本发明涉及食品加工领域，且特别涉及一种仙人掌酵素微胶囊化产品及仙人掌酵素的微胶囊化方法。
背景技术：
：仙人掌(opuntia)，又名仙巴掌、霸王树、玉芙蓉、风尾勒、观音掌等，属仙人掌科仙人掌属肉质植物。但并不是所有的仙人掌都可以食用，可以食用的仙人掌有十几种，主要的是墨西哥米邦塔仙人掌、金字塔仙人掌等。仙人掌中富含超氧化歧化酶(sod)、黄酮类、多糖类、生物碱、甾醇类、有机酸类等多种营养成分。仙人掌酵素，一般是以仙人掌等复合果蔬为原料，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，而获得的仙人掌果蔬发酵类产品，其主要活性成分为sod、黄酮类、多糖类物质。但上述3种有效成分对外界因素(光、热、氧气、酸、碱等)都存在活性不稳定性，如：仙人掌sod在60℃以下稳定性较好，60-90℃时sod活性急速下降，同时存在sod分子量较大、半衰期短、且易被胃蛋白酶分解等问题；仙人掌黄酮在ph为6.0左右时较稳定，温度超过50℃时稳定性较差，光照会使类黄酮稳定性降低；仙人掌多糖在70℃下热稳定性较好，超过70℃时稳定性会显著下降。鉴于以上，仙人掌酵素产品需要一种技术，来保护仙人掌酵素产品中的活性成分。目前仙人掌活性物质的微囊化中，sod微囊化技术有报道，但包埋配方单一，仅仅用了环糊精包埋，或者应用脂质体包埋技术，但可能存在乙醚等有机溶剂残留等问题，不适宜应用到食品加工领域，且工艺都很复杂，不适宜生产；仙人掌多糖的微胶囊化采用了复乳溶剂蒸发法，且也含有二氯甲烷等试剂，对于现在的最求的食品安全角度讲不适宜，且工艺复杂不适宜应用到工业生产中。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种仙人掌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。能有效解决仙人掌酵素中活性物质在加工过程中活性降低的情况，延长仙人掌酵素的货架期。本发明的另一目的在于提供一种仙人掌酵素微胶囊化产品，其由上述仙人掌酵素的微胶囊化方法制备而得。该仙人掌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：本发明提出一种仙人掌酵素的微胶囊化方法，包括以下步骤：将仙人掌酵素作为微胶囊芯材，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，得到仙人掌酵素微胶囊化产品。第一包埋壁材包括壳聚糖溶液和瓜尔豆胶溶液；第二包埋壁材包括β-环糊精溶液。本发明还提出一种由上述方法制备而得的仙人掌酵素微胶囊化产品，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，微胶囊芯材为含有仙人掌酵素的物质，第一包埋壁材包括壳聚糖溶液和瓜尔豆胶溶液；第二包埋壁材包括β-环糊精溶液。该产品中有效成分含量较高、保持时间较久，且无需低温冷藏。本发明较佳实施例中仙人掌酵素的微胶囊化方法的有益效果是：对含有仙人掌酵素的物质分别进行两次包埋，可避免仙人掌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，对仙人掌酵素的包裹也越致密，缓释效果越好。第一包埋壁材中的瓜尔豆胶能分散在热水或冷水中形成粘稠液，且在较低质量分数下呈现出较高的粘度。并且瓜尔豆胶的价格较为低廉，将其作为第一包埋壁材的组成成分之一，可降低仙人掌酵素微胶囊化产品的制备成本。对第一包埋物进行第二次包埋，可进一步提高包埋效果，同时维持仙人掌酵素中sod、黄酮和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。因此，通过对含有仙人掌酵素的物质进行微胶囊化处理，能有效解决仙人掌酵素中活性物质在加工过程中活性降低的情况，延长仙人掌酵素的货架期。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仙人掌酵素微胶囊化产品，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仙人掌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仙人掌酵素微胶囊化产品为了能在较长时间内有效保持仙人掌酵素中有效成分的活性，优选对仙人掌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。将含有仙人掌酵素的物质作为微胶囊芯材，因仙人掌酵素中同时具有sod酶、黄酮和多糖类活性成分，故本实施例中优选对含有仙人掌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。