一种大蒜精油微胶囊粉末及其制备方法

本发明涉及微胶囊制备，尤其是涉及一种大蒜精油微胶囊粉末及其制备方法。

背景技术：

1、大蒜精油是从大蒜鳞茎中提取得到的天然挥发性油状物质，富含二烯丙基二硫醚、二烯丙基三硫醚、二甲基二硫化物等含硫挥发性成分，但与普通植物油或一般脂溶性风味物质相比，大蒜精油具有更强的挥发性、更明显的刺激性气味和更高的化学反应活性。在加工、干燥、贮藏和食品体系应用过程中，大蒜精油中的含硫活性成分容易挥发损失、氧化降解和风味失衡，导致有效成分保留率降低、感官刺激性增强以及功能活性不稳定。此外，大蒜精油水溶性差，难以在水相或复杂食品体系中均匀分散，进一步限制了其规模化应用。

2、现有大蒜精油或植物精油微胶囊常采用阿拉伯胶、麦芽糊精、改性淀粉、明胶、乳清蛋白、海藻酸钠等作为壁材，并通过乳化、复凝聚、喷雾干燥、冷冻干燥或离子交联等方式制备微胶囊粉末。然而，对于大蒜精油这类含硫挥发性精油而言，普通壁材体系往往存在界面膜不够致密、干燥过程中精油向颗粒表面迁移、表面油含量偏高、贮藏后风味成分保留率低、复溶稳定性不足等问题。尤其是在喷雾干燥过程中，雾滴快速失水使壁材迅速收缩成壳，如果壁材在油水界面的吸附能力和成膜固化能力不足，精油容易迁移至颗粒表面或随热风挥发，最终导致微胶囊包埋率和风味保留能力下降。

3、此外，对于喷雾干燥微胶囊而言，壁材不仅需要在乳化阶段快速覆盖精油液滴，还需要在干燥过程中形成足够致密和稳定的壳层结构，以抑制精油迁移和风味损失。单纯依靠蛋白质和多糖的物理吸附形成的界面膜，在热风干燥和贮藏过程中仍可能发生结构塌陷、油相外渗和表面油增加。

4、目前，现有技术仍缺乏针对大蒜精油高效粉末化和稳定化的壁材构建方法，且能够同时解决以下问题：（1）壁材在精油液滴界面吸附不足和成膜不致密的问题；（2）喷雾干燥过程中精油挥发、迁移和表面油偏高的问题；（3）大蒜精油含硫风味成分在贮藏过程中保留率低的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术不足，本发明提供了一种大蒜精油微胶囊粉末及其制备方法和应用，以解决现有技术中存在的大蒜精油微胶囊包埋率不足、表面油含量高、喷雾干燥过程中精油损失大、含硫风味成分保留率低和贮藏稳定性差的问题。

2、本发明以卵白蛋白、溶菌酶和海藻酸钠为复合壁材原料，利用近中性条件下溶菌酶带正电、卵白蛋白和海藻酸钠带负电的电性差异，将溶菌酶作为阳离子桥联蛋白，介导卵白蛋白与海藻酸钠形成三元复合壁材。通过低离子强度调节静电吸附强度，避免无盐条件下过强吸引导致的无序聚集，也避免高盐条件下过度电荷屏蔽导致桥联作用减弱。通过超声活化暴露蛋白分子的作用位点，提高溶菌酶桥联效率和界面吸附能力。通过钙离子对海藻酸钠进行原位固化，在大蒜精油液滴表面形成复合界面凝胶壳。最后经高压均质和喷雾干燥得到大蒜精油微胶囊粉末。

3、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种大蒜精油微胶囊粉末，包括三元复合壁材、芯材和固化剂，所述三元复合壁材为卵白蛋白-溶菌酶-海藻酸钠三元复合壁材，是以溶菌酶为桥联蛋白，与卵白蛋白、海藻酸钠发生静电吸附和多点桥联形成的；所述固化剂为钙盐；所述芯材为大蒜精油。

4、溶菌酶作为阳离子桥联蛋白带正电，卵蛋白与海藻酸钠带负电，因此形成的三元复合壁材通过静电吸附和多点桥联形成稳固的三元体系。

5、进一步的，还包括干燥保护剂，所述干燥保护剂为麦芽糊精、海藻糖、乳糖、阿拉伯胶、抗性糊精中的一种或多种，所述干燥保护剂为三元复合壁材质量的5-40%。

6、进一步的，所述芯材与三元复合壁材的质量比为0.8:1-1.8:1。

7、进一步的，所述固化剂为氯化钙、乳酸钙、葡萄糖酸钙中的一种或多种。

8、大蒜精油微胶囊粉末的制备方法，包括如下步骤：

9、s1.依次配制浓度为0.8-1.5% w/v的卵白蛋白储备液、溶菌酶储备液和海藻酸钠储备液，将卵白蛋白储备液与溶菌酶储备液按体积比1:0.5-1:2.0混合，得到双蛋白混合液；

