一种核桃油微胶囊及其制备方法

1.本发明涉及植物油微胶囊技术领域，尤其涉及一种核桃油微胶囊及其制备方法。


背景技术：

2.核桃(juglaus regia l.)又名胡桃、羌桃、万岁子，系胡桃科核桃属植物，是世界四大干果之一，素有“木本油料之王”的美称。中国作为世界核桃原产地之一，核桃种植面积和产量均位居世界第一。我国核桃的种植面积及产量呈逐年增长的趋势，2017年中国核桃种植面积超过6000万亩，产量超过330万吨。云南是我国核桃生产的第一大省，核桃种植面积为4230万亩左右，产量、产值和种植面积均位居全国首位，近年来，云南的核桃产量不断攀升，核桃供应量持续增长，但精深加工产品严重不足，核桃开发率依然较低，附加值始终不高，严重制约核桃产业健康发展。为推进云南核桃产业健康、可持续发展，同时又能带动其他特色农业产业以更高质量发展，云南省政府印发实施了《云南省核桃产业发展行动方案》。
3.核桃仁中含蛋白质、油脂、碳水化合物、矿物质元素等营养物质，有益于人体健康。据报道，经常食用核桃可以降低患心脏病的风险，fda批准了一项健康声明，指出包括核桃在内的饮食可以降低患心脏病的风险。此外，核桃仁中还含有大量的硫胺素、核黄素、烟酸、维生素b6、叶酸，以及人体需要的微量元素。
4.核桃蛋白是一种具有多种营养成分的均衡蛋白，核桃仁中蛋白质含量在20-25％之间，核桃粕中含有54％左右的蛋白质。其营养价值与动物蛋白非常相似，人体消化率可达87％。含有18种氨基酸，8种人体必需氨基酸含量合理，接近于世界卫生组织(who)和联合国粮农组织(fao)制定的国际标准对于成年人所必需的氨基酸的摄入量要求。但核桃蛋白中主要成分为谷蛋白(占70％左右)，导致其溶解性较差，其在食品工业中的应用受到限制。
5.核桃油脂含量达60％-75％，其中不饱和脂肪酸占90％以上，尤其是油酸、亚油酸及亚麻酸含量较高，对防止动脉硬化及对动脉硬化并发症、高血压、心脏病、脑出血具有一定的预防作用。核桃油中除了含有较多的不饱和脂肪酸和维生素e之外，还含有多种具有营养保健功能的微量功效成分，如神经酸、类黄酮、黄酮、鳕油酸、角鲨烯、褪黑素、胡萝卜素等，是高级的食用营养油，开发利用价值较高。然而，由于富含多不饱和脂肪酸，核桃油极易氧化，当暴露在空气或光照中，即使在低温下也会发生氧化，导致其质量变差、货架期较短，制约了核桃油的健康发展。
6.微胶囊技术是发展迅速且应用广泛的高新技术之一，从20世纪30年代发展至今，早期，微胶囊技术主要应用于药品工业(将药物或有效成分分装在明胶胶囊中)，于20世纪80年代中期开始应用在食品工业中。微胶囊技术，是以天然或者合成高分子材料为囊壁材，将固体、液体或气体物质(芯材)包埋、封存在一种半透性或密封囊膜内成为一种固体微粒产品的技术。微胶囊技术在食品领域的应用，可降低光、氧气、体系ph值、金属离子等环境因素对一些环境敏感型的食品原料或营养素的影响、掩盖食品的不良风味、改变食品营养素的物理状态、以及控制释放和增强溶解性等。
7.随着微胶囊技术迅速发展，壁材作为其重要组成部分受到了更广泛的关注，近年来蛋白类壁材越来越广泛应用在核桃油微胶囊的制备中。
8.cn201310177251.2公开了一种核桃油微胶囊及其制备方法，该发明的核桃油微胶囊以15～25份核桃油、0.6～3.4份蔗糖酯、1.5～3.2份单甘酯为芯材，以3～10份蔗糖、18.3～27.6份麦芽糊精、17.6～28.3份花生分离蛋白和1.3～3.5份磷酸氢二钾为壁材制备而成。
9.cn201610897051.8公开了一种微胶囊化山核桃油的制备方法，该发明以山核桃为原料，以正己烷为提取液，通过超声波辅助提取，经蒸馏除去溶剂，制得山核桃粗油，再将粗油精制除去部分易酸败杂质后与复配抗氧化剂荭草苷，柠檬酸混合，并以其为芯材，以大豆分离蛋白，麦芽糊精为壁材，以酪朊酸钠为乳化剂，通过高速剪切机剪切分散，再通过喷雾干燥器干燥，制得微胶囊化山核桃油。
10.研究发现以美拉德反应产物作为微胶囊的壁材可以很好的保护芯材，提高微胶囊产品的稳定性。应用性能好的粉末油脂重新溶解于食品体系中，起到乳化作用，需保持良好的溶解性、乳化性及乳化稳定性。蛋白质糖基化改性处理后，糖基化产物的乳化性得到改善。由于蛋白分子中引入大分子多糖后，蛋白的疏水性侧链伸展到油相，多糖的亲水性侧链伸展到水相，溶解性得到改善，更能在油水界面充分发挥两亲性质，多糖分子的多分枝结构使得接枝物分子空间位阻作用增强，能提高乳液的稳定性。良好的壁材还应具有较好的稳定性，在食品体系中保持稳定的存在形式，蛋白质糖基化改性产物，在较低的离子强度或在等电点处仍具有较高的溶解性，同时蛋白质糖基化改性提高了蛋白质的热稳定性。此外，大量的研究证实，蛋白质糖基化产物具有较高的抗氧化特性，具有较高的金属离子鳌合能力、还原力及自由基清除能力，美拉德反应产物被认为是绿色安全的天然抗氧化剂。以蛋白质糖基化产物作为微胶囊的壁材，可极大地提高微胶囊安全性，避免一些安全性低的食品添加剂在微胶囊化食品中使用。目前现有技术也采用了一些蛋白质糖基化产物作为核桃油微胶囊的壁材使用，但是存在各种缺点。
