本发明涉及食品加工领域，且特别涉及一种玛咖酵素微胶囊化产品及玛咖酵素的微胶囊化方法。
背景技术：
玛咖(lepidiummeyeniiwalp.)，又名玛卡。其属于独行菜属植物，含有蛋白质、碳水化合物、纤维和维生素等营养成分，此外，玛咖还含有多种其特有的活性物质，如玛咖黄酮类、玛咖多糖类和玛咖生物碱类。
玛咖酵素，一般是以玛咖等复合果蔬为原料，经纯种或复合菌种发酵后，再经过滤、浓缩、混合等后处理工艺，而获得的玛咖果蔬发酵类产品，其主要活性成分为玛咖酰胺、玛咖烯、玛咖多糖和玛咖总黄酮等。但上述活性物质对外界因素，如光、热、氧气、酸和碱等较为敏感。鉴于此，玛咖酵素产品需要一种技术，来保护玛咖酵素产品中的玛咖酰胺、玛咖烯和玛咖多糖等活性成分。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种玛咖酵素的微胶囊化方法，此方法采用二次包埋技术，过程简单，易操作，易掌控。能有效解决玛咖酵素中活性物质在加工过程中活性降低的情况，延长玛咖酵素的货架期。
本发明的另一目的在于提供一种玛咖酵素微胶囊化产品，其由上述玛咖酵素的微胶囊化方法制备而得。该玛咖酵素微胶囊化产品成本低、品质高，其所含的活性物质活力和稳定性均较高，且便于运输和保藏。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：
本发明提出一种玛咖酵素的微胶囊化方法，包括以下步骤：将含有玛咖酵素的物质作为微胶囊芯材，采用第一包埋壁材对微胶囊芯材进行第一次包埋，得到第一包埋物，采用第二包埋壁材对第一包埋物进行第二次包埋，得到玛咖酵素微胶囊化产品。
第一包埋壁材包括壳聚糖溶液和阿拉伯胶溶液，第二包埋壁材包括β-环糊精溶液和海藻糖溶液。
本发明还提出一种由上述方法制备而得的玛咖酵素微胶囊化产品，该产品包括第一包埋层和第二包埋层，第一包埋层由第一包埋壁材对微胶囊芯材包埋形成，第二包埋层由第二包埋壁材对第一包埋层包埋形成。其中，微胶囊芯材为含有玛咖酵素的物质，第一包埋壁材包括壳聚糖溶液和阿拉伯胶溶液，第二包埋壁材包括β-环糊精溶液和海藻糖溶液。
本发明较佳实施例中玛咖酵素的微胶囊化方法的有益效果是：对含有玛咖酵素的物质分别进行两次包埋，可避免玛咖酵素中的活性成分在加热、浓缩、杀菌和贮藏过程中活性降低。
第一包埋壁材中的壳聚糖溶液具有良好的生物相容性及成膜性，包裹性能较强，对环境安全无毒。且壳聚糖交联度越大，越易形成致密的网状结构，对玛咖酵素的包裹也越致密，缓释效果越好。阿拉伯胶具有良好的乳化特性和成膜性，可延长微胶囊产品的风味品质并防止其氧化。其不仅可配合壳聚糖提高第一包埋壁材对微胶囊芯材的包埋效果，此外，由于阿拉伯胶基本不产生热量，作为一种良好的水溶性膳食纤维，还能提高微胶囊化产品的安全性和对人体的健康性。
对第一包埋物进行第二次包埋，可进一步提高包埋效果，同时维持玛咖酵素中玛咖酰胺、玛咖烯和玛咖多糖的活力及稳定性。第二包埋壁材中的β-环糊精溶液，通常经范德华力将一些大小和形状合适的分子包含于环状结构中，形成第一包埋物外层的大分子，可达到较好的第二次包埋效果。海藻糖在人体内易被分解成葡萄糖，具有较好口感的甜味，与其它糖类相比，海藻糖能避免进食者血糖波动较大，从而在解决玛咖酵素中活性成分所具有的较浓苦味的同时，还能不对使进食者的身体造成负担。
因此，通过对含有玛咖酵素的物质进行微胶囊化处理，能有效解决玛咖酵素中活性物质在加工过程中活性降低的情况，延长玛咖酵素的货架期。并且上述微胶囊化处理过程简单，易操作，易掌控。此外，由上述微胶囊化方法制备而得的玛咖酵素微胶囊化产品，成本低、品质高，其所含的活性物质活力和稳定性均较高，且便于运输和保藏。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的玛咖酵素微胶囊化产品及其微胶囊化方法进行具体说明。
