进行工艺优化，对微胶囊的理化指标进行测定，研究亚麻籽油微胶囊的释放条件及模拟体外缓释行为，最后对比研究了产品在植脂末方面的应用，经讨论分析后得到以下结论： (1)芯材中不饱和脂肪酸含量高；亚麻籽胶的乳化能力及稳定性良好；微胶囊的制备过程中，经剪切乳化、高压均质形成 O/W 型乳状液体系，再经过高温喷雾得到微胶囊产品。通过4组单因素试验，确定4因素3水平的正交试验，得到最佳工艺条件：固形物浓度15%、芯/壁材添加比例1：1.5、乳化剂添加量 1.6g/500mL、进风温度180℃，经验证试验表明包包率可达86%以上。 (2)微胶囊产品的理化性质及微观结构测定结果表明：微胶囊产品含油率为38.03%，表面油含量为4.99%，包埋率达到86.87%；水分含量为1.30%，容重为0.237，产品干燥；休止角33.82°，流动性良好；颗粒分布均匀，主要集中在7.5um-31.62um，圆度0.84，基本呈球体；常温下溶解度良好。产品经过 TG 和 DSC 分析表明，当温度达到190℃时产品发生热分解，热稳定性良好；加速储藏中，经过包埋的亚麻籽油的 POV值变化缓慢，氧化稳定性良好；傅里叶红红外光谱表明，包埋结构初步形成，且蛋白质二级结构经高温喷雾后未发生明显改变；经 SEM 及 LCSM 观察分析，微胶囊表面光滑，致密，无裂纹，且腔体结构形成；经荧光标记的油脂和蛋白，更加清晰地显示了壁材包裹芯材结构形成。 (3)研究微胶囊在不同环境中的释放情况： Avrami’s公式对不同温度、湿度条件下的释放过程拟合程度良好，R²均>0.97，在5℃、RH=34%条件下释放速率最低，可作为合适的储藏条件；根据微胶囊在 SGF、SIF溶液中释放的一级动力学模型，得出释放速率常数 BsGF=2.485×10²明显小于 BsF=4.592×102，即微胶囊在 SGF 中有缓释行为；；同时利用 LCSM 对其进行荧光染色观察，更加直观地了解微胶囊的释放行为，近60%的芯材在 SIF 中释放，顺应人体的肠道吸收消化功能。 (4)自制产品与两种市售植脂末产品的对比研究结果表明：从感官评价指标上，自制产品与市售商品并无明显区别；从理化指标上，自制产品水分含量低，含油率和包 埋率均达到一般市售水平，但流动性略差；从粒径分析上，自制产品粒径范围偏大，分布区间不集中；自制产品的卡路里含量介于两种市售商品中间，符合市场需求；自制产品的速溶性未超过市售商品，但较为接近，其中乳状液稳定性能突出，提升产品品质；芯材脂肪酸组成分析表明，部分市售商品中存在有反式脂肪酸，长期食用对人体健康有害，而自制产品中不存在反式脂肪酸，且不饱和脂肪酸含量达87.6%，有益人体健康。 6.2 展望 (1)亚麻籽油中的不饱和脂肪酸可通过微胶囊技术得到保护，但依据不同的应用需求，可调整壁材的组成成分来达到不同的保护效果，如：在储藏期间尽可能不让芯材得到释放，就要选取性质更加稳定的壁材，耐湿或耐高温；体外模拟试验中对于壁材的耐酸性要求更高，可以复配一些耐酸的物质达到更好的缓释效果等，这需要对各种壁材特性及复配比例进行针对性的研究。 (2)微胶囊的释放机理及释放行为是较为抽象的研究方面，这决定着产品的营养强化作用能否达到预期效果。可以进一步从多种动力学，如零级、一级动力学方程、Fick's第一定律、Higuchi 公式等，分阶段、深入地研究微胶囊的释放性能及释放机理，为微胶囊在医疗保健方面的应用奠定理论基础。 (3)可以进一步研究微胶囊产品在固体饮料方面的应用，为了提高产品的速溶性，可以通过添加适量的抗结剂(亚铁氰化钾、硅铝酸钠、磷酸三钙、二氧化硅、微晶纤维素)，复配稳定剂(胶体、糊精等)来提升产品的品质，让微胶囊产品的应用价值得到充分利用和推广。 ( 参考文献 ) ( [1]赵利，党占海， 李 毅，等 . 亚麻籽的保健功能和开发利用[J].中国油脂，2006(3)：72-73 ) ( [2] Bemelmans W J，Broer J，Feskens E J， e t al.Effect of an increased in t ake of alpha-linolenicacid and group nutritional education on cardiovascular risk factors： the mediterraneanalphalinolenic enriche d Groningen dietary intervention(MARGARIN) study[J].Am JClin Nutr，2002，75(2)：221-227. ) ( [3] Lan L I， Yuan L . M icrocapsule Technology and Its Application to Composite[J]. ChinaPlastics Industry， 2006. ) ( [4] Zhang C， Li X， L iu YN， e t al. Utilization of Microcapsule Technology in F oods[J].Journal of Nanoscience &Nanotechnology， 2015， 1 5 (12)：9330-9340. ) ( [5] Karaca S， Eraslan G. The Effects of Flaxseed Oil on Cadmium-Induced Oxidative Stress inRats[J]. Biological Trace Element Research， 2013，1 5 5(3)：423-430. ) ( [6] 冯卫华，刘邻渭，许克勇.