11.cn201210385300.7公开了一种复凝聚法制备山核桃油微胶囊的工艺条件。该工艺条件利用改性乳清分离蛋白及阿拉伯树胶所带电荷相反的性质，让其在芯材表面迅速絮凝成聚电解质膜，实现对芯材的包覆。将阿拉伯树胶根据不同浓度要求，完全溶解蒸馏水里。按设定比例，加入山核桃油，持续搅拌2h，使其成为乳状液，将改性乳清分离蛋白溶液倾入乳状液中，搅拌30min后，用20％冰乙酸溶液调节ph，继续搅拌1h，再用20％氢氧化钠溶液调ph，搅拌30min，最后加入转谷氨酰胺酶固定化，冷冻干燥除去水分，得到微胶囊产品。该发明中将乳清蛋白和木糖按质量比2:1比例溶解，制成一定浓度的水溶液，采用氢氧化钠调ph，然后放入具塞试管中。并置于烘箱中，控制在50℃条件下进行反应，反应7d，即得改性乳清分离蛋白。
12.综上，核桃油营养价值高，但其稳定性差，发生氧化酸败，导致其质量变差，货架期限缩短。食品微胶囊技术可以起到延缓油脂氧化变质的作用，目前核桃油微胶囊使用蛋白类壁材如大豆蛋白、花生分离蛋白存在以下缺点：蛋白类壁材制得的微胶囊抗氧化活性和包埋率低，制得的核桃油微胶囊容易粘连，喷雾干燥过程中出粉率显著低于核桃蛋白，另外大豆蛋白和花生分离蛋白都有一定的豆腥味和花生味，在微胶囊复溶后风味变差。虽然研究发现以改性乳清蛋白等作为微胶囊的壁材可以很好的保护芯材，提高微胶囊产品的稳定
10min。
27.作为优选，所述乳化包括：第一次乳化采用高压均质机均质，压力15-20mpa，时间5-15min，第二次乳化采用高压微射流均质，压力80-130mpa，时间5-15min，均质次数3-5次，磨浆和二次乳化处理，保证壁材与芯材之间的充分乳化。
28.作为优选，喷雾干燥时进风温度为170-177℃，进料速度为600-800ml/h。
29.本发明的特点如下：本发明以糖基化改性后的wnpi(核桃分离蛋白)包埋核桃油制得核桃油微胶囊产品，通过加速破坏试验研究wnpi糖基化改性前后对核桃油微胶囊氧化稳定性的影响，结果表明wnpi-m(改性核桃分离蛋白)对核桃油的氧化延缓作用优于wnpi、改性乳清蛋白等蛋白类壁材，微胶囊的表面形态分析结果也显示由wnpi-m制备核桃油微胶囊的囊壁较wnpi制备的微胶囊厚，结构紧密。本发明制备的核桃油微胶囊营养价值高，可作为植脂末应用于食品体系中，目前市场上的植脂末的芯材多为氢化植物油，含大量反式脂肪酸，对人体健康危害较大。本发明丰富了核桃精深加工产品，提高核桃油储藏稳定性，为零反式脂肪酸脂质产品制备提供理论基础。
30.本发明将五种还原糖分别与wnpi进行糖基化反应，考察不同糖基化产物的接枝度(dg)及不同还原糖对wnpi乳化性(eai)、乳化稳定性(esi)改善情况，结果显示，麦芽糊精的最大接枝度为27.49％，低于单糖、二糖(葡萄糖、乳糖、麦芽糖)的最大接枝度，但相较于单糖、二糖及葡聚糖(40kda)，麦芽糊精对wnpi的糖基化修饰能显著改善其乳化性及乳化稳定性(p＜0.05)；通过氨基酸分析及红外光谱分析证实wnpi与麦芽糊精之间发生共价结合，产物为糖蛋白共聚物。
31.另外，以dg和eai为参考指标，本发明还确定麦芽糊精与wnpi糖基化反应的最佳工艺参数：反应时间8h、反应温度80℃、麦芽糊精：wnpi为1:1，底物浓度10mg/ml；sds-page从蛋白质分子量的角度证实了糖蛋白大分子聚合物的生成。cd光谱分析及二级结构含量表明麦芽糊精糖基化修饰增强了wnpi结构稳定性。扫描电镜显示糖基化改性前后wnpi表面结构发生变化，较改性前片状结构的厚度明显变薄，并出现了大量丝状的分枝。
32.本发明还研究了wnpi-m的功能特性，结果显示，wnpi-m的溶解度在ph值3-10范围内均高于wnpi的溶解度；eai由改性前8.34m2/g增加到18.17m2/g、esi由改性前96.8min提高到243.71min，激光共聚焦显微镜图显示wnpi-m能有效抑制乳液液滴间的聚集和絮凝，增强乳状液的稳定性；糖基化改性后wnpi的抗氧化活性显著提高，在相同浓度下wnpi-m还原力、fe
2
螯合力、抗脂质氧化能力均强于wnpi，且表现出显著的浓度依赖关系(p＜0.05)。
33.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明将糖基化改性后的核桃蛋白应用于核桃油的微胶囊包埋，有效地延缓核桃油氧化变质，改善核桃油储藏稳定性。本发明提供的核桃油微胶囊能够同时提供核桃蛋白和核桃油脂两种营养成分，来源于相同母体，相似相溶性更高，核桃蛋白同时具有核桃油脂香味的助味剂及香气载体作用，包埋率高、溶解性好，核桃油脂清香纯正，营养价值高，可作为植脂末应用于食品体系中。
附图说明
34.图1为核桃油微胶囊制备工艺流程图；
35.图2为wnpi-m添加量对乳化稳定性及微胶囊包埋率的影响，不同字母表示差异显著(p＜0.05)；
36.图3为玉米糖浆添加量对乳化稳定性及微胶囊包埋率的影响，不同字母表示差异显著(p＜0.05)；
37.图4为芯材载量对乳化稳定性及微胶囊包埋率的影响，不同字母表示差异显著(p＜0.05)；
38.图5为进风温度对溶解度及微胶囊包埋率的影响，不同字母表示差异显著(p＜0.05)；
39.图6为wnpi-m添加量(a)与玉米糖浆添加量(b)的交互作用；
40.图7为wnpi-m添加量(a)、芯材载量(c)的交交互作用；
41.图8为加速储存过程中核桃油及其微胶囊的pov值变化；
