山核桃分離蛋白為壁材的山核桃油微膠囊制備及其性能分析

李 新，信 鈺，孫 悅，齊 斌，王立梅,*

（1.常熟理工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，蘇州市食品生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 常熟 215500；2.蘇州大學(xué)藥學(xué)院，江蘇 蘇州 215127）

近年來，隨著環(huán)境質(zhì)量的下降和人們生活壓力的不斷增加，越來越多的人面臨著亞健康的問題，綠色健康的食品受到更多人的喜愛。野生山核桃具有極強(qiáng)的食療保健和養(yǎng)生功效，與普通家核桃進(jìn)行比較，野生山核桃加工成產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)成分更高[1]，其中脂肪酸組成和γ-生育酚含量都表現(xiàn)出明顯差異[2]，是一種理想的綠色保健食品[3]。山核桃樹又名胡桃楸，屬胡桃科山核桃屬果樹，是我國(guó)特有的經(jīng)濟(jì)樹種之一，種仁營(yíng)養(yǎng)豐富，種仁油是高級(jí)食用油。山核桃油中不飽和脂肪酸相對(duì)含量高達(dá)83.5%[4]，其中油酸、亞油酸、棕櫚酸和亞麻酸的含量都非常高，可以作為人體不飽和脂肪酸的攝入來源[5-6]。除此之外，山核桃油中還含有多種人體無(wú)法自身合成但是必須的天然生物活性成分，如生育酚、植物甾醇和角鯊烯[7]，日常食用有促進(jìn)消化和預(yù)防高血脂、冠心病、糖尿病等老年病的功效[8-10]。但是，山核桃油中的不飽和脂肪酸化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，易被氧化，進(jìn)而破壞山核桃油的營(yíng)養(yǎng)成分。為了使山核桃油更廣泛和穩(wěn)定地應(yīng)用到食品中，需要選擇合適的制備技術(shù)更好地保護(hù)其活性成分，并提高產(chǎn)品的感官品質(zhì)和延長(zhǎng)貨架期。

微膠囊技術(shù)利用天然的或合成的高分子化合物的成膜性將各種形態(tài)的物質(zhì)包埋在一個(gè)封閉的微囊內(nèi)，從而避免或減輕外界環(huán)境中氧氣、熱、光及化學(xué)物質(zhì)與芯材的接觸氧化。利用微膠囊技術(shù)將山核桃油包裹在壁材中能提高山核桃油的氧化穩(wěn)定性，有效避免油脂的酸敗變質(zhì)[11-12]。將油脂微膠囊化，使液態(tài)油脂轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)粉末，不僅能延緩其氧化酸敗，延長(zhǎng)油脂產(chǎn)品的貯藏期，還能提高產(chǎn)品的使用、貯藏和運(yùn)輸方便性，因此微膠囊技術(shù)在食品工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[13]。微膠囊的制備方法包括噴霧干燥法，該方法有著成本低、工藝操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，已成為制備食品微膠囊的主要選擇之一。

