中国热科院在咖啡豆油脂微胶囊化研究方面取得新进展

近日，中国热科院香饮所加工与工程技术研究团队在咖啡豆油脂微胶囊化研究方面取得新进展，探明了复合凝聚剂热稳定性及作用机制并对其热行为进行研究，利用不同的数学模型，系统解释了绿咖啡油微胶囊中油脂氧化和释放机理，该研究结果为延缓绿咖啡油在加工运输消费过程中的氧化，及绿咖啡油的高值化利用和咖啡精深加工及产品贮藏稳定性提升提供理论依据和技术支撑。
 

　　咖啡为我国重要的特色热带饮料作物，主要分布在海南和云南地区，从绿咖啡豆中提取的油被称为绿咖啡油(GCO)。它是宝贵的生物活性化合物(如二萜酯、脂肪酸和不皂化物)的天然来源。GCO具有抗糖尿病、抗肿瘤和抗血管生成的特性，并能抑制癌细胞的增殖。然而， GCO其化学结构高度不饱和，对温度、光线和pH值高度敏感，会导致保质期缩短以及感官和营养质量下降。因此，迫切需要保护性稳定技术来实现将GCO作为天然功能油用于食品工业的可行性。近年来，复合凝聚法微胶囊技术在食品、化妆品和制药行业的实际应用引起了广泛关注。无毒、低成本和良好的封装特性使蛋白质-多糖(Pr-Ps)复合物成为利用复合凝聚法封装活性成分的理想壁材。
 

　　该研究开发了一种蛋白质-多糖复合凝聚与冷冻干燥相结合的方法，用于制备绿咖啡油微胶囊。主要使用了四种类型的复合凝聚剂，即 SPI-CMC、SPI-SA、SC-CMC和SC-SA，利用复合凝聚法对GCO进行微囊化。结果表明，在最 佳条件下(pH = 3.0、SPI: CMC = 5:1、SPI: SA = 3.5:1、SC: CMC = 5:1、SC: SA = 5:1)生产出的 GCO 微胶囊呈现出良好的静电相互作用。GCO微胶囊的平均直径和估计PDI分别为72.57-295.00μm和 1.47-2.02。此外，GCO微胶囊的封装效率(EE)介于61.47%和90.01% 之间。使用不同壁材制备的微胶囊具有较高的EE值，表明添加多糖可提高微胶囊的整体EE值(86.65%-90.01%)。采用FT-IR、XRD、SEM、OM和CLSM分析证实，壁材与GCO之间的相互作用以及所选的工艺和材料可成功封装GCO，并且具有良好的表面形态，GCO被很好地封装在微胶囊中。结合TG和DSC分析，GCO微胶囊在220℃以下具有良好的热稳定性，能更好地反映GCO微胶囊在储存过程中的质量变化。由于添加了多糖，蛋白质和多糖的不同组合比单一蛋白质表现出更有效的氧化稳定性。综上，这些结果为封装和稳定GCO并将其应用于食品工业提供了一种有效而安全的递送系统。
 

　　相关研究成果以“Microencapsulation of green coffee oil by complex coacervation of soy protein isolate, sodium casinate and polysaccharides: Physicochemical properties, structural characterization, and oxidation stability”发表于《International Journal of Biological Macromolecules》。中国热科院香饮所和新疆农业大学联合培养硕士研究生慕静怡为论文第一作者，香饮所胡荣锁助理研究员为论文共同第一作者，香饮所董文江研究员和新疆农业大学食品科学与药学学院张珍珍教授为论文共同通讯作者。该研究得到中国热科院热带农业青年英才“拔尖人才”项目、国家自然科学基金面上项目、云南省重大科技专项计划和中国热带农业科学院国家热带农业科学中心科技创新团队项目的资助。