猕猴桃籽油微胶囊化技术研究[J].农业工程学报，2004， 20(1)：234-237. ) ( [7]赵巍 ， 王军，段长青，等.喷雾干燥法制备微胶囊化山葡萄籽油粉末油脂[J].中国粮 油学报，2009 (12)： 77-83. ) ( [8] Ozkal S G. R esponse Surface Analysis and Mod e ling of Flaxseed Oil Yield inSupercritical Carbon D ioxide[J]. Journal of the American Oil Chemists' Society， 2009，86(11)：1129-1135. ) ( [9] Wiggins A K， Mason JK， Thompson L U. Cancer Chemoprevention and Treatment byDiet Therapy[M]. S pringer Netherlands， 2013：55-89. ) ( [1 0 ]徐海萍.亚麻籽胶为壁材制备沙棘油微胶囊研究[J].青海师范大学学报：自然科学 版，2012，28(2)：48-51. ) ( [11] Farooqui A A. Phytochemicals， Signal Transduction， and Neurological Disorders[M].Springer New York， 2012：57-81. ) ( [12]王建平，张兴祥.相变材料微胶囊研究进展[J].材料导报，2007， (4). ) ( [13] Xiao J X ，Yu H Y， Y a ng J. Microencapsulation of sweet orange oil b y complexcoacervation with soybean protein isolate/gum Arabic[J]. Food Chemistry， 2011， 125(4)：1267-1272. ) ( [14]康吟，陶宁萍，王锡昌.喷雾干燥法制取宝石鱼油微胶囊技术的研究[J].现代食品 科技，2007(7)：59-62. ) ( [15]徐江波，肖江，陈元涛，等.喷雾干燥法制备紫苏籽油微胶囊的研究[J].中国调味品， 2013，38(12)：9-13. ) ( [16]万婷婷，罗爱平，张小永，等.乳化包埋法制备花椒精油微胶囊的研究[J].中国调味 品，2 0 11，36(2)：34-39. ) ( [ 1 7] Ahn，J. H.， K im， Y. P.， Lee， Y. M.， et al. Optimization of microencapsulation of seed oilby response surface methodology [J]. Food Chemistry， 2008 ( 107)：98-105. ) ( [18]于满昌，刘丽，金璐娟，等.DNA载体-——聚DEAE 葡聚糖和K-卡拉胶微囊制备的可 行性分析[J].现 代 畜牧科技， 2015(4)：139-140. ) ( [19] Anwar，S. H . ， Kunz， B.. The influence of drying methods on the stabilization of fish oilmicrocapsules： Comparison of spray granulation， spray drying， a nd freeze drying [].Journal of Food Engineering， 201 1 (105)：367-378. ) ( [20]郭明勋， ， 于玲.明胶微胶囊化技术[J].明胶科学与技术， 2000(3)：113-122. ) ( [2 1 ]于炜婷，刘袖洞，李晓霞，等.壳聚糖溶液pH对载细胞海藻酸钠-壳聚糖微胶囊性能 的影响[J].高等学校化学学报，2006，27(1)：182-186. ) ( [22]邓靖，谭兴和，薛琼.丁香精油β-环糊精微胶囊制备工艺条件的优化[J].