微膠囊技術(shù)中壁材的選擇是否合適直接影響了粉末油脂產(chǎn)品的包埋效果。麥芽糊精（maltodextrin，MD）常與蛋白質(zhì)類壁材混合作為復(fù)合壁材[14]，相較于單一壁材，制得的微膠囊顆粒具有更好的致密性。蛋白質(zhì)是具有良好乳化性和成膜性的天然兩親分子，不僅可以吸附在油水界面形成保護(hù)膜，還可以依靠其本身的抗氧化性提高微膠囊的氧化穩(wěn)定性[15]，被廣泛用作粉末油脂的壁材。蛋白質(zhì)壁材包括動(dòng)物蛋白和植物蛋白兩大類，分別具有不同的特性，在滿足壁材一般特性的同時(shí)，也為服用者提供多種蛋白營(yíng)養(yǎng)素。蛋黃粉中含有蛋黃卵磷脂、低密度脂蛋白、高密度脂蛋白、卵黃高磷蛋白、膽固醇等多種生物活性物質(zhì)，是一種極具營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的動(dòng)物蛋白。不僅如此，蛋黃粉還具有多種功能性質(zhì)如凝膠性、乳化性等。劉潔瑜等[16]利用噴霧干燥包埋技術(shù)使用蛋黃粉復(fù)合其他壁材制備水溶性油脂粉末，得到產(chǎn)品的包埋效率為63.3%，最終達(dá)到了嬰兒食品標(biāo)準(zhǔn)水平，這也證明了蛋黃粉作為粉末油脂壁材的可行性。通過堿溶酸沉法提取脫脂山核桃粕中的分離蛋白，其富含18 種氨基酸，其中8 種必需氨基酸含量合理[17]，并且與常用植物蛋白類壁材大豆分離蛋白（soy protein isolate，SPI）有幾乎相同的乳化特性和起泡特性[18]。以山核桃粕中提取得到的山核桃分離蛋白為壁材制備山核桃油粉末油脂，模擬山核桃的天然存在形態(tài)，也為山核桃蛋白這一資源應(yīng)用拓寬新的思路。自然界中蛋白質(zhì)來源廣泛、種類繁多，但可以作為微膠囊壁材的蛋白質(zhì)有限，探索新穎的天然蛋白質(zhì)不僅可以擴(kuò)大蛋白質(zhì)類微膠囊壁材的選擇范圍，還能夠改善微膠囊的包埋效果。

本研究借鑒一般油脂微膠囊的研究方法，以山核桃油為芯材，選取MD、蛋黃粉與山核桃分離蛋白、SPI多種壁材復(fù)配，通過噴霧干燥技術(shù)制備山核桃油粉末油脂。通過包埋率測(cè)定核分析微膠囊的包埋性能；通過掃描電子顯微鏡（scanning electronic microscopy，SEM）觀察粉末油脂的微觀結(jié)構(gòu)；通過傅里葉變換紅外光譜（Fourier transform infrared spectroscopy，F(xiàn)TIR）儀分析驗(yàn)證油脂微膠囊是否形成；通過熱重分析評(píng)價(jià)微膠囊的熱穩(wěn)定性；并分析驗(yàn)證微膠囊的貯藏穩(wěn)定性和抗氧化穩(wěn)定性。分析比較山核桃分離蛋白與SPI的包埋性能，評(píng)價(jià)山核桃分離蛋白這一新穎的蛋白質(zhì)類壁材的可行性，以期為山核桃蛋白應(yīng)用拓寬新的思路、提高山核桃的附加值，也為山核桃油的深加工及行業(yè)的發(fā)展提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

山核桃粕粉、野生山核桃油 遼寧長(zhǎng)白仙子生物科技有限公司；石油醚（分析純，30～60 ℃）江蘇強(qiáng)盛功能化學(xué)股份有限公司；蔗糖酯 河南萬(wàn)邦化工科技有限公司；單甘酯 佳力士添加劑（海安）有限公司；蛋黃粉 江蘇康德蛋業(yè)有限公司；SPI 河南華美生物科技有限公司；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）（分析純）天津市華盛化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

冷凍干燥機(jī) 德國(guó)Christ公司；高速冷凍離心機(jī)日本Hitachi公司；超聲波清洗機(jī) 寧波新芝生物科技股份有限公司；pH計(jì)、電子天平 瑞士Mettler Toledo公司；高剪切均質(zhì)乳化機(jī) 上海弗魯克科技發(fā)展有限公司；實(shí)驗(yàn)型噴霧干燥機(jī) 上海順儀實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；FTIR分析儀 天津港東科技發(fā)展股份有限公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱 天津市泰斯特儀器有限公司；SEM 德國(guó)Zeiss公司；熱重分析儀 德國(guó)Netzsch公司。

1.3 方法

1.3.1 堿溶酸沉法提取山核桃分離蛋白

參考李婷[19]的方法進(jìn)行山核桃分離蛋白的提取，略作修改。取一定量脫脂山核桃粕，按照料液比1∶20（g/mL）與水混合，調(diào)pH值至10.0，超聲時(shí)間60 min，在8 000 r/min轉(zhuǎn)速條件下離心8 min得到上清液。將上清液pH值調(diào)至4.0，在8 000 r/min轉(zhuǎn)速下離心8 min得到沉淀，即為山核桃分離蛋白，冷凍干燥后備用。