本实施例中的含有仙人掌酵素的物质例如可以是纯仙人掌的发酵产物，也可以是以仙人掌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仙人掌酵素微胶囊化产品重量的40-70％。本实施例中的仙人掌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加入微胶囊芯材中，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瓜尔豆胶溶液。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，对仙人掌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仙人掌酵素难以释放出来，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4-12:100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45-85℃的条件下，如45-85℃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500-1000r/min的条件下处理2-4min，从而使壳聚糖得以完全溶解。瓜尔豆胶又称古耳胶、瓜尔胶或胍胶，是从豆科植物瓜尔豆的胚乳中提取出的一种非离子型半乳甘露聚糖。瓜尔豆胶能分散在热水或冷水中形成粘稠液，且在较低质量分数下呈现出较高的粘度。又因其价格低廉，将其作为第一包埋壁材的组成成分之一，可降低仙人掌酵素微胶囊化产品的制备成本。较佳地，为使其与壳聚糖溶液对微胶囊芯材所起到的包埋效果最佳，本实施例中例如可将第一包埋壁材中的瓜尔豆胶溶液所含的瓜尔豆胶的量控制在与微胶囊芯材重量比为2-5:100的范围内。作为可选地，上述瓜尔豆胶溶液可通过以下步骤得到：将瓜尔豆胶倒入70-90℃的水中溶解，得到瓜尔豆胶溶液。为使瓜尔豆胶在水中的溶解度更好，可将瓜尔豆胶分批倒入水中，即从待溶解的瓜尔豆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瓜尔豆胶中取一部分倒入已溶解了部分瓜尔豆胶的水中，直至所有的待溶解的瓜尔豆胶均完全溶解。为缩短瓜尔豆胶在水中的溶解时间，可在其溶解过程中对其进行搅拌。较佳地，在第一次包埋过程中，可先将壳聚糖溶液和瓜尔豆胶溶液进行混合，得到第一包埋壁材混合液，然后按体积比1:1-3将第一包埋壁材混合液加入至微胶囊芯材中。因仙人掌中的sod成分在60℃以下稳定性较好，70-90℃时活性急速下降；仙人掌中黄酮类成分在温度超过50℃的条件下稳定性较差；仙人掌中多糖类物质在70℃下热稳定性较好，超过70℃时稳定性会显著下降，故本实施例中将第一次包埋过程的温度控制在50℃以下；又因温度过低也会影响壳聚糖与瓜尔豆胶对微胶囊芯材的包埋效果，故本实施例汇中优选将第一包埋壁材加入至微胶囊芯材后，于45-50℃、2000-3000r/min的条件下搅拌2-4h，静置后得到第一包埋物，以确保能同时将sod、黄酮和多糖的活性维持在较高水平。并且，静置时间优选为不少于1h，以避免静置时间过短，第一包埋壁材还未将微胶囊芯材充分包埋。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，并得到仙人掌酵素微胶囊化产品。其中，第二包埋壁材例如可以包括β-环糊精溶液。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5-15:100。具体地，第二次包埋可包括以下步骤：将β-环糊精溶液加入至第一包埋物中，于45-50℃、2000-3000r/min的条件下混合2-4h，冷却或干燥后得到仙人掌酵素微胶囊化产品。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，可根据仙人掌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将纯仙人掌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45℃的水浴、500r/min的条件下溶解壳聚糖4min，得到壳聚糖溶液。将瓜尔豆胶倒入70℃的水中溶解，得到瓜尔豆胶溶液。先将上述壳聚糖溶液于45℃、2000r/min的条件下与微胶囊芯材搅拌混合2h，然后再加入瓜尔豆胶溶液继续搅拌混合2h，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4:100，瓜尔豆胶溶液所含的瓜尔豆胶与微胶囊芯材的重量比为2:100。