包装工程， 2010(11)：19-22. ) ( [23] Banks Ph. D.. The Characterization of Starch and its Components. Part 2. The Semi-Micro Estimation of the Starch-Content of Cereal Grains a n d Related Materials T[]. Starch-Starke， 1 970，22(4)：105-108. ) ( [24] Lee YK， Ganesan P， K w a k H S. Properties of milk supplemented with peanut sproutextract microcapsules during storage[J]. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences，2013，26(8)：1197-1204. ) ( [25] Jang I B， Sung J H， Choi H J. Synthesis of microcapsule containing oil phase via in-situpolymerization[J]. Journal of materials science， 2005，40(4)：1031-1033. ) ( [26] 陈晶.水酶法提取亚麻籽油及其微胶囊化[D].无锡：江南大学，2007. ) ( [27]张琨.汉麻籽油的提取工艺，成品品质及微胶囊化技术研究[D].四川1雅安：四 川农业大学，2008. ) ( [28]Omar K A， Shan L， Wa n g Y L， et al. Stabilizing flaxseed oil with individual antioxidantsand their mixtures[J]. European Journal o f Lipid Science and Technology， 2010，112(9)：1003-1011. ) ( [29] Aguiar Ana Carolina De， et al. enrichment of whole wheat flaxseed bread with flaxseedoil[J]. Journal of Food Processing and Preservation， 2011，35(5)：605-609. ) ( [30]苏峻峰，任丽，王立新.微胶囊技术及其最新研究进展[J].材料导报，2003. ) ( [31]阎师杰，吴彩娥，寇晓虹等.核桃油微胶囊化工艺的研究[J].农业工程学报，2003， (1). ) ( [32]许燕侠，赵亮，刘挺等.微胶囊的制备技术[J].上海化 工 ，2005，(3). ) ( [33] Legako J， Dunford NT. E ffect of Spray Nozzle Design on Fish Oil-Whey ProteinMicrocapsule Properties[J]. Journal of Food Science， 2010，75(6)：E394-E400. ) ( [34] Calvo P， Castano L， Hernández M T， et al. Effects of microcapsule constitution on thequality of microencapsulated walnut oil[J]. European Journal of Lipid Science andTechnology， 2011， 113(10)：1273-1280. ) ( [35]张立国，欧阳霄 雯 ，倪力军等.Preparation and Evaluation of Microcapsule ContainingVolatile Oil of Herba Schizonepetae by Emulsion Solvent Diffusion Method[J]. 天 津 大 学学报(英文版)E EI， 2014，(2). DOI：10.1007/s12209-014-2182-1. ) ( [36]林家莲，应向东，李琳.微胶囊技术在烘烤食品中的应用[].现代食品科技， 1997(3)：27-28. ) ( [37]王可兴，潘思轶，罗锐.原花青素微胶囊工艺及稳定性研究[J].食品科学，2003，(8). ) ( [38] Zhou H， Yuan X， Zhao Q， et al. Determination of oxygen transmission barrier ofmicrocapsule wall by crocetin deterioration kinetics[J].Europea n Food Research andTechnology， 2013，237(4)：639-646. ) ( [39]葛毅强，孙爱东，倪元颖等.天然维生素E微胶囊技术的研究[J].中国油脂，2000， (3). ) ( [40]李刚强，姬楠，魏杰.UV 光控释放微胶囊的制备及性能研究[C]//2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册).2009. ) ( [41]袁春龙，李华，张予林，等.