42.图9为加速储存过程中核桃油及其微胶囊的tbars值变化；
43.图10为wnpi(a)、wnpi-m(b)制备核桃油微胶囊扫描电镜图；放大倍数
×
5000；
44.图11为wnpi(a)、wnpi-m(b)制备的乳状液的激光共聚焦显微镜图；(a):nile blue对糖和蛋白染色(b)nile red对油的染色染色，(c)nile blue和nile red信号的叠加图，图中标尺为100μm；
45.图12不同糖类对wnpi接枝度的影响
46.图13不同糖类对wnpi糖基化产物乳化性的影响。不同字母表示差异显著(p＜0.05)
47.图14wnpi及其糖基化产物的fi-ir光谱比较；
48.图15反应温度对wnpi-m接枝率的影响；
49.图16反应温度对wnpi-m乳化性(m2/g)的影响，不同字母表示差异显著(p＜0.05)；
50.图17不同糖蛋白比例对wnpi-m接枝反应的影响，不同字母表示差异显著(p＜0.05)
51.图18不同糖蛋白比例对wnpi-m乳化性(m2/g)的影响，不同字母表示差异显著(p＜0.05)；
52.图19不同蛋白浓度对麦芽糊精-wnpi接枝反应的影响，不同字母表示差异显著(p＜0.05)；
53.图20不同蛋白浓度对wnpi-m乳化性的影响。不同字母表示差异显著(p＜0.05)。
具体实施方式
54.下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明，但本发明并不局限于以下技术方案。
55.下述实施例中采用的核桃粕和核桃油，由云南摩尔农庄生物科技开发有限公司提供，其他试剂及原料均由市售得到。
56.实施例1
57.核桃粕脱脂
58.核桃粕55℃条件下烘干至恒重后利用中药粉碎机粉碎至100目，核桃粕在恒定磁力搅拌下用正己烷脱脂(核桃粕/正己烷的比例为1：10w/v)1.5h，将溶液通过滤纸减压过滤，并将滤渣重复正己烷脱脂处理直至滤液澄清，滤渣在通风橱风干后研磨粉碎，得到核桃粕脱脂粉(dfwf)在-18℃保存，dfwf中蛋白含量为57.05％，脂肪2.54％，灰分2.61％，水分
为9.05％。
59.wnpi的提取
60.将dfwf溶解于用1m naoh调节ph值为11的蒸馏水中(料液比为1:20w/v)，用磁力搅拌器恒定磁力搅拌2h，再把溶液于4℃条件下离心(4500rpm，30min)，沉淀再次溶解于用1m naoh调节ph值为11的蒸馏水中(沉淀与蒸馏水的比例为1:10w/v)，用磁力搅拌器恒定磁力搅拌1h，再次离心(4500rpm，30min)，两次提取液合并后，用1m hcl溶液调节提取液的ph值至4.5-5.0，在4℃条件下静置2h，随后离心(4℃，4500rpm，30min)分离沉淀物，用ph值为4.5的蒸馏水洗涤沉淀物3次，将沉淀物重新分散在蒸馏水中，用1m naoh溶液调节ph值到7.0，然后用蒸馏水在4℃条件下透析24h，冷冻干燥得到核桃分离蛋白(wnpi)，提取率为73.2％。wnpi中核桃分离蛋白含量76.34％，脂肪含量1.24％，灰分5.66％，水分为5.87％。
61.改性核桃分离蛋白的制备
62.将wnpi与麦芽糊精按1：1比例混合，溶解于蒸馏水中，配制成wnpi浓度为10mg/ml的溶液，调节体系ph值至8.45-8.5，恒定磁力搅拌1h充分混匀后置于4℃环境下静置12h，使其充分水合。在密封条件下，80℃水浴反应6-8h，迅速冷却至室温以结束反应，随后在4℃条件下以蒸馏水透析24h，除去未反应的糖，冷冻干燥制得wnpi-m。
63.wnpi-m较wnpi在抗氧化性和抗脂质氧化能力方面得到很大改善，而且溶解性、乳化性及乳化稳定性等方面也有很大提高，见表1。
[0064][0065]
核桃油微胶囊的制备
[0066]
图1是核桃油微胶囊制备工艺流程图，主要原料为wnpi糖基化改性产物(wnpi-m)、玉米糖浆、核桃油、蔗糖脂肪酸酯和硬脂酰乳酸钠。控制制备的乳状液总固形物含量为25％，将一定量的复合壁材溶解于去离子水中，在60-65℃恒温搅拌20min；称取复配乳化剂溶于一定量核桃油中，将油相水浴加热至60℃。在搅拌状态下将油相加入到水相中，通过胶体磨混匀后，通过均质机进行均质；将乳状液通过喷雾干燥机进行干燥，干燥机进料速度为700ml/h，得到的核桃油微胶囊产品避光干燥保存。
[0067]
具体操作工艺如下：
[0068]
①
水相制备：称取各类壁材溶解于去离子水中，置于60-65℃的恒温水浴锅搅拌20min；
[0069]
②
油相制备：准确称取油相所需材料，将油相于60-65℃的恒温水浴锅搅拌至乳化剂溶解；
[0070]
③
混合：在搅拌状态(60-65℃)下将油相加入水相中，使油相与水相充分混匀，35℃搅拌30min；
[0071]
④
利用80-120目的胶体磨进行磨浆，1kg循环磨浆5min；
[0072]
⑤
均质参数：第一次乳化采用高压均质机均质，15-20mpa、5-15min，第二次乳化采用高压微射流均质压力80-130mpa，5-15min，均质次数3-5次。
[0073]
⑥
干燥：使用实验室小型喷雾干燥机对乳状液进行喷雾干燥，进料速度为700ml/h
[0074]
⑦