本发明实施例提供的玛咖酵素微胶囊化产品为了能在较长时间内有效保持玛咖酵素中有效成分的活性，优选对玛咖酵素进行了微胶囊化处理。
微胶囊技术(microencapsulation)是微量物质包裹在聚合物薄膜中的技术，也即是一种储存固体、液体、气体的微型包装技术，使被包裹物只有在特定条件下才会以控制速率释放出来。其原理是将某一目的物(芯材)用各种天然的或合成的高分子化合物连续薄膜(壁材)完全包覆起来，而对目的物原有的化学性质丝毫无损，然后逐渐地通过某些外部刺激或缓释作用使目的物的功能再次在外部呈现出来，或者依靠囊壁的屏蔽作用起到保护芯材的作用。
将含有玛咖酵素的物质作为微胶囊芯材，因玛咖酵素中同时具有玛咖酰胺、玛咖烯和玛咖多糖等活性成分，故本实施例中优选对含有玛咖酵素的物质进行两次包埋，以最大限度同时保护上述三种活性成分。
本实施例中的含有玛咖酵素的物质例如可以是纯玛咖的发酵产物，也可以是以玛咖为主要原料或次要原料，通过添加一定比例的水果、蔬菜、菌菇或植物根茎叶果实等中的至少一种物质，再经微生物发酵后得到的产物。为了使包埋效果较佳，本实施例中优选使微胶囊芯材占玛咖酵素微胶囊化产品重量的40-60％。
本实施例中的玛咖酵素微胶囊化产品例如可以包括第一包埋层和第二包埋层。具体地，采用第一包埋壁材对微胶囊芯材进行第一次包埋，形成第一包埋层，并得到第一包埋物。例如可将第一包埋壁材与微胶囊芯材混合后静置，得到第一包埋物。其中，第一包埋壁材例如可以包括壳聚糖溶液和阿拉伯胶溶液。
壳聚糖又称脱乙酰甲壳素，是由几丁质经脱乙酰作用而得。壳聚糖具有良好的生物相容性及成膜性，包裹性能较强，对环境安全无毒。因壳聚糖交联度越大，越易形成致密的网状结构，对玛咖酵素的包裹也越致密，缓释效果越好。但壳聚糖交联度过高，又会使包裹于其内部的玛咖酵素难以释放出来，故本实施例中优选将第一包埋壁材中的壳聚糖溶液所含的壳聚糖的含量控制在与微胶囊芯材重量比为5-10：100的范围内。
作为可选地，上述壳聚糖溶液可通过以下步骤得到：用食品级酸溶解壳聚糖，得到壳聚糖溶液。其中食品级酸例如可包括食品级柠檬酸和食品级醋酸中的至少一种，食品级酸的体积浓度例如可控制在1-2％的范围内，此体积浓度范围内的食品级酸能完全溶解壳聚糖，并将所用酸的体积减少到最低。为提高壳聚糖在酸中的溶解性，可于42-80℃的条件下，如42-80℃的水浴中对壳聚糖进行溶解。在溶解过程中，还可将壳聚糖与食品级酸一同置于600-1200r/min的条件下处理2-4h，从而使壳聚糖得以完全溶解。
阿拉伯胶，是从阿拉伯胶树和塞伊耳相思树中提取出的植物汁液制成的天然树胶，为一种复杂的糖蛋白与多糖混合物。组成阿拉伯胶的单体结构包括半乳糖、阿拉伯糖、鼠李糖与葡萄糖醛酸等物质。通常情况下，阿拉伯胶在水溶液中可溶解为浓厚无味的粘稠剂。其次，阿拉伯胶还具有良好的乳化特性和成膜性，可延长微胶囊产品的风味品质并防止其氧化。将其作为第一包埋壁材的组成成分之一，不仅可配合壳聚糖提高第一包埋壁材对微胶囊芯材的包埋效果，另外由于阿拉伯胶基本不产生热量，作为一种良好的水溶性膳食纤维，还能提高微胶囊化产品的安全性和对人体的健康性。作为可选地，本实施例中例如可将第一包埋壁材中的阿拉伯胶溶液所含的阿拉伯胶的量控制在与微胶囊芯材重量比为3-8：100的范围内。
作为可选地，上述阿拉伯胶溶液可通过以下步骤得到：将阿拉伯胶倒入70-90℃的水中溶解，得到阿拉伯胶溶液。为使阿拉伯胶在水中的溶解度更好，可将阿拉伯胶分批倒入水中，即从待溶解的阿拉伯胶中取一部分先倒入水中，待其充分溶解后，再从剩下的待溶解的阿拉伯胶中取一部分倒入已溶解了部分阿拉伯胶的水中，直至所有的待溶解的阿拉伯胶均完全溶解。为缩短阿拉伯胶在水中的溶解时间，可在其溶解过程中对其进行搅拌。
