維生素A強化乳清蛋白包裝膜的研究作者:葉子杰

北京市青少年科學技術館維生素a維生素a強化乳清蛋白包裝膜的研究學生姓名：葉子杰不同的微膠囊粒子添加量對膜水蒸氣透過率的影響))2m*aPK*D/mm*g(PV圖2.粒子濃度對WVP的影響乳清蛋白是一種兩性蛋白質，其既有疏水基團又有親水基團，故乳清蛋白膜對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外，還與膜的微觀結構有關。微觀結構中氣孔的大小也會影響膜對水氣的阻隔性［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，其對乳清蛋白膜的微觀結構影響很小。當粒子濃度達到3.3%時，其水蒸氣透過率值21.93g?mm/m2?d?KPa，與粒子濃度達到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），這可能是增強分子結構內氫鍵的結合，降低分子之間的空隙，從而限制了水分子在膜結構中的遷移。含微膠囊的乳清蛋白的微觀結構分析溫度圖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轉變溫度及熔點的測定（見圖3）。我們發現加入噴干粒子后，膜的熔點沒有發生顯著性變化，在-110°C左右，對于膜的熔點，加入粒子后膜的熔點有所降低，由130°C將為125°C，說明高濃度粒子（3.3%）的加入，使得膜結構的致密度升高，均勻性有所降低，所以其熔點稍有降低。含微膠囊的乳清蛋白的電鏡照片通過對純乳清蛋白及含粒子乳清蛋白膜的電子顯微鏡的照片，我們發現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結構，而對比圖c,脈絡結構仍清晰可見，而是增加了更為細密的結構，這可能粒子的加入對乳清蛋白膜結構有一定的影響，這也解釋了DSC測的膜的熔點降低的原因。圖4含微膠囊乳清蛋白膜的電鏡照片3結論維生素A微膠囊粒子的加入，沒有破壞純乳清蛋白膜結構，乳清蛋白膜的機械性能不受影響，水蒸氣透過率、膜的熔點也沒有明顯的變化。證明維生素A膠囊可以應用于乳清蛋白膜的營養強化而不影響膜的原有性質。實驗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、擴散對其被人體吸收利用有重要的影響作用。微膠囊壁材對維生素A同時具有保護和控制釋放作用，壁材在胃腸液中緩慢降解使維生素A逐漸釋放，從而在體內發揮最佳效果。國內，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，乳清蛋白對維生素A的釋放控制特性的研究還未見報道。所以本實驗對微膠囊化維生素A在模擬胃腸中的釋放動力學特征進行研究。實驗方法1.1含VA微膠囊乳清蛋白膜在人工模擬胃液中的釋放實驗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,用紫外分光光度計測在310nm、325nm、334nm下的吸光度，計算含量［30］。1.2維生素A微膠囊在人工模擬腸液中的釋放實驗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,用紫外分光光度計測在310nm、325nm、334nm下的吸光度，計算含量［30］。結果與討論通過圖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，反應開始前40min，釋放率較低，可能是因為微膠囊及膜對vA的釋放都有很強的阻礙作用，隨著反應時間的延長，釋放率逐漸變大，可能是因為微膠囊的逐漸破裂及膜結構的軟化，水分進入到乳清蛋白膜中，從而加快了vA的釋放。隨著時間的延長，釋放率逐漸增加。并且，發現在模擬腸液中vA的釋放率要快于模擬胃液中的釋放，我們可以得出，這樣營養物質可以增強抗胃酸的能力，從而提高營養物質在人體內消化利用率，從而更大地發揮作用。

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結論vA微膠囊添加到乳清蛋白膜中，通過對VA釋放率的研究，我們發現在模擬腸液中的釋放時間要短于模擬胃液中時間，所以，微膠囊膜可以很好的抵制胃酸環境，從而使營養物質得到最大價值的利用。全文總結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；首次對乳清蛋白食品包裝膜進行維生素A營養強化，得到了一種含維生素A的環保可食包裝膜。確定了以乳清蛋白為壁材制備維生素A微膠囊的工藝：當芯壁材在10%，均質壓力在40Mp下均質三次，得到的維生素A的包埋率最大，噴霧干燥進風溫度為180°C，微膠囊的包埋率可以達到80%，得到的微膠囊為白色粉末，具有很好的水溶性，良好的流動性、分散性以及穩定性。維生素A微膠囊添加到乳清蛋白膜中，膜的機械性能不受影響，水蒸氣透過率、膜的熔點也沒有明顯的變化。維生素A膠囊可以應用于乳清蛋白膜的營養強化而不影響膜的原有性質。乳清蛋白包埋的維生素A在模擬腸液中的釋放時間要短于模擬胃液中時間。微膠囊膜可以很好的抵制胃酸環境，使營養物質得到最大價值的利用。致謝感謝中國農業大學、北京青少年科技館、中國人民大學給我提供了一次難得的“科研實踐”機會，它將使我受益終生。中國農業大學功能乳品重點實驗室為本實驗無償提供了各項實驗條件，該室的任發政教授、冷小京教授對本實驗給予了全面指導和設計。感謝中國人民大學附屬中學范克科老師對我的指導以及在學習上的關心；感謝父母對我的理解和支持。參考文獻秦宜德，鄒思湘.乳蛋白的主要組分及其研究現狀.生物學雜志,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化和應用研究:[碩士學位論文].上海：華南理工大學，2001王芳,張蘭威.乳清蛋白可食用膜的研究進展.乳業科學與技術,2007,124(3):109?112姚曉敏，孫向軍，郁靜.乳清蛋白成膜工藝的研究.上海交通大學學報,2003,22(4):367?374張占路.可食性乳清蛋白膜性質研究及其在果蔬保鮮中的應用:[碩士學位論文].江蘇：江南大學,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及發展趨勢展望.農產品加工?學刊，2008,5:12?17王俊強,顧震,馬天貴,周志娥.微膠囊壁材的選擇及其在食品工業中的應用.江西科學,2008,26(2):242-244,247王璋.食品化學.北京:中國輕工業出版社，1999.Picot,A.,Lacroix,C.Productionofmultiphasewater-insolublemicrocapsulesforcellmicroencapsulationusinganemulsification/spray-dryingtechnology.JournalofFoodScience,2003,68,2693-2700殷小梅，許時嬰.EPA、DHA的微膠囊化：壁材的篩選.食品與發酵工業，1999,26(1)：33-36吳超，黃酮苷元的制備及其微膠囊化.[碩士學位論文].江蘇：江南大學，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,2006,27(11):366-369謝巖黎，周惠明，錢海峰.模糊數學在維生素A微膠囊工藝參數優化中的應用研究.食品與生物技術學報，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.現代食品科技,2007,23(11):27-29葛毅強.天然維生素E微膠囊化的研究?中國油脂,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,2001,6.王明華，丁卓平，劉振華.酸奶中維生素A含量的測定.上海水產大學學報,1999,8(2):185-188天津大學物理化學教研室編.物理化學.北京:高等教育出版社,2001王晶.乳清蛋白基可食用膜的研究.[碩士學位論文].北京:中國農業大學,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.沈陽農業大學學報,2000,(3):267?271Fang,Y.,Tung,M.A.,Britt,I.J.,etal.Tensileandbarrierpropertiesofediblefilmsmadefromwheyprotein.JournalofFoodScience,2007,67(1):188