造粒：喷洒适量水(黏胶剂)，置于混合机中搅拌10min，制成湿料进行造粒，将造好粒的物料通过60目的分样筛，收集通过筛网的产品；
[0075]
壁材及芯材添加量对包埋率的影响
[0076]
以核桃油微胶囊的包埋率及乳状液稳定性为参考指标，筛选wnpi-m添加量(质量分数为15％、20％、25％、30％、35％、40％)、玉米糖浆添加量(液体，质量分数为10％、15％、20％、25％、30％)、芯材载量(核桃油质量分数为26％、28％、30％、32％、34％)，蔗糖脂肪酸酯1％，硬脂酰乳酸钠1％。
[0077]
wnpi-m添加量对核桃油微胶囊的影响
[0078]
wnpi-m的添加量对形成的乳状液的乳化稳定性及微胶囊包埋效率的影响如图2所示，蛋白质糖基化产物添加量的增加，对微胶囊包埋效率影响不大，包埋率在86.06-94.37％之间。但随wnpi-m的添加量的增加，乳状液的乳化稳定性显著变化(p＜0.05)，呈先上升后下降趋势，wnpi-m质量分数为30％时，乳状液稳定性最高，当体系内wnpi-m的添加量过高，蛋白质出现絮凝现象，降低乳状液的乳化稳定性。
[0079]
玉米糖浆添加量对核桃油微胶囊的影响
[0080]
玉米糖浆作为甜味剂和填充剂，它在食品体系中浓度较高时仍表现出较低的粘度，且具有很好的溶解性。如图3所示，玉米糖浆添加量对核桃油微胶囊的包埋效率影响较大，核桃油微胶囊体系内玉米糖浆质量分数为25％时包埋率最高，超过25％包埋率呈下降趋势。芯材载量对核桃油微胶囊的影响
[0081]
图4为不同核桃油质量分数对乳状液乳化稳定性及核桃油微胶囊的包埋率的影响。随核桃油添加量的增加，微胶囊包埋率先上升后持续降低，当壁材质量分数一定，核桃油质量分数较低时，微胶囊的成膜性好，包埋率高，然而随核桃油质量分数增加，有限的壁材无法将芯材完全包裹，致使形成的微胶囊外壁较薄，通透率高，一部分油脂直接裸露在壁材外侧，降低包埋效率。实验结果显示随核桃油质量分数的提高，乳状液静置一段时间后就出现明显分层现象，乳化稳定性变差。随芯材载量提高，壁材无法提供足够的表面活性物质以稳定乳液，导致壁材与芯材之间的乳化不充分，稳定性降低。在核桃油质量分数为26％-28％时乳化稳定性差异不显著(p＜0.05)，超过28％后乳液乳化稳定性显著降低，且核桃油质量分数为28％时，微胶囊包埋率最高，因此，确定芯材载量为28％。
[0082]
喷雾干燥温度对溶解性的影响
[0083]
试验过程中发现核桃油微胶囊的溶解性受喷雾干燥温度的影响。以核桃油微胶囊的溶解度及包埋率为参考指标研究喷雾干燥的目标温度(160℃、165℃、170℃、175℃、180℃)对微胶囊包埋效率及溶解性的影响。
[0084]
如5图所示，随喷雾干燥温度升高，溶解度呈上升趋势，呈明显的正效应。温度影响着产品的疏松度，温度高导致低体积密度，因为颗粒干燥速度快，从而导致了更大的颗粒体积进而影响微胶囊的溶解性。当温度为175℃条件下，核桃油微胶囊的包埋率最高，随温度升高其包埋率降低。进风温度的升高会促进o/w液滴表面迅速形成完整致密的膜，提高包埋率，但如果进风温度过高，水分散失速度会加快，易造成囊壁表面裂痕、凹陷，因此油脂暴露出来，包埋率有所降低。因此，确定核桃油微胶囊的干燥温度为175℃。核桃油微胶囊制备工艺响应面试验设计
[0085]
表2响应面试验因素与水平设计表
[0086][0087]
在单因素试验的基础上，利用响应面box-behnken试验设计，选wnpi-m添加量、玉米糖浆添加量、芯材载量3个因素，进行3因素3水平的试验设计，优化核桃油微胶囊制备工艺参数。响应面分析因素及水平见表2。
[0088]
利用响应面进行3因素3水平二次中心组合试验设计，测定设计的17组实验的乳化稳定性及包埋率，结果如表3所示。
[0089]
表3响应面分析方案及结果
[0090]
[0091][0092]
模型建立及显著性检验
[0093]
利用design-expert8.0.6软件对表3-6进行多元回归拟合，得到esi(y1)、包埋率(y2)与wnpi-m添加量(a)、玉米糖浆添加量(b)、芯材载量(c)的二次方程模型为：
[0094]
包埋率(％)＝95.36 4.74a 2.27b 2.59c 3.44ab-3.42ac 2.26bc-12.77a
2-12.32b
2-15.35c2[0095]
esi(min)＝220.76 14.48a 10.74b 5.63c 6.33ab-1.93ac 0.085bc-17.52a
2-23.04b
2-1.44c2[0096]
采用方差分析对乳化液的esi及核桃油微胶囊的包埋率进行回归模型、个体模型系数进行显著性检验。结果显示乳化液的esi及核桃油微胶囊的包埋率回归模型显著性检验p值均＜0.01，说明两个响应指标二次多元回归模型极显著；乳化液的esi及核桃油微胶囊的包埋率失拟性检验p值均＞0.05，可以认为两个响应指标二次回归模型与实际试验拟合性模型失拟不显著，表明说明实验操作可信度高，具有一定的实践指导意义。
[0097]
响应面优化
[0098]
(1)对乳化液的esi的影响
[0099]