为了使第一包埋效果更佳，本实施例中的第一包埋壁材还可包括单甘酯。单甘酯又称二羟基丙基十八烷酸酯，其不溶于水，但可在强烈搅拌下分散于热水中形成乳浊液，其可作为乳化剂、表面活性剂和内外润滑剂。本实施例的第一包埋壁材中加入单甘酯可使第一包埋物更加润滑，以利于后续的第二次包埋，从而缩短第二次包埋的时间，提高包埋操作的效率。
较佳地，在第一次包埋过程中，将壳聚糖溶液、阿拉伯胶溶液和微胶囊芯材混合，得到预混合液。作为可选地，可先将壳聚糖溶液和阿拉伯胶溶液进行混合，然后再与微胶囊芯材混合，得到上述预混合液。然后按照重量比100：0.5-1向预混合液中加入单甘酯，搅拌后静置，得到第一包埋物。为了使单甘酯能与预混合液混合均匀，并使第一包埋壁材对微胶囊芯材的包埋效果达到最佳，上述搅拌过程例如可在3000-5000r/min的条件下进行。
进一步地，为避免搅拌后静置过程中出现包埋不均一的情况，优选在搅拌与静置之间还进行均质操作，即在40-60℃、10-35mpa的条件下均质0.5-1h。上述均质操作的参数均是根据第一包埋壁材成分和微胶囊芯材的性质而做的最优选择，可同时避免第一包埋壁材成分和微胶囊芯材中的活性成分受到破坏或变性。静置不低于1h后，得到第一包埋物。
然后，采用第二包埋壁材对第一包埋物进行第二次包埋，形成第二包埋层，并得到玛咖酵素微胶囊化产品。其中，第二包埋壁材例如可以包括β-环糊精溶液和海藻糖溶液。β-环糊精为环糊精聚糖转位酶作用于淀粉后经水解环合而成的产物。β-环糊精呈筒状结构，其两端与筒的外部为亲水性，筒的内部为疏水性，通常经范德华力将一些大小和形状合适的分子包含于环状结构中，形成微囊状包合物(即第一包埋物)外层的大分子。
作为可选地，上述β-环糊精溶液可通过以下步骤得到：将β-环糊精加入至50-60℃的水中溶解，得到β-环糊精溶液。较佳地，为使β-环糊精溶液对包埋有第一包埋壁材的第一包埋物具有较佳的包埋效果，本实施例中第二包埋壁材中的β-环糊精溶液中所含的β-环糊精与微胶囊芯材的重量比例如可以为7-15：100。
海藻糖又称漏芦糖，是由两个葡萄糖分子以1,1-糖苷键构成的非还原性糖，对多种生物活性物质均具有非特异性保护作用。且其来源广泛，价格适中。由于海藻糖用作微胶囊化产品的外层可形成稳定的非吸湿性保护层，且性质稳定，能在长期高温条件下保持第二包埋层内部所含物质的品质。因此，将其作为第二包埋壁材的成分之一，可以使玛咖酵素中所含的玛咖酰胺、玛咖烯、玛咖多糖和玛咖总黄酮等物质均能保持较高的活性。并且，海藻糖在人体内易被分解成葡萄糖，具有较好口感的甜味，与其它糖类相比，海藻糖能避免进食者血糖波动较大，从而在解决玛咖酵素中活性成分所具有的较浓苦味的同时，还能不对使进食者的身体造成负担。作为可选地，本实施例中的海藻糖与第一包埋物的重量比为1-3：100。
具体地，第二次包埋可包括以下步骤：将β-环糊精溶液、海藻糖与第一包埋物混合，于45-55℃、3000-5000r/min的条件下混合2-4h，冷却或干燥后得到玛咖酵素微胶囊化产品。其中，冷却可包括喷雾冷却和喷雾冷冻，干燥可包括喷雾干燥、冷冻干燥和真空干燥等。
值得说明的是，在具体微胶囊化制备过程中，可根据玛咖酵素中所含的具体活性成分进行适当调整，包括包埋壁材的种类、包埋壁材与微胶囊的比例以及包埋过程中的工艺参数等。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
将纯玛咖发酵产物作为微胶囊芯材。