葡萄籽超微粉在模拟人体肠胃环境中的吸收状况[J].中 国食品学报，2011(1)：14-19. ) ( [42] Solomon B ， Sahle F F， Gebre-Mariam T， et al. Microencapsulation of citronella oil formosquito-repellent application： formulation and in vitro permeation studies.[J]. EuropeanJournal of Pharmaceutics & Biopharmaceutics Official Journal of ArbeitsgemeinschaftFur Pharmazeutische Verfahrenstechnik E V， 2012， 80(1)：61-66. ) ( [43] Erokhina S， Konovalov O， Bianchini P ， et al.Release kinetics of gold nanoparticles fromcollagen microcapsules by total r eflection X-ray f luorescence[J]. Colloids & S urfaces APhysicochemical & E n gineering Aspects， 2013， 417(3)：83-88. ) ( [44]李高阳，丁霄霖.亚麻麻油中脂肪酸成分的 GC-MS分析[J].食品与机械，2005， 21(5)：30-32. ) ( [45] Bozana Loncar B， Marinka M S， Ivana C， et al. The frequency and malignanttransformation rate of o r al lichen planus and leukoplakia--a retrospective study.[J].Collegium Antropologicum， 2012，36(3)：773-777. ) ( [46] Nasirullah.D e velopment of deep frying edible vegetable oils.[J]. Journal of Food Lipids，2001，8(4)：295-304. ) ( [47]初丽君，王珊珊，张睿，等.不同品种植物油氧化稳定性的研究[].粮食与食品工业， 2013，20(6). ) ( [4 8 ]邓乾春，禹晓，黄庆德，等.亚麻籽油的营养特性研究进展[J].天然产物研究与开发， 2010，22(4)：715-721. ) ( [49] 陈元涛，郭智军，张炜，等.亚麻籽胶为壁材制备亚麻油微胶囊[].食品科学，2013， 34(4)：80-82. ) ( [50]许丽娜，董海洲，刘传富，等.多孔淀粉包埋葡萄籽油微胶囊化技术研究[J].粮食与 油脂，2009(2)：21-23. ) ( [51] 张学鹏，田少君.红花籽油微胶囊的制备、性质及其应用研究[D]. 河南工业大学， 2013. ) ( [52]聂斌英.沙棘油微胶囊化研宄[J].粮油食品科技，2008， 16(6)：29-31. ) ( [53]孙翠玲，薛梅，张美玲，等.不同壁材选择对姜油树脂微胶囊化的影响[J].食品研究 ) ( 与开发，2012(2)：98-100. ) ( [54]葛昕，费学谦，陈焱，等.不同壁材组合油茶籽油微胶囊的性能研究[J].中国油脂， 2013，38(2)：26-29. ) ( [55] Fritzen-Freire C B， Prudencio E S， Amboni R D M C， et al. Microencapsulation ofbifidobacteria by spray drying in the p resence of prebiotics[J]. Food ResearchInternational， 2012，45(1)：306-312. ) ( [56]李欣荣.大豆分离蛋白的微胶囊包埋性质研究[D].