微流控技术构建藻油纳米微囊及其软糖产品开发

作     者：张钦林 

作者单位：南昌大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘伟;熊勇

授予年度：2024年

学科分类：08[工学] 0822[工学-轻工技术与工程] 082202[工学-制糖工程] 

主      题：藻油 纳米微囊 微流控 稳定性 软糖 

摘      要：二十二碳六烯酸（DHA）是一种ω-3多不饱和脂肪酸,具有促进神经发育、减少神经炎症、维护视力健康、调节血脂水平、维持免疫系统平衡等多种生理活性。藻油是来源于微藻、且富含DHA的活性植物油脂,但藻油存在与水不相容、易氧化产生不良风味等弊端,限制了其在食品中的应用。纳米微囊具有分层核壳结构以及粒径小、易于分散、结构稳定等特点,是一种具有应用前景的活性油脂载体。本文基于微流控技术精确操控流体流动的能力,以藻油作为内核,虫胶、大豆卵磷脂作为壁材,构建了藻油纳米微囊。考察了流体的流速、压力以及壁材比例对藻油纳米微囊的结构形成、环境稳定性、缓解藻油氧化能力等性质的影响。并将藻油纳米微囊用于开发软糖产品,考察了纳米微囊在软糖中的应用性能。主要结果如下: （1）微流控芯片中流体流速条件对纳米微囊（Nanocapsules,NCs）的结构形成具有显著影响。在恒定流速驱动的微流控装置中,随着良溶剂与不良溶剂的流速比（S:AS,1:2.5-1:10）逐渐减小,纳米微囊粒径（78.51-152.96 nm）逐渐增大。固定S:AS=1:2.5,随着S和AS的总流速（14-98 m L/min）逐渐增大,纳米微囊粒径（169.27-61.65 nm）逐渐减小。因此,确定最佳溶剂流速比（S:AS=1:2.5）。当溶剂总流速为98 m L/min时,纳米微囊产量最高（6 L/h）。 （2）在最佳流体条件下（S:AS=1:2.5,总流速98 m L/min）,纳米微囊壁材中虫胶与大豆卵磷脂的比例（SH:LP,4:1-1:4）对纳米微囊的理化性质具有显著影响。当SH:LP=2:3时,纳米微囊粒径最小（40.87 nm）;当SH:LP=4:1时,纳米微囊粒径最大（61.65 nm）。LP占比的增加改善了纳米微囊的p H稳定性和离子稳定性,当SH:LP=1:4时,纳米微囊在p H 2-8范围内、0-1000 mmol/L Na+环境中相对稳定。纳米微囊提高了藻油的氧化稳定性,在37℃加速储藏20 d过程中,藻油氧化稳定性为:NCs（SH:LP=3:2）NCs（SH:LP=4:1）NCs（SH:LP=2:3）NCs（SH:LP=1:4）未处理藻油。 （3）在恒定压力驱动的微流控装置中,溶剂的输送压力比（S:AS,3:1-1:1）和总输送压力（0.2-0.6 MPa）共同影响纳米微囊的结构形成。当S:AS=3:2,总驱动压力为0.5 MPa时,纳米微囊粒径最小（59.63 nm）;当S:AS=2:1,总驱动压力为0.6 MPa时,纳米微囊粒径最大（448.5 nm）。因此,确定最佳压力条件（S:AS=3:2,总驱动压力0.5 MPa）,在此条件下,纳米微囊产量（30 L/h）相比于恒流条件提高约5倍。 （4）在最佳压力条件下,SH和LP的比例（SH:LP,4:1-1:4）对纳米微囊的结构和稳定性具有与恒流条件下相似的影响。当SH:LP=4:1时,纳米微囊粒径最大（83.47 nm）;当SH:LP=1:4时,纳米微囊粒径最小（44.19 nm）。从DHA含量（7.13-7.78 mg/g）上可知,相比于恒流条件下（4.15-4.57 mg/g）,纳米微囊浓度提高约1.7倍。LP占比的增加提高了纳米微囊的p H稳定性和离子稳定性,当SH:LP=2:3和1:4时,纳米微囊在p H 2-8范围内、0-1000 mmol/L Na+环境中相对稳定。 （5）基于上述藻油纳米微囊,开发了具有不同藻油含量（163-405 mg/100g）的软糖产品。随着纳米微囊的添加量（0-20%）逐渐增加,软糖的水分含量（18.13-16.31%）、水分活度（0.629-0.581）均逐渐减少,软糖的DHA含量（0-1.616 mg/g）逐渐增加;软糖的粘附性（-82.10--20.70 ***）逐渐降低。软糖产品具有良好的储藏性能,在室温下储存28 d后,软糖的硬度（1062.59-1372.85g）、粘附性（-83.04--16.77 ***）、咀嚼性（1054.18-1348.25）、DHA含量（65.3-1.656 mg/100 g）均无显著变化。