1.3.2 山核桃油微膠囊的制備

根據(jù)前期的預(yù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)配方（表1），并按照配方制備山核桃油微膠囊。工藝流程：取一定質(zhì)量比的復(fù)合壁材溶于60 ℃的水中，充分溶解后加入乳化劑蔗糖脂肪酸酯高速剪切均質(zhì)5 min，再次加入已充分浸泡的黃原膠高剪切均質(zhì)5 min，得到水相。將乳化劑單甘酯加入一定量的山核桃油中，加熱直至乳化劑完全溶解，高剪切均質(zhì)5 min，得到油相。兩相混合后高速剪切5 min，并重復(fù)高速剪切步驟5 次，得到山核桃油微膠囊乳液。最后在進(jìn)風(fēng)溫度175 ℃、出風(fēng)溫度75 ℃、進(jìn)料量7.5 mL/min條件下噴霧干燥，得到產(chǎn)品山核桃油微膠囊。

表1 制備山核桃油微膠囊的基本配方Table 1 Basic formulations of Manchurian walnut oil microcapsules

1.3.3 表面油含量及包埋率的測(cè)定

稱取山核桃油微膠囊2 g（精確到0.000 1 g，m0）于錐形瓶中，用40 mL石油醚浸提1 min后，用漏斗過濾，再用25 mL石油醚洗滌濾渣，過濾。用烘干至恒質(zhì)量的平底燒瓶（m1/g）收集濾液，并旋蒸回收濾液中的石油醚，105 ℃烘干至恒質(zhì)量（m2/g）[20]。分別按照式（1）和（2）計(jì)算表面油含量和包埋率：

1.3.4 微膠囊表面結(jié)構(gòu)的觀察

采用SEM對(duì)山核桃油粉末油脂的表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。將雙面導(dǎo)電膠貼在樣品臺(tái)上，然后把少量山核桃油微膠囊粉末分散在導(dǎo)電膠上，用吸耳球吹去多余的粉末，對(duì)樣品進(jìn)行噴金處理，觀察微膠囊產(chǎn)品形態(tài)并拍照，加速電壓5 kV，放大倍數(shù)為1 000～3 000 倍。

1.3.5 FTIR分析

采用FTIR分別對(duì)山核桃油、壁材+乳化劑混合物、山核桃油微膠囊進(jìn)行測(cè)試分析。固體試樣經(jīng)KBr壓片后進(jìn)行測(cè)試，液體試樣直接滴加在KBr片上進(jìn)行測(cè)試[13]。掃描范圍為4 000～400 cm-1，分辨率為4 cm-1，每一個(gè)樣品掃描次數(shù)為32。

1.3.6 熱重分析

對(duì)壁材混合物、蛋黃粉+山核桃分離蛋白和蛋黃粉+SPI組分微膠囊樣品進(jìn)行熱重分析。樣品量3 mg；石墨坩堝；溫度范圍：3 0～6 0 0 ℃；升溫速率：10 ℃/min；反應(yīng)氣：N2；流量：50 mL/min。

1.3.7 水分含量的測(cè)定

參照GB 5009.3—2016《食品中水分的測(cè)定》測(cè)定微膠囊水分含量。

1.3.8 微膠囊流動(dòng)性的測(cè)定

采用休止角衡量微膠囊的流動(dòng)性。取適量的樣品從漏斗上方慢慢加入，并使樣品從漏斗底部漏出落到水平面上形成圓錐狀堆積。測(cè)量粉堆的高度（h/m）和半徑（r/m）按式（3）計(jì)算休止角：

1.3.9 堆積密度的測(cè)定

將樣品裝入量筒中，水平勻速晃動(dòng)量筒使樣品自然下沉，直至填充至量筒刻度線處，記錄填充的樣品質(zhì)量（m/g）以及體積（V/cm3），根據(jù)式（4）計(jì)算微膠囊的堆積密度（d0）：