用体积浓度为1％的食品级柠檬酸于42℃的水浴、600r/min的条件下溶解壳聚糖4h，得到壳聚糖溶液。将阿拉伯胶溶解于70℃的水中得到阿拉伯胶溶液。
将上述壳聚糖溶液、阿拉伯胶溶液与微胶囊芯材混合，并于3000r/min的条件下搅拌混合，静置1h后，形成第一包埋层，并得到第一包埋物。其中，壳聚糖溶液所含的壳聚糖与微胶囊芯材的重量比为5：100，阿拉伯胶溶液所含的阿拉伯胶与微胶囊芯材的重量比为3：100。
将β-环糊精溶解于50℃的水中，得到β-环糊精溶液。其中，β-环糊精溶液所含的β-环糊精与微胶囊芯材的重量比为7：100。
将上述β-环糊精溶液与第一包埋物混合，然后再加入与第一包埋物重量比为1：100的海藻糖，于45℃、3000r/min的条件下继续混合搅拌4h，喷雾冷却，形成第二包埋层，并得到含40％微胶囊芯材的玛咖酵素微胶囊化产品。
实施例2
将含有水果的玛咖发酵产物作为微胶囊芯材。
用体积浓度为2％的食品级醋酸于80℃的水浴、1200r/min的条件下溶解壳聚糖2h，得到壳聚糖溶液。
按阿拉伯胶与微胶囊芯材的重量比为8：100将所取的阿拉伯胶待溶解。从待溶解的阿拉伯胶中取一部分先倒入90℃的水中溶解，待该部分阿拉伯胶充分溶解后，再分批将剩下的阿拉伯胶倒入上述已溶解部分阿拉伯胶的水中，待所有阿拉伯胶溶解完后，得到阿拉伯胶溶液。
先将上述壳聚糖溶液与阿拉伯胶溶液混合后，再与微胶囊芯材混合，得到预混合液。然后按照重量比为100：0.5向预混合液中加入单甘脂，于5000r/min的条件下搅拌混合，然后于40℃、10mpa的条件下均质1h后，再静置2h，形成第一包埋层，并得到第一包埋物。其中，壳聚糖溶液所含的壳聚糖与微胶囊芯材的重量比为10：100。
将β-环糊精溶解于60℃的水中，得到β-环糊精溶液。其中，β-环糊精溶液所含的β-环糊精与微胶囊芯材的重量比为15：100。
将上述β-环糊精溶液与第一包埋物混合，然后再加入与第一包埋物重量比为3：100的海藻糖，于55℃、5000r/min的条件下继续混合搅拌2h，喷雾冷冻，形成第二包埋层，并得到含60％微胶囊芯材的玛咖酵素微胶囊化产品。
实施例3
将含有蔬菜的玛咖发酵产物作为微胶囊芯材。
用体积浓度为1.5％的食品级柠檬酸与食品级醋酸混合物于61℃的水浴、900r/min的条件下溶解壳聚糖3h，得到壳聚糖溶液。
按阿拉伯胶与微胶囊芯材的重量比为5.5：100将所取的阿拉伯胶待溶解。从待溶解的阿拉伯胶中取一部分先倒入80℃的水中溶解，待该部分阿拉伯胶充分溶解后，再分批将剩下的阿拉伯胶倒入上述已溶解部分阿拉伯胶的水中，待所有阿拉伯胶溶解完后，得到阿拉伯胶溶液。
先将上述壳聚糖溶液与阿拉伯胶溶液混合后，再与微胶囊芯材混合，得到预混合液。然后按照重量比为100：1向预混合液中加入单甘脂，于4000r/min的条件下搅拌混合，然后于60℃、35mpa的条件下均质0.5h后，再静置1.5h，形成第一包埋层，并得到第一包埋物。其中，壳聚糖溶液所含的壳聚糖与微胶囊芯材的重量比为7.5：100。
将β-环糊精溶解于55℃的水中，得到β-环糊精溶液。其中，β-环糊精溶液所含的β-环糊精与微胶囊芯材的重量比为11：100。
将上述β-环糊精溶液与第一包埋物混合，然后再加入与第一包埋物重量比为2：100的海藻糖，于50℃、4000r/min的条件下继续混合搅拌3h，喷雾干燥，形成第二包埋层，并得到含50％微胶囊芯材的玛咖酵素微胶囊化产品。
实施例4
将含有菌菇的玛咖发酵产物作为微胶囊芯材。
用体积浓度为1.8％的食品级柠檬酸与食品级醋酸混合物于50℃的水浴、750r/min的条件下溶解壳聚糖3.5h，得到壳聚糖溶液。
