維生素A面粉營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑的制備及性能研究.pdf

1、2002年全國(guó)營(yíng)養(yǎng)調(diào)查結(jié)果顯示我國(guó)城鄉(xiāng)居民的膳食、營(yíng)養(yǎng)狀況有了明顯改善，營(yíng)養(yǎng)不良和營(yíng)養(yǎng)缺乏患病率繼續(xù)下降。但是居民營(yíng)養(yǎng)與健康仍面臨著營(yíng)養(yǎng)缺乏與營(yíng)養(yǎng)失衡的雙重挑戰(zhàn)。一些營(yíng)養(yǎng)缺乏病依然存在，如我國(guó)3～12歲兒童維生素A缺乏率為9.3％，維生素A邊緣性缺乏率為45.1％。為了改善公共營(yíng)養(yǎng)，在2002年確定了以面粉營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化作為我國(guó)公眾營(yíng)養(yǎng)改善行動(dòng)的切入點(diǎn)，并推薦了面粉營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化的“7+1”方案。目前，維生素A面粉營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑依賴(lài)于國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品，其實(shí)

2、我國(guó)的技術(shù)和設(shè)備已具備生產(chǎn)維生素A面粉營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑的能力。為進(jìn)一步推進(jìn)公共營(yíng)養(yǎng)改善項(xiàng)目，開(kāi)發(fā)性能更佳的維生素A面粉營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑成為本課題的研究?jī)?nèi)容。 利用噴霧干燥微膠囊化技術(shù)把油狀維生素A轉(zhuǎn)化成為自由流動(dòng)的粉末，使其在面粉中的強(qiáng)化變得方便。以壁材組成、載量及固形物含量為自變量，以微膠囊化效率、微膠囊化產(chǎn)率和維生素A保留率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)壁材進(jìn)行優(yōu)化篩選；以進(jìn)風(fēng)溫度、出風(fēng)溫度、第一次均質(zhì)壓力、第二次均質(zhì)壓力為自變量，以微膠囊化效率、微膠

3、囊化產(chǎn)率和維生素A保留率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。因?yàn)樵u(píng)價(jià)涉及到多因素、多指標(biāo)，為了合理地、客觀(guān)地評(píng)價(jià)這些指標(biāo)，用模糊數(shù)學(xué)的方法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到模糊綜合評(píng)價(jià)值；利用SAS8.1軟件對(duì)模糊綜合評(píng)價(jià)值進(jìn)行回歸方程擬合，對(duì)回歸方程求一階偏導(dǎo)，優(yōu)選并確定了以變性淀粉辛烯基琥珀酸淀粉酯(HI-CAP100)為壁材的維生素A微膠囊的最佳配方參數(shù)為載量39.19％，固形物含量40.78％；最佳工藝參數(shù)為進(jìn)風(fēng)溫度182℃、出風(fēng)溫度82℃、第一次均

4、質(zhì)壓力33MPa、第二次均質(zhì)壓力27MPa。最佳配方和最佳工藝參數(shù)得到微膠囊化效率為99.06％，微膠囊化產(chǎn)率為97.81％，維生素A保留率為93.79％。經(jīng)高壓液相測(cè)定微膠囊中維生素A的含量為3.81×10<'5>IU/g。 采用離心噴霧造粒技術(shù)使維生素A微膠囊面粉營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑粒徑分布調(diào)整到最佳分布范圍。當(dāng)離心霧化器的轉(zhuǎn)速為10800r/m時(shí)，維生素A微膠囊的體積平均粒徑(D<,4,3>)為85.6μm，其容重和面粉的容重在統(tǒng)計(jì)

5、學(xué)上無(wú)顯著性差異(P>0.05)；休止角(ψ)為30.76°，其流動(dòng)性良好。在模擬運(yùn)輸?shù)臈l件下，強(qiáng)化面粉包裝袋的上、中、下三個(gè)位置維生素A含量的變異系數(shù)(C·V)為3.85％，表明維生素A微膠囊面粉營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑和面粉之間無(wú)明顯的分離趨勢(shì)。 采用一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程對(duì)維生素A微膠囊在模擬胃液和腸液中的釋放特征進(jìn)行模擬。其在模擬胃液中的釋放曲線(xiàn)回歸方程為Y=0.5199e<'0.0355x>，相關(guān)系數(shù)0.983；在模擬腸液中釋放曲線(xiàn)回歸方程