1.3.10 溶解度的測(cè)定

根據(jù)許彬[21]的方法略作修改。將樣品溶解于離心管中，加塞，置于離心機(jī)中，以5 000 r/min轉(zhuǎn)速離心10 min，傾去上清液，并用棉棒擦凈管壁；再加入水振蕩使沉淀懸浮，再置離心機(jī)中離心10 min，傾去上清液，用棉棒擦凈管壁；用少量水將沉淀沖洗入已知質(zhì)量的稱量皿中進(jìn)行干燥并稱質(zhì)量。溶解度按照式（5）計(jì)算：

式中：m3為樣品的質(zhì)量/g；m4為稱量皿質(zhì)量/g；m5為稱量皿和不溶物干燥后質(zhì)量/g；A為樣品水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%。

1.3.11 貯藏穩(wěn)定性的測(cè)定

分別稱取適量的山核桃油及其微膠囊置于60 ℃烘箱中使其加快氧化，每隔6 h取樣，通過索氏提取法提取微膠囊中的油，測(cè)定樣品過氧化值。過氧化值測(cè)定方法參照GB/T 5009.227—2016《食品中過氧化值的測(cè)定》。

1.3.12 DPPH自由基清除率的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取含有等量山核桃油的樣品，用無(wú)水乙醇溶解并稀釋至適當(dāng)濃度，用無(wú)水乙醇配制0.10 mmol/L DPPH自由基溶液。在比色皿中分別加入試劑與樣品液，避光反應(yīng)30 min，于517 nm波長(zhǎng)測(cè)定吸光度，根據(jù)式（6）計(jì)算DPPH自由基清除率（S）：

式中：A1為2 mL DPPH溶液+2 mL樣品液的吸光度；A2為2 mL無(wú)水乙醇+2 mL樣品液的吸光度；A3為2 mL DPPH溶液+2 mL樣品溶劑的吸光度。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

所有樣品做3 組平行實(shí)驗(yàn)，采用SPSS軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析，P＜0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同壁材制備山核桃油微膠囊的包埋性能分析

理想的微膠囊應(yīng)該具有表面含油率低和包埋率高的特點(diǎn)，盡可能多的山核桃油被包埋在微膠囊內(nèi)部可起到良好的保護(hù)作用，所以可以通過測(cè)定微膠囊的包埋率來考察不同壁材對(duì)油脂的保護(hù)效果。由包埋率的計(jì)算公式可知，在總油含量一定的情況下，表面含油率高的樣品，包埋率最低。由圖1可知，各組別樣品包埋率差異顯著（P＜0.01），蛋黃粉與MD（組別1）復(fù)合壁材包埋率最低，為（51.88±1.30）%，這可能是由于MD的成膜性和乳化性較差，而蛋黃粉因含有的脂蛋白和卵磷脂乳化能力較好，但是達(dá)到蛋黃粉最好的乳化效果需要油的含量很高[22]，因此單一的蛋黃粉與MD復(fù)合作為壁材并未表現(xiàn)出很好的包埋效果。配方中的黃原膠起到了增稠效果，并且多糖類壁材能夠增加微膠囊的堅(jiān)固性[23]。組別2的包埋率為（73.68±0.65）%，優(yōu)于組別1，區(qū)別為降低了蛋黃粉的比例，并且加入了山核桃分離蛋白。結(jié)果表明山核桃分離蛋白能提高微膠囊的包埋特性，可能是由于其具有蛋白類壁材的一般特性，如吸油性和良好的干燥特性，能夠穩(wěn)定地吸附芯材，噴霧干燥條件下微膠囊顆粒表面能迅速形成致密的保護(hù)膜。組別4的包埋率為（80.20±1.89）%，優(yōu)于組別2，表明同樣比例條件下，SPI作為壁材性能更好。這是由于實(shí)驗(yàn)所用的市售SPI經(jīng)過改性酶改性處理，優(yōu)化了蛋白的功能特性。而山核桃分離蛋白僅經(jīng)簡(jiǎn)單的提取，在應(yīng)用中仍存在一些缺陷，如溶解性差、乳化性不佳。但是，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明山核桃分離蛋白在經(jīng)過后續(xù)一系列改性研究后，能得到比SPI更好的包埋性能。組別3為上述3 種壁材的復(fù)配，包埋率為（62.56±1.12）%。結(jié)果表明，同時(shí)減少這兩種分離蛋白會(huì)影響壁材的包埋效果，這可能是因?yàn)槠湓谌榛褐械臐舛忍停? 種壁材的復(fù)配性能優(yōu)于單一的蛋黃粉，也證明了兩種植物蛋白的功能特性，蛋白質(zhì)組分是影響微膠囊性能的關(guān)鍵因素[15]。