华南理工大学，2012. ) ( [57] Soottitantawat A， Yoshii H， Furuta T， et al. Microencapsulation b y Spray Drying：Influence of Emulsion Size on the Retention ofVolatile Compounds[J]. Journal of FoodScience，2003，68(7)：2256-2262. ) ( [58] Drusch S， Serfert Y， Schwarz K. M icroencapsulation o f fish oil with n-octenylsuccinatederivatised starch： Flow properties and oxidative[J].European Journal of Lipid Science& Technology， 2006， 1 08(6)：501-512. ) ( [59] Ramakrishnan S， Ferrando M， Acena-Munoz L， e t al. Fish Oil Microcapsules from O/WEmulsions Produced b y Premix Membrane Emulsification[J]. Food & Bioprocess T echnology， 2013， 6(11)：3088-3101. ) ( [60]陈晶 . 水酶法提取亚麻籽油及其微胶囊化[D]. 江南大学，2007. ) ( [61]董志俭.复合凝聚薄荷油微胶囊的研究[D].江南大学，2008. ) ( [62] Yazicioglu B， Sahin S， Sumnu G. Microencapsulation of wheat germ o il[J]. Journal ofFood Science & Technology， 2015，52(6)：3590-3597. ) ( [63] Asli C K， Nickerson M， Low N H . Microcapsule production employing chickpea or lentilprotein isolates and maltodextrin： Physicochemical properties and oxidative protection ofencapsulated flaxseed oil[J]. F ood Chemistry， 2013， 13 9 (1-4)：448-457. ) ( [64] Asli C K， Nicholas L， Michael N . Encapsulation of flaxseed oil using a benchtop spraydryer for legume protein-maltodextrin microcapsule preparation.[J]. Journal ofAgricultural & F ood Chemistry， 2013，61 ( 21)：5148-5155. ) ( [65] O'Brien L. S ide effects and asymmetry in act-type attribution[J]. PhilosophicalPsychology， 2015，28(7)：1012-1025. ) ( [66] Ortiz S E M， Mauri A， Monterrey-Quintero E S， et al. Production and properties of caseinhydrolysate microencapsulated by spray drying with so y bean protein isolate[J].Lebensmittel-Wissenschaft und-Technologie， 2009， 42(5)：919-923. ) ( [67] 熊华，郑为完.粉末油脂的特点与在食品工业中的应用[J].食品科学 ISTIC PKU， 2002，23(5). D OI：10.3321/j.issn：1002-6630.2002.05.044. ) ( [68] 李延辉，郑凤荣，宋人楷.微胶囊技术及其在食品工业中的应用研究[J].包装与食 品机械，2003，(6). ) ( [69]廖静.我国代表性油种脂肪酸组成分析及热稳定性研究[D]. 湖南农业大学，2013. ) ( [70] 陈海华，许时婴.亚麻籽胶的乳化性质[J].食品与生物技术学报，2006，25(1)：21-26. DOI：10.3321/j.issn：1673-1689.2006.01.005. ) ( [7 1 ]黄英雄，孙红明，华聘聘.微胶囊化粉末油脂制品表面油测定方法的研究[].中国 油脂，2002，27(4)：61-63. DOI：10.3321/j.issn：1003-7969.2002.04.022. ) ( [72]杨君，赵生，陈科兵，等.薄荷香精微胶囊包埋率不同测定方法比较分析[J].食品科 学，2010，31(6)：239-242. ) ( [73] Chen Y T， Guo Z J， Zhang W， et al. Preparation of Flaxseed Oil Microcapsules UsingFlaxseed Gum as Wall M a terial[J]. Food Science， 2013. ) ( [74]徐连敏，陈改清.正交设计优化去甲斑蝥素微囊的制备工艺[J].中国医院药学杂志， 2005，25(3)：234-236. ) ( [75] Renata V. T.