按阿拉伯胶与微胶囊芯材的重量比为4.5：100将所取的阿拉伯胶待溶解。从待溶解的阿拉伯胶中取一部分先倒入75℃的水中溶解，待该部分阿拉伯胶充分溶解后，再分批将剩下的阿拉伯胶倒入上述已溶解部分阿拉伯胶的水中，待所有阿拉伯胶溶解完后，得到阿拉伯胶溶液。
先将上述壳聚糖溶液与阿拉伯胶溶液混合后，再与微胶囊芯材混合，得到预混合液。然后按照重量比为100：0.75向预混合液中加入单甘脂，于3500r/min的条件下搅拌混合，然后于45℃、15mpa的条件下均质0.75h后，再静置3h，形成第一包埋层，并得到第一包埋物。其中，壳聚糖溶液所含的壳聚糖与微胶囊芯材的重量比为6.25：100。
将β-环糊精溶解于52.5℃的水中，得到β-环糊精溶液。其中，β-环糊精溶液所含的β-环糊精与微胶囊芯材的重量比为8.5：100。
将上述β-环糊精溶液与第一包埋物混合，然后再加入与第一包埋物重量比为1.5：100的海藻糖，于47.5℃、3500r/min的条件下继续混合搅拌2.5h，冷冻干燥，形成第二包埋层，并得到含45％微胶囊芯材的玛咖酵素微胶囊化产品。
实施例5
将含有植物叶片的玛咖发酵产物作为微胶囊芯材。
用体积浓度为1.4％的食品级柠檬酸与食品级醋酸混合物于60℃的水浴、1050r/min的条件下溶解壳聚糖2.5min，得到壳聚糖溶液。
按阿拉伯胶与微胶囊芯材的重量比为6.5：100将所取的阿拉伯胶待溶解。从待溶解的阿拉伯胶中取一部分先倒入85℃的水中溶解，待该部分阿拉伯胶充分溶解后，再分批将剩下的阿拉伯胶倒入上述已溶解部分阿拉伯胶的水中，待所有阿拉伯胶溶解完后，得到阿拉伯胶溶液。
先将上述壳聚糖溶液与阿拉伯胶溶液混合后，再与微胶囊芯材混合，得到预混合液。然后按照重量比为100：0.9向预混合液中加入单甘脂，于4500r/min的条件下搅拌混合，然后于55℃、28mpa的条件下均质0.6h后，再静置1h，形成第一包埋层，并得到第一包埋物。其中，壳聚糖溶液所含的壳聚糖与微胶囊芯材的重量比为8.5：100。
将β-环糊精溶解于57.5℃的水中，得到β-环糊精溶液。其中，β-环糊精溶液所含的β-环糊精与微胶囊芯材的重量比为12.5：100。
将上述β-环糊精溶液与第一包埋物混合，然后再加入与第一包埋物重量比为2.5：100的海藻糖，于52.5℃、4500r/min的条件下继续混合搅拌3.5h，真空干燥，形成第二包埋层，并得到含55％微胶囊芯材的玛咖酵素微胶囊化产品。
试验例
重复实施上述实施例1-5，得到足够多的玛咖酵素微胶囊化产品，并以按上述各实施例所得的玛咖酵素微胶囊化产品分别作为试验组1-5。设置分别与试验组1-5对应的对照组1-5，对照组即为未经微胶囊化处理过的玛咖发酵产物。分别比较试验组与对照组中的玛咖发酵产品在25℃的条件下贮藏半年后，其所含的玛咖酰胺、玛咖烯和玛咖多糖的活性(以占玛咖原料中玛咖酰胺、玛咖烯和玛咖多糖的活性的百分数计)，结果如表1所示。
表1贮藏半年后玛咖酰胺、玛咖烯和玛咖多糖的活性(％)
由表1可以看出，在贮藏半年后，经本发明实施例的包埋处理后所得的玛咖酵素微胶囊化产品较未经微胶囊化处理的玛咖发酵产品所含的玛咖酰胺、玛咖烯和玛咖多糖的活性均更高。说明本实施例对玛咖酵素进行微胶囊化处理的方法的确能较有效地将玛咖酵素中玛咖酰胺、玛咖烯和玛咖多糖等物质的活性同时保持在较高水平。
综上所述，经本发明实施例对玛咖发酵产品中的敏感活性物质，如玛咖酰胺、玛咖烯和玛咖多糖进行两次包埋，避免了玛咖酵素在加热、浓缩、杀菌和贮藏中发生活性成分活性降低等不利情况，最大限度同时保持了玛咖酵素产品原有的不同类型的功能性成分以及色泽与风味，提高了产品品质并有效延长了其货架期，且解决了玛咖酵素中活性成分所具有的苦味过重的问题。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。