10、s2.将双蛋白混合液超声活化处理，并调节ph至中性后，加入nacl溶液保持低离子强度环境，加入与溶菌酶储备液等体积的海藻酸钠储备液，充分搅拌后得到卵白蛋白-溶菌酶-海藻酸钠三元复合壁材溶液；

11、s3.将大蒜精油加入至三元复合壁材溶液中，高速分散形成初级乳液；

12、s4.向初级乳液中加入钙盐溶液得到固化乳液，经高压均质后进行喷雾干燥，得到大蒜精油微胶囊粉末。

13、进一步的，所述nacl终浓度为0.4-0.8 mmol/l。

14、进一步的，所述s2中混合温度为20-30℃，搅拌转速为100-500 r/min，搅拌时间为10-60 min。

15、进一步的，所述s2中超声活化处理时，超声功率为150-500 w，超声方式为脉冲超声，工作时间为3-10 s，间歇时间为3-10 s，超声总时间为5-20 min；处理过程中体系温度不高于35 ℃。

16、进一步的，所述s3中高速分散转速为8000-12000 r/min，分散时间为1-5 min。

17、进一步的，所述s4中钙盐浓度为5-10 mmol/l；固化时间为20-30 min。

18、进一步的，所述s4中，高压均质压力为50-70 mpa，均质次数为1-3次；喷雾干燥进风温度为160-190 ℃，出风温度为70-90 ℃，进料速度为5-15 ml/min，雾化空气压力为0.2-0.5 mp。

19、卵白蛋白是蛋清中的主要蛋白质，具有良好的乳化性、成膜性和凝胶性。海藻酸钠是一种阴离子天然多糖，含有大量羧基，可形成黏弹性网络，并能在钙离子存在下发生离子交联。二者均属于食品中广泛使用的天然大分子原料。但在近中性条件下，卵白蛋白和海藻酸钠通常均表现为负电性，二者之间存在明显的静电排斥，直接混合时难以形成稳定、均一且致密的复合界面层。若仅依靠氢键、疏水作用或体系黏度增加来改善乳液和微胶囊性能，往往难以兼顾高载荷、低表面油和高风味保留等多重要求。溶菌酶是一种天然阳离子蛋白，等电点较高，在近中性条件下仍可保持明显正电荷特征。与多数食品蛋白在中性环境下呈负电性不同，溶菌酶能够作为正电荷蛋白与带负电的生物大分子发生静电吸附。因此，在卵白蛋白-海藻酸钠体系中，溶菌酶不仅可作为功能蛋白组分，还可作为阳离子桥联蛋白：一方面与带负电的卵白蛋白发生静电作用，另一方面与带负电的海藻酸钠羧基结合，从而在蛋白-蛋白和蛋白-多糖之间形成多点桥联网络。该桥联作用能够克服卵白蛋白与海藻酸钠直接复合时的静电排斥，促进三元复合壁材的有序组装，并提高壁材在精油液滴表面的吸附稳定性和成膜致密性。

20、三元体系中同时存在静电吸引、静电排斥、氢键、疏水相互作用以及多糖链缠结等多种作用力，其复合状态对ph、离子强度、混合顺序和加工能量输入高度敏感。通过在三元复合壁材溶液中加入nacl溶液调节整体的低离子强度环境，调控三元大分子间的静电作用强度，使其由无序聚集转变为可控组装，为构建高性能大蒜精油微胶囊壁材提供了关键步骤。

21、与现有技术相比，本发明所具备的有益效果为：

22、（1）本发明中选用溶菌酶为阳离子桥联蛋白，在近中性条件下，溶菌酶作为带正电荷的桥联中心，同时连接负电荷卵白蛋白和负电荷海藻酸钠，显著提高三元复合壁材的形成效率和界面吸附稳定性。

23、（2）本发明采用低离子强度精准调控三元复合组装过程，适量nacl可调节静电吸附和电荷屏蔽之间的平衡，使复合物由快速、无序聚集转变为更均一、更稳定的桥联组装结构。

24、（3）本发明中采用超声活化处理，能够使卵白蛋白和溶菌酶适度展开，暴露更多可参与静电吸附、氢键和疏水相互作用的位点，提高溶菌酶的桥联效率和壁材对精油界面的覆盖能力。

25、（4）本发明加入钙离子原位固化海藻酸钠，将普通吸附型界面膜进一步转化为复合界面凝胶壳，能够显著降低喷雾干燥中的精油迁移和表面油形成。

26、（5）本发明所得大蒜精油微胶囊粉末的包埋率≥90%，载荷量≥0.55 g/g，表面油含量≤3%，水分含量≤5%，水分活度≤0.30，在4 ℃避光贮藏6个月后精油保留率≥90%，在25 ℃避光贮藏6个月后精油保留率≥80%；二烯丙基二硫醚、二烯丙基三硫醚和二甲基二硫化物中的一种或多种主要含硫风味物质保留率≥85%，可满足食品、调味品肉制品、方便食品、保健食品、功能性食品配料或天然抗菌配料领域对大蒜精油粉末化、稳定化和低刺激化应用的需求，具有较好的应用前景。