中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)-高壓均質(zhì)機(jī)

維生素A強(qiáng)化乳清蛋白包裝膜的研究作者:葉子杰

北京市青少年科學(xué)技術(shù)館維生素a維生素a強(qiáng)化乳清蛋白包裝膜的研究學(xué)生姓名：葉子杰不同的微膠囊粒子添加量對(duì)膜水蒸氣透過率的影響))2m*aPK*D/mm*g(PV圖2.粒子濃度對(duì)WVP的影響乳清蛋白是一種兩性蛋白質(zhì)，其既有疏水基團(tuán)又有親水基團(tuán)，故乳清蛋白膜對(duì)水蒸氣有一定的透過率。加入微膠囊粒子后，乳清蛋白膜水蒸氣透過率也沒有明顯的變化。乳清蛋白膜水蒸氣透過率除與成膜基料的特性有關(guān)外，還與膜的微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)。微觀結(jié)構(gòu)中氣孔的大小也會(huì)影響膜對(duì)水氣的阻隔性［27］。如圖2所示，水蒸氣透過率變化不大，可能由于微膠囊的粒徑很小，溶于乳清蛋白成膜液后，能與成膜液很好的融合，所以，其對(duì)乳清蛋白膜的微觀結(jié)構(gòu)影響很小。當(dāng)粒子濃度達(dá)到3.3%時(shí)，其水蒸氣透過率值21.93g?mm/m2?d?KPa，與粒子濃度達(dá)到0.5%，純膜水蒸氣透過率值26.05g?mm/m2?d?KPa存在著較為明顯的差異（p<0.05），這可能是增強(qiáng)分子結(jié)構(gòu)內(nèi)氫鍵的結(jié)合，降低分子之間的空隙，從而限制了水分子在膜結(jié)構(gòu)中的遷移。含微膠囊的乳清蛋白的微觀結(jié)構(gòu)分析溫度圖3加入粒子后膜的DSC分析通過差示熱掃描儀（DSC）分析了乳清蛋白膜及加入粒子后乳清蛋白膜的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度及熔點(diǎn)的測(cè)定（見圖3）。我們發(fā)現(xiàn)加入噴干粒子后，膜的熔點(diǎn)沒有發(fā)生顯著性變化，在-110°C左右，對(duì)于膜的熔點(diǎn)，加入粒子后膜的熔點(diǎn)有所降低，由130°C將為125°C，說明高濃度粒子（3.3%）的加入，使得膜結(jié)構(gòu)的致密度升高，均勻性有所降低，所以其熔點(diǎn)稍有降低。含微膠囊的乳清蛋白的電鏡照片通過對(duì)純?nèi)榍宓鞍准昂Ｗ尤榍宓鞍啄さ碾娮语@微鏡的照片，我們發(fā)現(xiàn)純膜及含粒子的膜表面并沒有顯著性差異，如圖a所示，從圖b我們可以看出純膜有清晰的脈絡(luò)結(jié)構(gòu)，而對(duì)比圖c,脈絡(luò)結(jié)構(gòu)仍清晰可見，而是增加了更為細(xì)密的結(jié)構(gòu)，這可能粒子的加入對(duì)乳清蛋白膜結(jié)構(gòu)有一定的影響，這也解釋了DSC測(cè)的膜的熔點(diǎn)降低的原因。圖4含微膠囊乳清蛋白膜的電鏡照片3結(jié)論維生素A微膠囊粒子的加入，沒有破壞純?nèi)榍宓鞍啄そY(jié)構(gòu)，乳清蛋白膜的機(jī)械性能不受影響，水蒸氣透過率、膜的熔點(diǎn)也沒有明顯的變化。證明維生素A膠囊可以應(yīng)用于乳清蛋白膜的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化而不影響膜的原有性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)三乳清蛋白膜中維生素A釋放特性研究微膠囊化維生素A的溶出、滲透、擴(kuò)散對(duì)其被人體吸收利用有重要的影響作用。微膠囊壁材對(duì)維生素A同時(shí)具有保護(hù)和控制釋放作用，壁材在胃腸液中緩慢降解使維生素A逐漸釋放，從而在體內(nèi)發(fā)揮最佳效果。國(guó)內(nèi)，謝巖黎［18］研究了以明膠包埋制成的膠囊化維生素A在模擬胃腸液中的釋放特性，結(jié)果微膠囊化維生素A在模擬腸液中的釋放速率較模擬胃液中的快。目前，乳清蛋白對(duì)維生素A的釋放控制特性的研究還未見報(bào)道。所以本實(shí)驗(yàn)對(duì)微膠囊化維生素A在模擬胃腸中的釋放動(dòng)力學(xué)特征進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)方法1.1含VA微膠囊乳清蛋白膜在人工模擬胃液中的釋放實(shí)驗(yàn)人工模擬胃液的配制：取9mL的濃鹽酸，加約800mL蒸餾水及胃蛋白酶10g，pH值約為1.2，混勻后待用［28,29］。準(zhǔn)確稱取2.0g微膠囊化維生素A的乳清蛋白膜，用人工模擬胃液定容至100mL，恒溫37°C水浴，攪拌速度為100r/min。每隔15min取10mL上清液，加乙醚完全萃取，用異丙醇定溶至100mL,用紫外分光光度計(jì)測(cè)在310nm、325nm、334nm下的吸光度，計(jì)算含量［30］。