图6方差分析数据显示，模型极显著(p《0.01)，拟合不显著。wnpi-m添加量(a)与玉米糖浆添加量(b)的交互作用对乳化液的esi影响显著(p《0.05)，所建立模型的相关系数(r2值)为0.9562调整系数。wnpi-m添加量、玉米糖浆添加量、芯材载量对乳化液的esi影响显著(p＜0.05)，其中wnpi-m添加量对乳化液的esi的影响最大，回归系数最高。wnpi-m添加量的提高，乳状液的乳化稳定性提高，但wnpi-m添加量过高出现蛋白质絮凝现象，乳液稳定性下降。
[0100]
(2)对核桃油微胶囊包埋率的影响
[0101]
图7方差分析数据显示，模型极显著(p《0.01)，拟合不显著。wnpi-m添加量(a)与芯材载量(c)的交互作用，玉米糖浆添加量(b)、芯材载量(c)的交互作用对核桃油微胶囊影响显著(p《0.05)，所建立模型的相关系数(r2值)为0.9828。wnpi-m添加量(a)、芯材载量(c)对乳化液的esi影响显著(p＜0.05)，其中wnpi-m添加量对包埋率的影响最大。
[0102]
最佳条件的确定和回归模型的验证
[0103]
响应面优化最佳条件为：wnpi-m添加量26.46％、玉米糖浆添加量21.07％、芯材载量30.06％，在此条件下，乳状液的esi为226.034min，核桃油微胶囊的包埋率为95.65％，为验证该模型的预测是否准确，进行3次重复验证实验，结果表明乳状液的esi为219.59min，核桃油微胶囊的包埋率为96.57％，与预测值接近，说明模型准确可靠。
[0104]
实施例2
[0105]
按照最佳工艺参数：wnpi-m添加量26.46％、玉米糖浆添加量21％、核桃油30％、喷雾干燥进风温度175℃，制得wnpi-m核桃油微胶囊。并采用相同质量的改乳清蛋白和wnpi代替wnpi-m作为对照，改性乳清蛋白的制备参考现有方法，以乳清蛋白和木糖按2:1进行糖基化反应制备得到。
[0106]
核桃油微胶囊理化指标测定
[0107]
(1)测定表面油含量：精确称取一定质量的核桃油微胶囊样品于干燥烧杯中，加入石油醚提取微胶囊表面的油脂(w/v 1:10)，轻微搅拌后将石油醚通过抽滤装置抽滤到已恒重的圆底烧瓶内。使用旋转蒸发仪蒸干石油醚后置于60℃的烘箱中烘干至恒重。微胶囊表面油的计算公式为：
[0108][0109]
式中：m0代表称取的核桃油微胶囊的质量，g；m1代表圆底烧瓶的质量，g；m2代表圆底烧瓶的质量 油的质量，g。
[0110]
(2)总含油量测定：精确称取一定量核桃油微胶囊样品于烧杯中，以正己烷/异丙醇(3/1，v/v)混合溶剂提取油脂(m/v，1:15)，采用抽滤方式分离沉淀，以适量的正己烷/异丙醇(3/1，v/v)混合溶剂洗涤滤渣然后抽滤，合并两次滤液，使用旋转蒸发仪蒸干混合溶剂后置于60℃的烘箱中烘干至恒重，每一个样品进行3次平行试验。
[0111][0112]
式中：m0代表称取的核桃油微胶囊的质量，g；m1代表圆底烧瓶的质量，g；m2代表圆底烧瓶的质量 油的质量，g
[0113][0114]
对wnpi-m包埋的核桃油微胶囊进行水分含量、溶解度、表面含油率、总含油量、包埋率五个指标的测定，结果由表4所示，在最佳工艺条件下制备得到的核桃油微胶囊的水分含量较低，溶解性良好，表明在喷雾干燥过程中水分充分蒸发，达到所需干燥状态，有利于产品储藏，符合粉末制品含水率一般控制在2％～5％的要求。较低的表面含油率与较高的
包埋率表明核桃油微胶囊具有良好的产品品质，有利于储藏期的延长，而改性乳清蛋白核桃油微胶囊的各项指标均不如wnpi-m核桃油微胶囊。
[0115]
表4 wnpi-m包埋的核桃油微胶囊理化指标
[0116][0117][0118]
核桃油微胶囊储藏稳定性的测定
[0119]
在60℃的烘箱中进行加速储藏试验，来测定微核桃油微胶囊的贮藏稳定性：将两类核桃油微胶囊及核桃油在60℃烘箱内密封保存3周，每3天取样。根据gb 5009.227-2016《食品中过氧化值的测定》规定的方法测定核桃油及核桃油微胶囊样品的过氧化值(pov值)，参考rocha的方法测定硫代巴比妥酸反应性物质(tbars值)。
[0120]
加速储藏过程中过氧化值的变化
[0121]
图8为核桃油及其微胶囊在60℃条件下避光密封储存，其pov随储藏时间的变化情况。核桃油的初始过氧化值低于wnpi和wnpi-m包埋的核桃油微胶囊，分别为0.89m mol/kg、1.97m mol/kg、2.19m mol/kg。核桃油的pov值随时间延长迅速上升，在储存的第12天就超过国家标准规定的食用植物油过氧化值的上限(12meq/kg)，在18d后核桃油的pov值开始减低，这是由于油脂氧化的进一步进行，氢过氧化物会分解成小分子醛、酮类物质，因此pov会成下降趋势；核桃油微胶囊的pov值上升速度缓慢，结束加速储存实验时也没有达到规定的上限值，表明微胶囊化处理对核桃油的初级氧化油显著的延缓作用；由wnpi-m包埋的核桃油微胶囊的pov值上升速度低于wnpi包埋的微胶囊，表明wnpi-m在减缓核桃油氧化变质方面更有优势。
[0122]
加速储藏过程中tbars值的变化
[0123]