6、為Y=0.3664e<'0.0763x>，相關(guān)系數(shù)0.9829。 隨著強(qiáng)化面粉貯藏時(shí)間延長(zhǎng)，維生素A的保留率逐漸下降。貯藏相對(duì)濕度為60％，溫度分別為0℃、25℃和45℃時(shí)，其衰減動(dòng)力學(xué)方程分別為Y=4.6082<'-0.0006X>、Y=4.5968<'-0.0017X>和Y=4.6007<'0.0052X>，線(xiàn)性回歸復(fù)相關(guān)系數(shù)R<'2>>0.96；溫度25℃，相對(duì)濕度為分別為33％、60％和86％時(shí)，其衰減動(dòng)力學(xué)方程分別為Y

7、=4.6079<'-0.0005X>，Y=4.5968<'-0.0017X>和Y=4.6021<'-0.0062X>，線(xiàn)性回歸復(fù)相關(guān)系數(shù)R<'2>>0.95，表明微膠囊化的維生素A在強(qiáng)化面粉貯藏中的衰減規(guī)律和一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程有較好的擬合精度，較高的溫度和相對(duì)濕度加速了維生素A的衰減。營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化面粉經(jīng)過(guò)蒸煮制作成饅頭，維生素A的保留量為85.88％；經(jīng)過(guò)焙烤加工成面包，維生素A保留量為77.31％。 SEM顯微形態(tài)學(xué)揭示壁材種類(lèi)對(duì)微膠

8、囊的外觀(guān)形態(tài)有明顯的影響。明膠基壁材部分微膠囊表面上有裂縫、孔洞和破裂現(xiàn)象；添加桃膠后微膠囊表面變得光滑，裂縫、孔洞和破裂現(xiàn)象明顯減少。HI-CAP100為壁材的微膠囊外觀(guān)呈圓形，且有典型的凹陷，未見(jiàn)縫隙和破裂，預(yù)示著其對(duì)心材較好的保護(hù)作用。 流變學(xué)研究表示明膠基壁材的貯能模量(G′)較大，表明其分子剛性強(qiáng)，分子鏈段在運(yùn)動(dòng)時(shí)阻力較大，不易實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫高彈形變，是在制備微膠囊過(guò)程中造成破裂的原因；HI-CAP100壁材的貯能模量(G′

9、)相對(duì)較小，表明其分子剛性也相對(duì)較小，柔性相對(duì)較大，容易出現(xiàn)應(yīng)力松弛現(xiàn)象，可能是在制備微膠囊過(guò)程中表面出現(xiàn)典型凹陷的原因，但不易出現(xiàn)破裂現(xiàn)象。 差示熱掃描熱分析表明以HI-CAPl00作為壁材的維生素A微膠囊玻璃化轉(zhuǎn)化溫度(Tg)為56.355℃，玻璃化轉(zhuǎn)化熱焓(Cp)為0.377 J/g，因此維生素A微膠囊在常溫貯藏時(shí)處于玻璃態(tài)，其貯藏穩(wěn)定性良好。熱溶解溫度(Tm)為208.300℃，溶解熱焓為32.972J/g，因此在很多面

10、制品烹調(diào)制作的過(guò)程中，維生素A微膠囊的完整結(jié)構(gòu)未被破壞。 X-射線(xiàn)衍射圖譜表明相對(duì)濕度較高條件下貯藏的維生素A微膠囊的衍射峰較弱，表明壁材較為有序的結(jié)構(gòu)變得無(wú)序，壁材膜結(jié)構(gòu)遭到破壞。熱重(TGA)/差熱(DTA)分析表明，相對(duì)濕度較高條件下貯藏的維生素A微膠囊熱穩(wěn)定性較差。抗結(jié)劑能很好地粘附在顆粒表面使之具有憎水性外層；加入了抗結(jié)劑后，維生素A微膠囊吸濕性顯著降低。 研究了維生素A營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化面粉對(duì)小鼠肝臟自發(fā)氧化損害和丙溴

11、磷誘發(fā)的氧化損害程度的影響。研究結(jié)果表明，與正常強(qiáng)化組對(duì)比，維生素A邊緣強(qiáng)化組和零強(qiáng)化組小鼠肝臟中MDA、SOD水平極顯著升高(P<0.01)，而GSH-Px水平極顯著地降低(P<0.01)，表明其自發(fā)脂質(zhì)過(guò)氧化和丙溴磷誘發(fā)的脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)較強(qiáng)。形態(tài)學(xué)研究結(jié)果表明維生素A面粉營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化對(duì)小鼠肝臟自發(fā)和丙溴磷誘發(fā)氧化損害造成的光學(xué)顯微形態(tài)學(xué)和透射電鏡超微形態(tài)學(xué)的病理變化有明顯影響，病理變化進(jìn)展和維生素A面粉營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化水平呈負(fù)相關(guān)。表明充足的維