1.2維生素A微膠囊在人工模擬腸液中的釋放實(shí)驗(yàn)人工模擬腸液的配制：取磷酸二氫鉀6.8g,加水500mL使之溶解，用0.4mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)pH值至6.8,另取胰酶10g加水適量使溶解。將兩液混合后，加蒸餾水定容至1000mL即得人工腸液，備用［28,29］。準(zhǔn)確稱取2.0g含微膠囊化維生素A的乳清蛋白膜，用人工模擬腸液定容至100mL，恒溫37C水浴，攪拌速度為100r/min。每隔15min取10mL上清液，加乙醚完全萃取，用異丙醇定溶至100mL,用紫外分光光度計(jì)測(cè)在310nm、325nm、334nm下的吸光度，計(jì)算含量［30］。結(jié)果與討論通過圖5、6,我們可以看出含微膠囊在模擬胃液及腸液中緩慢釋放，反應(yīng)開始前40min，釋放率較低，可能是因?yàn)槲⒛z囊及膜對(duì)vA的釋放都有很強(qiáng)的阻礙作用，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，釋放率逐漸變大，可能是因?yàn)槲⒛z囊的逐漸破裂及膜結(jié)構(gòu)的軟化，水分進(jìn)入到乳清蛋白膜中，從而加快了vA的釋放。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，釋放率逐漸增加。并且，發(fā)現(xiàn)在模擬腸液中vA的釋放率要快于模擬胃液中的釋放，我們可以得出，這樣營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以增強(qiáng)抗胃酸的能力，從而提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在人體內(nèi)消化利用率，從而更大地發(fā)揮作用。

圖6含微膠囊的乳清蛋白膜中VA在模擬腸道中的釋放率3結(jié)論vA微膠囊添加到乳清蛋白膜中，通過對(duì)VA釋放率的研究，我們發(fā)現(xiàn)在模擬腸液中的釋放時(shí)間要短于模擬胃液中時(shí)間，所以，微膠囊膜可以很好的抵制胃酸環(huán)境，從而使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)得到最大價(jià)值的利用。全文總結(jié)本研究首次以乳清蛋白作為微膠囊的包被材料，制備維生素A微膠囊；首次對(duì)乳清蛋白食品包裝膜進(jìn)行維生素A營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化，得到了一種含維生素A的環(huán)保可食包裝膜。確定了以乳清蛋白為壁材制備維生素A微膠囊的工藝：當(dāng)芯壁材在10%，均質(zhì)壓力在40Mp下均質(zhì)三次，得到的維生素A的包埋率最大，噴霧干燥進(jìn)風(fēng)溫度為180°C，微膠囊的包埋率可以達(dá)到80%，得到的微膠囊為白色粉末，具有很好的水溶性，良好的流動(dòng)性、分散性以及穩(wěn)定性。維生素A微膠囊添加到乳清蛋白膜中，膜的機(jī)械性能不受影響，水蒸氣透過率、膜的熔點(diǎn)也沒有明顯的變化。維生素A膠囊可以應(yīng)用于乳清蛋白膜的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化而不影響膜的原有性質(zhì)。乳清蛋白包埋的維生素A在模擬腸液中的釋放時(shí)間要短于模擬胃液中時(shí)間。微膠囊膜可以很好的抵制胃酸環(huán)境，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)得到最大價(jià)值的利用。致謝感謝中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、北京青少年科技館、中國(guó)人民大學(xué)給我提供了一次難得的“科研實(shí)踐”機(jī)會(huì)，它將使我受益終生。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)功能乳品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為本實(shí)驗(yàn)無償提供了各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)條件，該室的任發(fā)政教授、冷小京教授對(duì)本實(shí)驗(yàn)給予了全面指導(dǎo)和設(shè)計(jì)。感謝中國(guó)人民大學(xué)附屬中學(xué)范克科老師對(duì)我的指導(dǎo)以及在學(xué)習(xí)上的關(guān)心；感謝父母對(duì)我的理解和支持。參考文獻(xiàn)秦宜德，鄒思湘.乳蛋白的主要組分及其研究現(xiàn)狀.