圖1 不同壁材微膠囊的包埋率Fig.1 Encapsulation efficiency of microcapsules made with different wall materials

2.2 不同壁材制得的微膠囊理化指標(biāo)結(jié)果分析

以表1中4 種配方制得的微膠囊產(chǎn)品的理化指標(biāo)結(jié)果見表2。微膠囊的水分含量、堆積密度和休止角會(huì)影響微膠囊產(chǎn)品的最終質(zhì)量及其在存儲(chǔ)過程中的特性。對(duì)微膠囊產(chǎn)品的水分含量進(jìn)行分析，通常情況下噴霧干燥的產(chǎn)品水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高于5%，4 種微膠囊產(chǎn)品的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于5%，說明本實(shí)驗(yàn)的制備工藝和配方符合要求。產(chǎn)品在噴霧干燥過程中水分充分蒸發(fā)，達(dá)到了所需的干燥狀態(tài)，同時(shí)環(huán)境中的不良微生物活動(dòng)受到抑制，有利于提高產(chǎn)品的貯藏穩(wěn)定性[24]。堆積密度越大的產(chǎn)品，意味著可以在較小的空間內(nèi)產(chǎn)品存放得越多，產(chǎn)品顆粒間隙中的含氧量越低，進(jìn)而能夠減緩產(chǎn)品的氧化過程。4 種壁材的微膠囊粉末堆積密度范圍在0.31～0.47 g/cm3之間，朱建宇等[25]制備的大豆脂質(zhì)體微膠囊的堆積密度分別為0.31 g/cm3和0.45 g/cm3，與本實(shí)驗(yàn)相近。休止角是衡量粉末產(chǎn)品流動(dòng)性的重要指標(biāo)，當(dāng)休止角≤30°時(shí)說明粉末的流動(dòng)性很好，休止角為30°～45°時(shí)產(chǎn)品流動(dòng)性良好，休止角為45°～60°時(shí)產(chǎn)品流動(dòng)性一般。對(duì)本實(shí)驗(yàn)所制得的山核桃油微膠囊的休止角進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)同樣制備工藝條件下壁材1組分微膠囊的休止角為（48.59±2.92）°，流動(dòng)性一般。另外3 種壁材流動(dòng)性良好，說明產(chǎn)品的黏度較小。微膠囊的溶解性與粒度、分散性和流動(dòng)性都具有相關(guān)性。壁材1制備的微膠囊溶解性相對(duì)較差，可能是由于微膠囊表面油脂的含量較高，造成微膠囊粉末黏連結(jié)團(tuán)，進(jìn)而導(dǎo)致與其他組分壁材相同制備工藝下的產(chǎn)品溶解度的差異。通過測(cè)得的理化指標(biāo)數(shù)據(jù)可知，不同壁材制得的微膠囊存在差異，以山核桃分離蛋白為壁材制得的山核桃油微膠囊粉干燥具備一定的流動(dòng)性且溶解性好。

表2 不同壁材微膠囊的理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果Table 2 Physicochemical indexes of microcapsules made with different wall materials