， Ranie B. Pedro， Carlos R . F . Grosso， et al. Microencapsulation of FlaxseedOil by Spray Drying： Effect of Oil Load and Type of Wall Material[J]. Drying T echnology， 2012， 30(13)：1491-1501. ) ( [76]陈国.NaCS/PDMDAAC 生物微胶囊成囊特性及固定化法生产1，3-丙二醇的研究[D]. 浙江大学，2006. ) ( [77]黄玲，刘素芳.微胶囊的表征与检测[].印染，2007(22)：40-42. ) ( [78]陈晓玲，王璋，许时婴.应用模糊数学评价微胶囊化桔油的感官品质[J].无锡轻工大学学报：食品与生物技术，2004，23(3)：69-72. ) ( [79]黄一清，李 ，范恒锋，等.应用于化妆品的水杨酸微胶囊载体系统的制备及表征[J]. 纳米科技，2014(1)：54-60. ) ( [80]汪一佛.粉体物性及其测定方法[J].中国建材科技，1998， (5)：44-47. ) ( [81]刘全亮，马传国，王化林，等.微胶囊化棕榈油的品质分析[J].粮油食品科技，2015， 23(1)：38-42. ) ( [82] Chitprasert P， Sutaphanit P. Holy Basil (Ocimum sanctum Linn.) Essential Oil Deliveryto Swine Gastrointestinal Tract Using Gelatin Microcapsules Coated with AluminumCarboxymethyl Cellulose and Beeswax[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry，2014， 62(52)：12641-12648. ) ( [83]王晨光，方建国.药物粉体流动性的测的方法和应用[J].中国新药杂志，2013， (7)：809-813. ) ( [84] Reich G. Near-infrared spectroscopy and imaging： Bas i c principles and pharmaceuticalapplication[J]. Advanced Drug Delivery Reviews， 2005，57(8)：1109-43. ) ( [85] L i Z F， S heng JY， Li S. St u dies on eff e ct of troxerutin on the secondary structure ofBSA[J]. C hinese Journal o f Pharmaceutical Analysis，2011，31(1)：75-78. ) ( [86] Jiang Y W P. S tudy of Soy Protein by Mid-Infrared Spectroscopy and Nea r -InfraredSpectroscopy[J]. Progress in Chemistry， 2009， 21(4)：705-714. ) ( [87] Xiao hong GU，Me n g X， Tang J.Study on the Protein Secondary Structure in theSoymilk Coagulation Process[J]. Journal of Analytical Science， 2006， 22(6)：675-678. ) ( [88]石燕，刘凡，葛辉，等.微胶囊形成过程中蛋白质二级结构吉化的红外光谱分析[J].光谱学与光谱分析，2012， 32(7)：1815-1819. ) ( [89]黄晓毅，韩剑众，王彦波，等.差示扫描量热技术(DSC)在肉类研究中的应用进展 ) ( [J].食品工业科技， 2009(9)：353-357. ) ( [90]陈智.复合蓄能材料制备及微胶囊溶液换热特性分析[D]. 南京大学，2013. ) ( [91] 白正伟.测定混合物组成及组分含量的热重分析法[J].分析测试学报，2000， 19(4)：83-85 ) ( [92]周彤，郑为完，石燕，等.西藏酥油及其粉末油脂在贮存期间过氧化值的变化[J].食 品研究与开发，2010， 31(2)：177-180. ) ( [93]周德红，郑为完，吴娇，等.月见草油粉末油脂及月见草油的过氧化值在贮存期间的 变化[J].