近日，中國熱科院香飲所加工與工程技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)在咖啡豆油脂微膠囊化研究方面取得新進(jìn)展，探明了復(fù)合凝聚劑熱穩(wěn)定性及作用機(jī)制并對其熱行為進(jìn)行研究，利用不同的數(shù)學(xué)模型，系統(tǒng)解釋了綠咖啡油微膠囊中油脂氧化和釋放機(jī)理，該研究結(jié)果為延緩綠咖啡油在加工運(yùn)輸消費(fèi)過程中的氧化，及綠咖啡油的高值化利用和咖啡精深加工及產(chǎn)品貯藏穩(wěn)定性提升提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。
咖啡為我國重要的特色熱帶飲料作物，主要分布在海南和云南地區(qū)，從綠咖啡豆中提取的油被稱為綠咖啡油（GCO）。它是寶貴的生物活性化合物（如二萜酯、脂肪酸和不皂化物）的天然來源。GCO具有抗糖尿病、抗腫瘤和抗血管生成的特性，并能抑制癌細(xì)胞的增殖。然而， GCO其化學(xué)結(jié)構(gòu)高度不飽和，對溫度、光線和pH值高度敏感，會導(dǎo)致保質(zhì)期縮短以及感官和營養(yǎng)質(zhì)量下降。因此，迫切需要保護(hù)性穩(wěn)定技術(shù)來實(shí)現(xiàn)將GCO作為天然功能油用于食品工業(yè)的可行性。近年來，復(fù)合凝聚法微膠囊技術(shù)在食品、化妝品和制藥行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用引起了廣泛關(guān)注。無毒、低成本和良好的封裝特性使蛋白質(zhì)-多糖（Pr-Ps）復(fù)合物成為利用復(fù)合凝聚法封裝活性成分的理想壁材。
該研究開發(fā)了一種蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合凝聚與冷凍干燥相結(jié)合的方法，用于制備綠咖啡油微膠囊。主要使用了四種類型的復(fù)合凝聚劑，即 SPI-CMC、SPI-SA、SC-CMC和SC-SA，利用復(fù)合凝聚法對GCO進(jìn)行微囊化。結(jié)果表明，在最佳條件下（pH = 3.0、SPI: CMC = 5:1、SPI: SA = 3.5:1、SC: CMC = 5:1、SC: SA = 5:1）生產(chǎn)出的 GCO 微膠囊呈現(xiàn)出良好的靜電相互作用。GCO微膠囊的平均直徑和估計(jì)PDI分別為72.57-295.00μm和 1.47-2.02。此外，GCO微膠囊的封裝效率（EE）介于61.47%和90.01% 之間。使用不同壁材制備的微膠囊具有較高的EE值，表明添加多糖可提高微膠囊的整體EE值（86.65%-90.01%）。采用FT-IR、XRD、SEM、OM和CLSM分析證實(shí)，壁材與GCO之間的相互作用以及所選的工藝和材料可成功封裝GCO，并且具有良好的表面形態(tài)，GCO被很好地封裝在微膠囊中。結(jié)合TG和DSC分析，GCO微膠囊在220℃以下具有良好的熱穩(wěn)定性，能更好地反映GCO微膠囊在儲存過程中的質(zhì)量變化。由于添加了多糖，蛋白質(zhì)和多糖的不同組合比單一蛋白質(zhì)表現(xiàn)出更有效的氧化穩(wěn)定性。綜上，這些結(jié)果為封裝和穩(wěn)定GCO并將其應(yīng)用于食品工業(yè)提供了一種有效而安全的遞送系統(tǒng)。
相關(guān)研究成果以“Microencapsulation of green coffee oil by complex coacervation of soy protein isolate, sodium casinate and polysaccharides: Physicochemical properties, structural characterization, and oxidation stability”發(fā)表于《International Journal of Biological Macromolecules》。中國熱科院香飲所和新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生慕靜怡為論文第一作者，香飲所胡榮鎖助理研究員為論文共同第一作者，香飲所董文江研究員和新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院張珍珍教授為論文共同通訊作者。該研究得到中國熱科院熱帶農(nóng)業(yè)青年英才“拔尖人才”項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、云南省重大科技專項(xiàng)計(jì)劃和中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院國家熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)中心科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目的資助。
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.128064
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