2.3 微膠囊的表面形態(tài)分析

通過SEM可以更加直觀地了解不同壁材制備的微膠囊的表面結(jié)構(gòu)。由圖2a可以看出，在未添加分離蛋白時(shí)制得的微膠囊產(chǎn)品形狀不規(guī)則，有極少數(shù)的微膠囊顆粒出現(xiàn)破裂孔洞，這可能是由于個(gè)別微膠囊的壁厚不均勻，容易在干燥過程中破裂，這也影響了產(chǎn)品包埋率和油脂的穩(wěn)定性。從圖2b可以看出，添加兩種分離蛋白的微膠囊表面結(jié)構(gòu)與圖2a類似，呈不規(guī)則球形，容易破裂。由圖2c、e可以看到，添加SPI的微膠囊呈較規(guī)則球形，表面致密光滑，能夠?qū)?nèi)部芯材起到一定的包埋效果，但微膠囊的粒徑不均勻，可能是山核桃油微膠囊乳液并未充分乳化導(dǎo)致的。由圖2f可以看出，添加山核桃分離蛋白的山核桃油微膠囊具有噴霧干燥粉末的特征形態(tài)，即表面存在不規(guī)則褶皺，這是由于在干燥過程中，壁材水分快速蒸發(fā)固化，微膠囊表面收縮不均勻，這也在一定程度上影響了產(chǎn)品的流動(dòng)性[26-27]。由圖2d可以看出，添加山核桃分離蛋白的微膠囊顆粒表面完整、無(wú)孔洞和裂紋，這表明所制得的山核桃油微膠囊產(chǎn)品有較好的完整性和致密性，能夠較好地包埋山核桃油，避免與氧氣的接觸，從而減少山核桃油的氧化。但與SPI不同的是，所應(yīng)用的山核桃分類蛋白并未進(jìn)行改性處理，SPI經(jīng)改性后具有極好的功能特性，這也可能是顆粒表面并不如圖2c光滑的原因。但是，圖2e、f也證明了添加SPI山核桃油微膠囊顆粒大小更為均勻。總之，兩組添加分離蛋白的微膠囊顆粒包埋效果均優(yōu)于蛋黃粉組分，不同配方制備的山核桃油微膠囊的表觀形態(tài)與其表面油含量和包埋率的測(cè)定結(jié)果一致，蛋黃粉+SPI組分的微膠囊顆粒表面最光滑完整，其表面油含量最低，包埋率最高。

圖2 山核桃油微膠囊的表面結(jié)構(gòu)Fig.2 Surface structure of Manchurian walnut oil microcapsules

2.4 FTIR結(jié)果分析

由圖3可以看出，山核桃油中含有大量長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸亞麻酸和亞油酸，這兩種分子中含有大量不飽和雙鍵，山核桃油在波數(shù)3 009 cm-1處有吸收，這是由于＝C—H伸縮振動(dòng)形成的。在波數(shù)1 746 cm-1處的吸收來源于亞油酸的羰基[28]。同時(shí)，山核桃油在波數(shù)為720 cm-1處有吸收，這是4 個(gè)以上的—CH2—變形振動(dòng)峰，也就是油脂的碳鏈骨架振動(dòng)峰。但是，在山核桃分離蛋白制備的山核桃油微膠囊的FTIR圖中，上述3 種振動(dòng)吸收明顯減弱，這也說明了山核桃油被包埋在壁材內(nèi)部，使得這兩處的伸縮振動(dòng)變得不明顯[22,29-30]。從組別2壁材混合物的FTIR圖中可以看出，波數(shù)3 000～3 600 cm-1處出現(xiàn)了較為強(qiáng)烈的吸收峰，這是主要是由壁材MD與山核桃分離蛋白中的—OH伸縮振動(dòng)所產(chǎn)生的[31]。山核桃油微膠囊樣品的FTIR圖中也出現(xiàn)這一特征吸收峰，這也說明了制得的微膠囊樣品中壁材的存在。

圖3 不同樣品的FTIR圖Fig.3 FTIR spectra of free and microencapsulated Manchurian walnut oil