油脂的硫代巴比妥酸值(tbars值)指的是1kg油脂中丙二醛的毫克数，丙二醛是油脂次级氧化产物的特征物质之一。图9为核桃油及其微胶囊在60℃条件下避光密封储存，tbars值随储藏时间的变化情况。核桃油的tbars值在第6天开始快速升高，显著高于核桃油微胶囊；虽然微胶囊的初始tbars值高于核桃油的初始tbars值，但在整个储藏过程中微胶囊的tbars值上升速度缓慢，在储存的第15天开始上升速度加快；表明油脂微胶囊技术减少了与环境不利因素接触而效延缓油脂的氧化变质。微胶囊的初始tbars值、pov值高于核桃油初始值，可能是在微胶囊制备过程中由于高温及氧气接触导致暴露于微胶囊表面的油脂快速氧化。由wnpi-m制备的核桃油微胶囊油脂一级氧化产物显著低于wnpi制备的微胶囊，因此其次级产物的变化也相应的较wnpi制备的微胶囊变化缓慢，说明wnpi-m对核桃油微胶囊的氧化变质有显著优势。这可能是由于蛋白质的糖基化改性产物具有更好的抗氧化活性、抗脂质氧化能力，能够减缓油脂氧化进行。
[0124]
微胶囊的微观结构
[0125]
利用扫描电子显微镜对分别以wnpi、wnpi-m为壁材包埋的核桃油微胶囊进行微观结构的探究。
[0126]
借助于扫描电子显微镜并加以适当处理样品便可以清楚的看到粉末油脂的颗粒形状、表面的凹陷、颗粒之间的分布疏松度等结构状态，可表征微胶囊壁材对核桃油的包埋效果。用sem观察了由wnpi及wnpi-m分别包埋的核桃油微胶囊表面的微观结构。如图10所示，由wpni包埋的核桃油微胶囊，虽整体上颗粒结构完整，但颗粒间有严重的粘连现象，存在一些干瘪的颗粒和不规则的形状，这些不规则形状和凹陷会对粉末的流动性能产生不利影响，增加其表面积，使颗粒更容易氧化，尤其在嵌合、包裹油脂能力较差，不能为油脂提供更多、更适宜的结合位点；由wpni-m包埋的核桃油微胶囊表面粗糙不光滑有凹陷和褶皱，但色泽更深、结构更致密，可为核桃油脂进入提供更好的饱和空间和附着位点，同时色泽较深，即由wpni-m包埋的核桃油微胶囊的囊壁厚度较wpni包埋的微胶囊大，包油率更高，且贮藏过程中隔氧效果更好，油脂氧化率更低。因此，对核桃油进行微胶囊化处理能够有效的隔绝外界环境(氧气、温度、空气湿度等不良因素)的影响，起到良好的保护核桃油的作用。糖基化改性处理的核桃分离蛋白在包埋核桃油有明显的优势。另外，有些微胶囊表面凹陷、褶皱是喷雾干燥法制备粉末油脂的普遍现象。
[0127]
另外，为了直观的了解wnpi、wnpi-m的乳状液稳定能力及乳状液液滴形态，将wnpi及wnpi-m分别制备的核桃油乳状液在4℃条件下储存24h后，采用激光共聚焦扫描显微镜对乳状液微观结构进行观察。如图11所示，图中呈红色荧光的是乳状液的油相-核桃油，呈现绿色荧光的是蛋白质和糖。可以看出wnpi制备的核桃油乳状液的液滴直径较大。在油滴表面看到一层微弱的保护层。相较于wnpi制备的乳状液，由wnpi-m制备的核桃油乳状液中，蛋白质分散在油-水界面上，形成较厚的吸附层，不论液滴大小每一个油滴都能被蛋白很好的包裹起来。结果证实了核桃分离蛋白经麦芽糊精糖基化改性后，能分散在油水界面上，在油滴表面形成很厚的吸附层，起到稳定乳状液的作用，能有效抑制乳液液滴间的聚集和絮凝，增强乳状液的稳定性，这一点也能解释证明wpni-m包埋的核桃油微胶囊囊壁会更厚。
[0128]
实施例3核桃蛋白糖基化反应的条件确定
[0129]
将wnpi与糖(葡萄糖、麦芽糖、乳糖、麦芽糊精、葡聚糖(40kda))按不同比例混合(糖与蛋白比例3:1、2:1、1:1、1:2、1:3)，溶解于蒸馏水中，配制成浓度为(5mg/ml、10mg/ml、15mg/ml、20mg/ml、25mg/ml、30mg/ml)的溶液，调节体系ph值至8.45-8.5，恒定磁力搅拌1h充分混匀后置于4℃环境下静置12h，使其充分水合。在密封条件下，80℃水浴反应一定时间(0h、2h、4h、6h、8h、10h)，迅速冷却至室温以结束反应，随后在4℃条件下以蒸馏水透析24h，除去未反应的糖，冷冻干燥制得wnpi糖基化产物。
[0130]
不同糖种类与wnpi的接枝程度
[0131]
糖分子量大小、糖的结构特性会影响糖基化的反应程度、糖基化产物功能性质等。因此，首先研究了五种还原糖与wnpi在糖蛋白比例为1:1、底物浓度10mg/ml、80℃水浴加热的反应条件下，不同反应时间下糖基化产物接枝度变化情况及不同糖对糖基化产物乳化能力的影响，结果如图12所示。
[0132]
蛋白质糖基化反应是基于蛋白质分子中氨基和糖分子还原末端的羰基之间的羰氨反应，测定糖基化产物中自由氨基的减少情况可反映出wnpi与糖的接枝反应程度。由图
12所示，随着反应时间的延长，wnpi与5种糖的糖基化产物的接枝度在不断上升，当反应时间达到6h时，wnpi-麦芽糖接枝度呈降低趋势，wnpi-葡萄糖、wnpi-和乳糖及wnpi-麦芽糊精的接枝度在反应进行的第8h开时始下降；葡萄糖具有最高的接枝率，麦芽糖及乳糖次之，麦芽糊精、葡聚糖的接枝度较低且随反应时间变化接枝度上升速度缓慢。已有的研究表明，随糖分子量增大糖与蛋白的接枝度降低，麦芽糊精和葡聚糖的wnpi糖基化产物接枝率低可能是由于多糖分子的位阻效应导致的。
[0133]
不同糖种类对wnpi乳化能力的影响
[0134]