生物學(xué)雜志,2003,20(2):5?7McHugh,T.H.,Krochata,J.M.Milk-protein-basedediblefilmsandcoatings.FoodTechnology,1994,48(1):97?103McHugh,T.H.,Krochata,J.M.Plasticizedwheyproteinediblefilms:watervaporpermeabilityproperties.JournalofAgriculturalandFoodChemistry,1994,59(2):416?419莫文敏.可食性大豆蛋白膜性能的強(qiáng)化和應(yīng)用研究:[碩士學(xué)位論文].上海：華南理工大學(xué)，2001王芳,張?zhí)m威.乳清蛋白可食用膜的研究進(jìn)展.乳業(yè)科學(xué)與技術(shù),2007,124(3):109?112姚曉敏，孫向軍，郁靜.乳清蛋白成膜工藝的研究.上海交通大學(xué)學(xué)報(bào),2003,22(4):367?374張占路.可食性乳清蛋白膜性質(zhì)研究及其在果蔬保鮮中的應(yīng)用:[碩士學(xué)位論文].江蘇：江南大學(xué),2003Fereidooms,X.Q.Han.Encapsulationoffoodingredients.CRCReviewsinFoodSci.AndNutri.,1993,33(6):501~547[9]孫蘭萍，許暉，張斌，馬龍，伍亞華.食品成分微膠囊制備技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)展望.農(nóng)產(chǎn)品加工?學(xué)刊，2008,5:12?17王俊強(qiáng),顧震,馬天貴,周志娥.微膠囊壁材的選擇及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用.江西科學(xué),2008,26(2):242-244,247王璋.食品化學(xué).北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社，1999.Picot,A.,Lacroix,C.Productionofmultiphasewater-insolublemicrocapsulesforcellmicroencapsulationusinganemulsification/spray-dryingtechnology.JournalofFoodScience,2003,68,2693-2700殷小梅，許時(shí)嬰.EPA、DHA的微膠囊化：壁材的篩選.食品與發(fā)酵工業(yè)，1999,26(1)：33-36吳超，黃酮苷元的制備及其微膠囊化.[碩士學(xué)位論文].江蘇：江南大學(xué)，2006劉志華.維生素A與人體健康.考試周刊,2008,31:237-238王華,王澤南,趙曉光.維生素A微膠囊化工藝的研究.食品科學(xué),2006,27(11):366-369謝巖黎，周惠明，錢海峰.模糊數(shù)學(xué)在維生素A微膠囊工藝參數(shù)優(yōu)化中的應(yīng)用研究.食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào)，2006，25(6):29-33謝巖黎，史秀麗.微膠囊化維生素A在模擬胃腸液中釋放特性的研究.現(xiàn)代食品科技,2007,23(11):27-29葛毅強(qiáng).天然維生素E微膠囊化的研究?中國(guó)油脂,2000,3.張燕萍，李世勇.變性淀粉作維生素E微膠囊壁材的研究.糧食與飼料工業(yè),2001,6.王明華，丁卓平，劉振華.酸奶中維生素A含量的測(cè)定.上海水產(chǎn)大學(xué)學(xué)報(bào),1999,8(2):185-188天津大學(xué)物理化學(xué)教研室編.物理化學(xué).北京:高等教育出版社,2001王晶.乳清蛋白基可食用膜的研究.[碩士學(xué)位論文].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué),2007Gontard,N.,Guilbbert,S.,Cuq,J.L.Ediblewheatglutenfilm:influenceofthemainprocessvariablesonfilmpropertiesusingresponsesurfacemethodology.JournalofFoodScience,1992,57(1),190?199ASTM,1995.Standardtestmethodsfortensilepropertiesofthinplasticsheeting.In:AnnualBookofASTMStandards,8(1).ASTM:WestConshohocken,PA,pp.182?190胡新宇,李新華.可食性淀粉膜制備材料與工藝的研究.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2000,(3):267?271Fang,Y.,Tung,M.A.,Britt,I.J.,etal.Tensileandbarrierpropertiesofediblefilmsmadefromwheyprotein.JournalofFoodScience,2007,67(1):188