2.5 熱重分析

通過熱重分析可以了解樣品的耐熱性。山核桃油的具有一般油脂的特性，到達(dá)沸點(diǎn)溫度后產(chǎn)生大量質(zhì)量損失，未被包埋的山核桃油會(huì)在200 ℃內(nèi)質(zhì)量迅速降低。如圖4所示，組別2壁材混合物第一個(gè)階段在150 ℃內(nèi)，為水分的蒸發(fā)和揮發(fā)性物質(zhì)的損失，損失率為0.43%；第二階段混合物在270.1 ℃時(shí)開始分解，最大分解溫度340.2 ℃，損失率為54.92%，源自S—S、O—N、O—O鍵及氨基酸殘基中共價(jià)肽鍵的斷裂，以及碳水化合物MD的脫水、分解和解聚。第三階段直到600 ℃間的質(zhì)量損失主要為壁材剩余物質(zhì)的熱降解。兩種微膠囊樣品在150 ℃內(nèi)的質(zhì)量損失源于水分的蒸發(fā)以及山核桃油的揮發(fā)，這一階段蛋黃粉+SPI組分微膠囊質(zhì)量損失率（11.21%）明顯高于蛋黃粉+山核桃分離蛋白組分的質(zhì)量損失率（6.44%），這可能是由于蛋黃粉+SPI組分微膠囊顆粒大小不均勻，部分較小顆粒壁材對(duì)芯材的保護(hù)作用弱于山核桃分離蛋白組分。蛋黃粉+山核桃分離蛋白組分微膠囊在259.4～298.1 ℃之間發(fā)生質(zhì)量損失，質(zhì)量損失率為21.72%，這一階段主要是由于壁材的結(jié)構(gòu)遭到熱破壞，使微膠囊內(nèi)部山核桃油的不斷釋放。同樣在這一溫度范圍內(nèi)，蛋黃粉+SPI組分微膠囊質(zhì)量損失率為23.37%。最大降解速率對(duì)應(yīng)的降解溫度即最大分解溫度可以表征樣品的熱穩(wěn)定性，觀察到壁材混合物的最大分解溫度為305.40 ℃。而蛋黃粉+山核桃分離蛋白、蛋黃粉+SPI組分微膠囊最大分解溫度分別為286.88 ℃與296.33 ℃，表明微膠囊結(jié)構(gòu)的形成也影響了壁材的熱穩(wěn)定性。山核桃分離蛋白微膠囊能在低于150 ℃條件下僅損失5.48%的質(zhì)量，遠(yuǎn)低于SPI組分的10.3%，因此更能夠滿足大多數(shù)食品的熱加工需要，進(jìn)一步拓寬山核桃油在食品中的使用范圍。

圖4 不同樣品的熱重分析曲線Fig.4 Thermogravimetric analysis curves of free and microencapsulated Manchurian walnut oil

2.6 微膠囊產(chǎn)品的貯藏穩(wěn)定性分析

由圖5可知，山核桃油過氧化值在微膠囊化后略有升高，由2.18 mmol/kg升高到3.37 mmol/kg，但微膠囊化后的山核桃油過氧化值仍低于國(guó)家規(guī)定的核桃油過氧化值限值（6.0 mmol/kg）。這表明山核桃油微膠囊制備過程中噴霧干燥的高溫會(huì)導(dǎo)致山核桃油發(fā)生一定程度的氧化變質(zhì)，但不影響其食用性。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，山核桃油和其微膠囊的過氧化值差異顯著，山核桃油的過氧化值增加速率明顯高于其微膠囊。貯藏過程中山核桃油與氧氣充分接觸，過氧化值顯著升高，在60 ℃條件下貯藏12 h時(shí)過氧化值（9.31 mmol/kg）遠(yuǎn)超國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的限值[32]；而微膠囊化的山核桃油在壁材保護(hù)下，減少了與氧氣的接觸，氧化速率緩慢，山核桃有微膠囊在60 ℃貯藏30 h后過氧化值為9.89 mmol/kg，此時(shí)的氧化程度達(dá)到山核桃油貯藏12 h時(shí)的水平。在60 ℃貯藏42 h后，山核桃油和其微膠囊過氧化值分別為24.3 mmol/kg和11.26 mmol/kg，與氧化開始時(shí)的過氧化值相比，分別增加了10.10 倍和2.35 倍。這表明微膠囊化可以很好地保護(hù)山核桃油，明顯減緩山核桃油氧化速度，微膠囊化后的山核桃油氧化穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)。