食品与发酵工业，2005，31(12)：19-21. ) ( [94] Staresiniě M，Sumiga， Bostjan， Boh B. Microencapsulation for Textile Applications andUse of SEM Image Analysis for V isualisation of Microcapsules[J]. Tekstilec， 2011. ) ( [95] Shutava T， Zheng Z， John V， et al. Microcapsule modification with peroxidase-catalyzed p henol polymerization.[J]. Biomacromolecules， 2004， 5(3)：914-921. ) ( [96] Cristhiane C. F.， Izabela D. A.， Jose Mauricio de Aguirre. Storage Stability ofSpray-Dried Blackberry Powder Produced with Maltodextrin or Gum Arabic[J]. Drying T echnology， 2013， 31(4)：470-478. ) ( [9 7 ] 易洪，李占元，任长青.饱和盐溶液标准相对湿度表(国际建议)介绍[C]第七届全国湿度与水分学术交流会暨第五届气湿敏学术交流会.1998. ) ( [98]翟爱华，刘远洋，张敬尧，等.油脂天然抗氧化剂微胶囊缓释动力学研究[].中国粮 油学报，2013，28(2)：69-72. ) ( [99]于筛成，康改娟，李小鹏，等.薰衣草精油微胶囊释放性能的测定[J].香料香精化妆 品，2008(4)：17-20. ) ( [100] U sha， R. P . ， Guatavo， V. B. Fundamental aspects of controlled release in foods []. T rends in F ood Science and Technology， 1995，(5)： 39 4 -406. ) ( [101]仲博.辣椒碱肠溶微囊的制备及其特性考察[D].河北医科大学，2011. ) ( [102]万凌燕，张超.影响动植物油中过氧化值测定的因素[].计量与测试技术，2009， 36(2). ) ( [103] 田少君，张学鹏，李海旺.红花籽油微胶囊芯材释放性能研究[J].粮食与油脂， 2012(9)：17-19. ) ( [104]许时婴，晓鸣，夏书芹.微胶囊技术--原理与应用[M].化学工业出版社，2006. ) ( [ 1 05] Asli C K， Nicholas L ， Michael N. Encapsulation of flaxseed oil using a benchtop spraydryer for legume protein-maltodextrin microcapsule preparation.[]. Journal ofAgricultural & Food Chemistry， 2013， 61(21)：5148-5155. ) ( [106]张杰.蛋白类药物海藻酸盐微胶囊的制备及体外释放行为的研究[D].大连理工大 学，2007. ) ( [ 1 07] Vaishnavi V， Varghese L， Ali B M J. A stage-scanning laser confocal mic r oscope andprotocol for DNA methylation sequencing[J]. Journal o f Biomedical Science & Engineering， 2010， 03(05)：496-500. ) ( [108] Yashchenok A M， Inozemtseva O A， Gorin D A， et al. Effec t of the size of colloidal gold ) nanoparticles on the physical parameters of nanocomposite microcapsule shells[J].Colloid Journal， 2009，71(3)：422-429. [109] Chitprasert P， Sutaphanit P. Holy Basil (Ocimum sanctum Linn.) Essential Oil Deliveryto Swine Gastrointestinal Tract Using Gelatin Microcapsules Coated with AluminumCarboxymethyl Cellulose and Beeswax[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry，2014， 62(52)：12641-12648. [110]陈莹.微胶囊化粉末油脂制品的生产及应用[J].中国食品工业，1997(02). [111]王芸芳，徐振波，王兴国，等.植脂末冲调稳定性的研究[J].中国油脂，2014(7)：21-26. [112]郑丽卿，崔锦良，方志成，等.