不同糖与wnpi在比例为1:1、底物浓度10mg/ml、80℃水浴加热8h的反应条件下，糖基化产物的乳化性质如图13所示，wnpi与5种糖的糖基化产物的乳化性相较于wnpi均显著提高(p＜0.05)。wnpi-葡萄糖的乳化性最高，这可能与其具有较高的接枝度密切相关，麦芽糖及麦芽糊精的糖基化产物乳化性相较于改性前也显著提高了，但葡萄糖及乳糖的糖基化产物乳化稳定性较改性前改善不明显(p＜0.05)。wnpi-葡聚糖、wnpi-麦芽糊精具有优异的乳化稳定性相较于wnpi的esi显著提高了(p＜0.05)。糖基化改性提高蛋白质的乳化性是由于蛋白质引入了亲水性的多羟基，而多糖分子由于其多分枝结构导致糖基化产物的空间位阻作用增强，能有效的抑制乳液液滴间的聚集和絮凝，提高乳状液的稳定性。
[0135]
wnpi-麦芽糊精接枝产物的氨基酸分析
[0136]
蛋白质糖基化的实质是蛋白质中的氨基(主要是赖氨酸的ε-氨基)与还原糖中的还原性羰基之间的通过共价键结合，形成蛋白质-糖共聚物。一些研究发现赖氨酸、精氨酸是参与糖基化反应的主要氨基酸。因此，本实验也通过计算氨基酸含量的减少来判断糖基化产物的生成。
[0137]
表5 wnpi及wnpi-麦芽糊精的游离氨基酸相对含量(％)
[0138][0139][0140]
本实施例分析了在wnpi与麦芽糊精比例为1:1、底物浓度10mg/ml、80℃水浴加热8h的反应条件下的产物的氨基酸含量，并计算氨基酸的相对含量(如表5所示)，结果显示，赖氨酸和精氨酸的相对含量较糖基化修饰前分别降低了57.2％、29.3％，表明wnpi中赖氨酸、精氨酸参与糖基化接枝反应，提供ε-氨基与麦芽糊精中的羰基发生共价结合，形成糖-蛋白共聚物。
[0141]
wnpi-麦芽糊精接枝产物的ftir光谱分析
[0142]
表6 wnpi-麦芽糊精fi-ir光谱的特征峰
[0143][0144]
傅里叶变换红外光谱学(ftir)是一种研究蛋白-多糖共聚物结构的有效手段，可以测量蛋白质中的功能性基团和高极性键的振动。蛋白质氨基酸残基与还原糖羰基之间的共价键的形成可以反映在ftir光谱中。为研究wnpi-麦芽糊精是否为wnpi与麦芽糊精的糖-蛋白共聚物，对麦芽糊精与wnpi比例为1:1、底物浓度10mg/ml、80℃水浴加热8h的反应条件下的产物进行ftir光谱分析。
[0145]
蛋白质分子中羟基的增加是蛋白质与糖共价结合的典型特征，在3200-3650cm-1
之间的吸收峰变强，表示分子中-oh数量的增加，此外，当羟基在分子间结合时，吸收峰在波数3300cm-1
附近红外吸收强度增加且峰型圆滑而钝。图14所示，相较于wnpi，wnpi-麦芽糊精糖基化产物在3366.28cm-1
处显示增强的吸收峰，且峰型较宽，表明糖基化修饰后wnpi分子-oh数量增加；1180～953cm-1
区域代表c-c和c-o的伸缩振动以及c-h的弯曲振动，wnpi-麦芽糊精糖基化产物在1025.88、1079.87处出现新的吸收峰，这是碳水化合物中c-c、c-o和c-h的伸缩振动，此外，wnpi-麦芽糊精糖基化产物在1657.39cm-1
处吸收峰表示c＝o键的伸缩振动，这些结果均表明wnpi与麦芽糊精之间形成共价键。
[0146]
综合上述实验结果，wnpi经麦芽糊精修饰后，wnpi的乳化性、乳化稳定性均得到显著改善。氨基酸分析结果表明wnpi中赖氨酸、精氨酸参与了糖基化反应，经ftir光谱分析证实wnpi与麦芽糊精共价结合生成糖蛋白大分子聚合物。麦芽糊精是一种价格低廉、容易获得且具有高溶解性、低甜度、易于人体吸收的特点的食品添加剂，广泛应用于食品工业中。因此，进一步研究以麦芽糊精糖基化修饰wnpi的反应条件，制备wnpi-麦芽糊精糖基化产物(表示为wnpi-m)。
[0147]
接枝反应的温度对核桃分离蛋白糖基化反应的影响
[0148]
蛋白质糖基化产物的乳化性质与糖基化反应的程度有关。理想的糖基化改性产物应该是蛋白的一部分疏水基团与糖发生共价键合增加复合物的亲水性，但又能保留足够的疏水基团来维持产物的表面活性，因此，实验以wnpi-m的接枝度及乳化性为考察指标确定麦芽糊精与wnpi的糖基化反应条件参数。
[0149]
如图15和16所示，在wnpi与麦芽糊精比例为1:1、底物浓度10mg/ml、反应时间8h的条件下，反应温度较低时对接枝度提高无显著影响(p＜0.05)，当糖基化反应温度的升高至80℃后，随着温度变化wnpi-m接枝度显著提高(p＜0.05)，表明温度对接枝反应速度的影响十分重要。温度越低，反应时间越长，反应越难控制，但反应温度较高容易诱导美拉德反应的中间阶段和最后阶段的发生，增加了糖基化产物的复杂性、产物安全性降低。通常，反应
时间与反应温度密切相关，选择的反应温度越高，所需反应时间越短。为避免反应温度较高对蛋白质的不利影响，应合理控制糖基化的反应温度、时间。
[0150]
随反应温度的变化，wnpi-m的乳化性呈先上升后下降的变化趋势，当温度由70℃升高至80℃时，乳化性也随之升高，随后呈较大下降趋势(p＜0.05)。综合上述实验结果，确定wnpi与麦芽糊精的糖基化最佳反应温度为80℃。
[0151]
不同糖与蛋白的比例对核桃分离蛋白糖基化反应的影响
[0152]