圖5 山核桃油及其微膠囊過氧化值隨時(shí)間變化趨勢(shì)Fig.5 Changing trend of peroxide value of free and microencapsulated Manchurian walnut oil during storage

2.7 微膠囊抗氧化穩(wěn)定性分析

通過DPPH 自由基清除率的半數(shù)抑制率（half maximal inhibitory concentration，IC50）值評(píng)價(jià)山核桃油及其微膠囊的抗氧化活性[33]。由實(shí)驗(yàn)測(cè)得山核桃油與山核桃油微膠囊（組別2）的I C50值分別為（4.36±0.48）mg/mL和（5.58±0.34）mg/mL。山核桃油微膠囊的IC50值高出山核桃油27.98%，說明微膠囊化會(huì)對(duì)山核桃油的抗氧化性產(chǎn)生一定影響，由于微膠囊表面存在26.32%未被成功包埋的山核桃油，噴霧干燥過程較高的溫度破壞了其活性成分的抗氧化性。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明此過程沒有完全影響山核桃油內(nèi)活性成分的抗氧化性，由于微膠囊將山核桃油包埋在壁材內(nèi)部，對(duì)山核桃油具有一定的保護(hù)作用，使得微膠囊后的山核桃油仍保持較好的抗氧化性。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，山核桃油微膠囊有效提高了山核桃油中活性成分的抗氧化穩(wěn)定性。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)首先制備了不同壁材的山核桃油微膠囊產(chǎn)品，對(duì)山核桃油微膠囊的包埋率、表面形態(tài)、FTIR以及熱重分析結(jié)果進(jìn)行比較研究。結(jié)果表明，壁材選擇以山核桃分離蛋白與蛋黃粉、MD按照1∶1∶6的比例進(jìn)行復(fù)配，對(duì)山核桃油的包埋率可以達(dá)到73.68%，并且制得的微膠囊顆粒表面致密完整，微膠囊粉末具備一定的流動(dòng)性、溶解性好。FTIR分析證實(shí)了山核桃油被包埋在壁材內(nèi)部，說明山核桃分離蛋白是一種優(yōu)良的壁材；同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)山核桃分離蛋白、壁材微膠囊的最大質(zhì)量損失速率所對(duì)應(yīng)的溫度分別為286.88 ℃和296.33 ℃，山核桃分離蛋白微膠囊能在低于150 ℃條件下僅損失5.48%的質(zhì)量，遠(yuǎn)低于SPI組分（10.3%），因此更能夠滿足大多數(shù)食品的熱加工需要。加速氧化實(shí)驗(yàn)表明，在實(shí)驗(yàn)時(shí)間范圍內(nèi)，山核桃油和其微膠囊的過氧化值分別增加了10.10 倍和2.35 倍，微膠囊化明顯減緩了山核桃油氧化速度，顯著提高了山核桃油的貯藏穩(wěn)定性。DPPH自由基清除實(shí)驗(yàn)得到山核桃油微膠囊的IC50值為（5.58±0.34）mg/mL，說明山核桃油微膠囊能有效提高山核桃油中活性成分的抗氧化穩(wěn)定性。但是未經(jīng)改性處理的山核桃蛋白的溶解性、乳化性或一些其他的功能特性往往較差，而改性后的SPI已經(jīng)成為了被廣泛使用的蛋白質(zhì)類壁材之一。因此，后續(xù)仍需對(duì)山核桃分離蛋白進(jìn)行更多改性研究，使山核桃分離蛋白達(dá)到更好的包埋效果，開發(fā)成為一種新型且來源廣泛的微膠囊壁材，也為服用者提供豐富的山核桃粕蛋白營(yíng)養(yǎng)素，解決了核桃粕蛋白資源浪費(fèi)的問題。