植脂末中脂肪测定方法研究[J].食品安全导刊，2015(33). ( [113]朱照武，田盼盼，鲁梦齐，等.卡路里分析仪测定营养成分的可行性分析[J].湖北民族学院学报：自然科学版，2015(2)：174-178. ) ( [114] 陈青叶，曾宪远.气相色谱法检测食品中反式脂肪酸的含量分析[J].化工管理， 2015(17)：128-128. ) ( [1 1 5]N a sirullah， et al. Studies on the trans-fatty acids and the stability of the fats present inIndian bakery p r oducts[J]. Grasas Y Aceites， 2013， 64( 1 )：pags. 36-40. ) ( [116]冯凤琴，张辉，杜鹃.月桂酸单甘油酯在肉制品中的应用研究[C]//中国食品添加剂和配料协会防腐-抗氧-保鲜剂专业委员会2009年行业年会.2009. ) 致谢 三年的研究生生活就这样一晃而过，转眼到了该离开校园、步入社会的时候了。在这三年的学习中，我的导师田少君教授付出了无数的心血与汗水，在课题的初期设计时，她提出了许多关键性问题，在实验的过程中，与我探讨实验方法和存在的问题，在论文的撰写的过程中指点迷津。尤其在英文的写作方面对我的指导和帮助让我受益匪浅。因此，在本论文完成之际，我要衷心对田老师说一声：谢谢您!在研究生期间的生活中，田老师以身作则，严谨、敬业、对工作的热情都值得我们学习。在此，向最值得敬重的田老师致以最衷心的感谢与祝福! 在本课题实验的过程中，陈复生老师、郭兴凤老师、李海旺老师、刘昆仑老师、布冠好老师、张丽芬老师和辛颖老师给了我热忱的指导和许多宝贵的意见，再次，对各位老师致以最诚挚的谢意! 8350实验室的各位师兄师姐师弟师妹们也在学习和生活中给了我许多无私的帮助，他们是：张学鹏、马燕、焦宝利、夏克东、李林芽、孔慧广、李慧娜、张贝贝；在此，对他们表示真心的谢谢。同时，还要感谢我的同学、朋友们，他们在生活中给我关怀与包容，在学习上给我鼓励与帮助，研究生的生活因为有了你们而更加精彩! 最后，我要感谢我的父母，养育我长大成人，在学习的道路上不计回报的支持我，在我硕士研究生期间给予我的大力支持与帮助，是你们在不停的鼓舞着我前进。 我将以最饱满的热情，踏实、勤奋的在自己的工作岗位上发光发热，尽己所能去服务人民，，[回报社会，迎接更加美好的未来! 个人简历 个人概况： 姓 名：刘斯博性 别：l：女民 族 汉族出生年月：1991.02学 历：硕士研究生专 业：.：食品科学与工程研究方向：植物蛋白质化学与利用导 师：田少君 论文题目：亚麻籽油微胶囊的制备及其释放性能的研究 籍贯：黑龙江省绥化市 政治面貌：中共党员 教育经历： 2013年9月~2016年6月河南工业大学粮油食品学院食品科学与工程硕士；2009年9月~2013年6月河南工业大学粮油食品学院食品科学与工程学士.发表论文及获得奖励： 1、刘斯博，田少君，夏克东.亚麻籽油微胶囊的制备及理化性质研究[].粮食与油脂，2015(8)：17-20. 2、刘斯博，田少君.亚麻籽油微胶囊的释放条件及模拟缓释行为研究[].中国油脂(已收录). 3、、田少君，刘斯博.亚麻籽油微胶囊的工艺优化及稳定性研究[J].粮食与油脂(已收录).4、获得2014学年省级学业奖学金。 5、获得2015学年“金龙鱼”专项奖学金。 II IV  油脂粉末是微胶囊化油脂的总称，其中代表性的产品为植脂末，主要应用于咖啡伴侣、固体饮料中。植脂末产品基本呈粉末状，储存运输方便，易使用操作，乳化稳定性好，在保护芯材中有效成分的同时，改善食品的口感。同时，它可以与其它粉末状的食品原料混合使用，使其在食品加工业上的应用越来越广泛。 植脂末产品的卡路里热量分析随着人们对摄入食品热量的关注，产品的营养能量值显得更为重要。采用Calorie Answer CA-HM对三种产品进行卡路里的测定。通过物质震动发生的频率与照入光的频率一致时吸收光线的原理，判断物质的成分，属于近红外分光法。将适量的样品填满仪器专用槽中，盖上透明玻璃片，经过标准样校正后，在Reflection系统下进行反射测量植脂末产品的热量成分。实验仪器：卡路里分析仪（食品热量分析仪）Calorie Answer CA-HM，日本JWP检测指标：热量/卡路里，还可以检测蛋白质、脂肪、碳水化合物、水分、酒精等实验结果：如表，经Calorie Answer CA-HM仪器对三种产品卡路里的分析测定可以看出，每100g植脂末约含400-500kcal的热量，自制产品的卡路里含量介于两种市售植脂末中间，而自制产品A的碳水化合物相比较市售产品B和C分别低出7.5g和6.1g，这可能是市售产品为了调和大众口味，在其中加入糖浆等成分，造成了卡路里值上升。结论：近红外测定作为卡路里热量的检测方法，其优势就是能快速测量食物中的卡路里含量，而明确卡路里含量的高低将有助于消费者的选择。    本研究成果来源于“河南工业大学”。