在底物浓度10mg/ml、反应温度、时间分别为80℃、8h的条件下，不同糖蛋白的比例对wnpi-m的反应程度及乳化性的影响如图17和图18所示。随反应体系中蛋白含量的提高接枝度呈不断升高的趋势(p＜0.05)，在糖蛋白比例在3:1到1:3的范围内，wnpi添加量越高，接枝度越大，说明反应体系中wnpi含量增多，有助于增加反应体系中参与美拉德反应的游离氨基酸与多糖还原末端的接触几率。而wnpi-m的乳化性在wnpi与麦芽糊精的比例为1:1时最高，这可能是由于较高的糖基化接枝度导致反应体系中wnpi的疏水性基团减少，不利于蛋白质维持表面活性，因此降低了产物的乳化能力。综合实验结果，确定麦芽糊精与wnpi的最佳比例为1:1。
[0153]
不同蛋白质浓度对核桃分离蛋白糖基化反应的影响
[0154]
不同底物浓度对wnpi与麦芽糊精的糖基化反应影响如图19所示。反应体系中wnpi的质量浓度为10mg/ml时，wnpi-m的接枝度最高，随体系的蛋白质含量提高，接枝度开始下降；如图20所示，蛋白浓度为10mg/ml时wnpi-m的乳化性最强，达到9.65
±
1.361m2/g。这可能是由于当混合体系中蛋白质浓度的增加，增加了蛋白质与多糖之间碰撞机率，促进糖基化反应的进行，但当蛋白质浓度达到一定量时，混合溶液粘度上升，不利于反应的进行，降低了反应速率。因此，确定了wnpi质量浓度为10mg/ml。
[0155]
综合上述实验结果，wnpi与麦芽糊精的糖基化反应最适工艺参数为：wnpi与麦芽糊精比例为1:1，wnpi浓度为10mg/ml，反应时间为8h，反应温度为80℃。
[0156]
结论
[0157]
本发明研究了五种还原糖与wnpi的湿热法糖基化反应，探究不同糖类与wnpi的糖基化反应程度及对wnpi的乳化能力的改善情况。结果显示，麦芽糊精的最大接枝度为27.49％，低于单糖、二糖的最高接枝度，但相较于单糖、二糖及葡聚糖，麦芽糊精对wnpi的糖基化修饰能显著改善其乳化性及乳化稳定性；wnpi与麦芽糊精之间发生共价结合，产物为糖蛋白共聚物。
[0158]
以dg和eai为参考指标，确定了麦芽糊精与wnpi糖基化反应的最佳工艺参数：反应时间8h、反应温度80℃、麦芽糊精：wnpi为1:1，底物浓度10mg/ml；
[0159]
sds-page从蛋白质分子量的角度证实了糖蛋白大分子聚合物的生成。cd光谱分析及二级结构含量表明麦芽糊精糖基化修饰增强了wnpi结构稳定性。扫描电镜显示糖基化改性前后wnpi表面结构发生变化，较改性前片状结构的厚度明显变薄，并出现了大量丝状的分枝；
[0160]
wnpi-m的溶解度在ph值3-10范围内均高于wnpi的溶解度；eai由改性前8.34m2/g增加到18.17m2/g；esi由改性前96.8min提高到243.71min，激光共聚焦显微镜图显示wnpi-m能增强乳状液的稳定性；糖基化改性后wnpi的抗氧化活性显著提高，在相同浓度下wnpi-m抗氧化能力均强于wnpi；
[0161]
核桃油微胶囊的最佳工艺参数为：wnpi-m添加量26.46％、玉米糖浆添加量21.0％、芯材载量30.0％、喷雾干燥目标温度为175℃。制得的核桃油微胶囊具有优良的溶解性和包埋率。相较于wnpi，wnpi-m制备的微胶囊囊壁厚度较高，wnpi-m在减缓核桃油氧化变质性能更强。
[0162]
综上所述，蛋白质的不同功能特性决定了其在食品加工、贮藏等应用过程中的适用性，蛋白质的结构与功能性质密切相关，在食品加工中蛋白质受一些环境因素的影响，抑制或降低了其功能性质，导致其在食品体系中的应用性差。蛋白质的糖基化组合了天然蛋白质和多糖的功能特性，从而拓宽了天然蛋白质在食品加工中的应用。蛋白质糖基化改性是基于美拉德反应机理的羰氨反应，蛋白质经还原糖共价修饰后，由于引入亲水性的多羟基使蛋白质溶解性提高，产物在较低的离子强度或蛋白质等电点是依然有较高的溶解度。蛋白和糖形成共聚物可以提高乳化性质，不同分子量的糖对蛋白乳化性影响存在差异，多糖的空间位阻作用可以有效阻止乳液液滴聚集，起到稳定乳状液的作用。此外，美拉德反应的不同阶段的产物如一些还原酮类物质及类黑精等具有抗氧化活性，因此蛋白质糖基化修饰后其抗氧化特性得到改善。本发明以麦芽糊精糖基化修饰wnpi，wnpi-m的溶解性，乳化性及抗氧化性(还原力、抗脂质氧化能力、fe
2
鳌合力)均得到大大改善，应用在核桃油壁材中能提高能够提高微胶囊的溶解性和抗氧化性。
[0163]
核桃油营养价值高，可有效减低血脂、预防心血管疾病，但核桃油在储藏过程中极易氧化、变质，导致其货架期较短。近年来，国内外对利用微胶囊技术包埋核桃油以延缓其氧化作用的研究较多。开发设计具有良好缓释性能、溶解性、乳化性、抗氧化性的微胶囊壁材是目前的研究热点。本发明以糖基化改性后的wnpi包埋核桃油，制得核桃油微胶囊产品，通过加速破坏试验研究wnpi糖基化改性前后对核桃油微胶囊氧化稳定性的影响，结果表明wnpi-m对核桃油的氧化延缓作用优于wnpi，微胶囊的表面形态分析结果也显示由wnpi-m制备核桃油微胶囊的囊壁较wnpi制备的微胶囊。本实验制备的核桃油微胶囊营养价值高，可作为植脂末应用于食品体系中，目前市场上的植脂末的芯材多为氢化植物油，含大量反式脂肪酸，对人体健康危害较大。丰富了核桃精深加工产品，提高核桃油储藏稳定性，为零反式脂肪酸脂质产品制备提供理论基础。
[0164]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。