将β-环糊精溶解于50℃的水中，得到作为第二包埋壁材的β-环糊精溶液。并使β-环糊精与微胶囊芯材的重量比为5:100。将上述β-环糊精溶液加入至第一包埋物中，于45℃、2000r/min的条件下混合搅拌4h后，喷雾冷却，形成第二包埋层，并得到含40％微胶囊芯材的仙人掌酵素微胶囊化产品。实施例2将含有水果的仙人掌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85℃的水浴、1000r/min的条件下溶解壳聚糖2min，得到壳聚糖溶液。按瓜尔豆胶与微胶囊芯材的重量比为5:100将所取的瓜尔豆胶待溶解。从待溶解的瓜尔豆胶中取一部分先倒入90℃的水中溶解，待该部分瓜尔豆胶充分溶解后，再分批将剩下的瓜尔豆胶倒入上述已溶解部分瓜尔豆胶的水中，待所有瓜尔豆胶溶解完后，得到瓜尔豆胶溶液。将上述壳聚糖溶液与瓜尔豆胶溶液混合，得到第一包埋壁材混合液。并使壳聚糖溶液所含的壳聚糖与微胶囊芯材的重量比为12:100。按体积比为1:1将第一包埋壁材混合液加入至微胶囊芯材中，并于50℃、3000r/min的条件下搅拌混合2h，静置2h后，形成第一包埋层，并得到第一包埋物。将β-环糊精溶解于60℃的水中，得到β-环糊精溶液。将含有β-环糊精溶液的第二包埋壁材加入至第一包埋物中，并使第二包埋壁材中的β-环糊精溶液所含的β-环糊精与微胶囊芯材重量比为15:100。于50℃、3000r/min的条件下混合搅拌2h后，喷雾冷冻，形成第二包埋层，并得到含70％微胶囊芯材的仙人掌酵素微胶囊化产品。实施例3将含有蔬菜的仙人掌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65℃的水浴、750r/min的条件下溶解壳聚糖3min，得到壳聚糖溶液。按瓜尔豆胶与微胶囊芯材的重量比为3.5:100将所取的瓜尔豆胶待溶解。从待溶解的瓜尔豆胶中取一部分先倒入80℃的水中溶解，待该部分瓜尔豆胶充分溶解后，再分批将剩下的瓜尔豆胶倒入上述已溶解部分瓜尔豆胶的水中，待所有瓜尔豆胶溶解完后，得到瓜尔豆胶溶液。将上述壳聚糖溶液与瓜尔豆胶溶液混合，得到第一包埋壁材混合液。并使壳聚糖溶液所含的壳聚糖与微胶囊芯材的重量比为8:100。按体积比为1:3将第一包埋壁材混合液加入至微胶囊芯材中，并于47.5℃、2500r/min的条件下搅拌混合3h，静置1.5h后，形成第一包埋层，并得到第一包埋物。将β-环糊精溶解于55℃的水中，得到β-环糊精溶液。将含有β-环糊精溶液的第二包埋壁材加入至第一包埋物中，并使第二包埋壁材中的β-环糊精溶液所含的β-环糊精与微胶囊芯材重量比为10:100。于47.5℃、2500r/min的条件下混合搅拌3h后，喷雾干燥，形成第二包埋层，并得到含55％微胶囊芯材的仙人掌酵素微胶囊化产品。实施例4将含有菌菇的仙人掌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55℃的水浴、625r/min的条件下溶解壳聚糖3.5min，得到壳聚糖溶液。按瓜尔豆胶与微胶囊芯材的重量比为3:100将所取的瓜尔豆胶待溶解。从待溶解的瓜尔豆胶中取一部分先倒入75℃的水中溶解，待该部分瓜尔豆胶充分溶解后，再分批将剩下的瓜尔豆胶倒入上述已溶解部分瓜尔豆胶的水中，待所有瓜尔豆胶溶解完后，得到瓜尔豆胶溶液。将上述壳聚糖溶液与瓜尔豆胶溶液混合，得到第一包埋壁材混合液。并使壳聚糖溶液所含的壳聚糖与微胶囊芯材的重量比为6:100。按体积比为1:2将第一包埋壁材混合液加入至微胶囊芯材中，并于46℃、2250r/min的条件下搅拌混合2.5h，静置2.5h后，形成第一包埋层，并得到第一包埋物。将β-环糊精溶解于52.5℃的水中，得到β-环糊精溶液。将含有β-环糊精溶液的第二包埋壁材加入至第一包埋物中，并使第二包埋壁材中的β-环糊精溶液所含的β-环糊精与微胶囊芯材重量比为7.5:100。于46℃、2250r/min的条件下混合搅拌2.5h后，冷冻干燥，形成第二包埋层，并得到含45％微胶囊芯材的仙人掌酵素微胶囊化产品。实施例5将含有植物叶片的仙人掌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75℃的水浴、825r/min的条件下溶解壳聚糖2.5min，得到壳聚糖溶液。按瓜尔豆胶与微胶囊芯材的重量比为4:100将所取的瓜尔豆胶待溶解。从待溶解的瓜尔豆胶中取一部分先倒入85℃的水中溶解，待该部分瓜尔豆胶充分溶解后，再分批将剩下的瓜尔豆胶倒入上述已溶解部分瓜尔豆胶的水中，待所有瓜尔豆胶溶解完后，得到瓜尔豆胶溶液。将上述壳聚糖溶液与瓜尔豆胶溶液混合，得到第一包埋壁材混合液。并使壳聚糖溶液所含的壳聚糖与微胶囊芯材的重量比为10:100。按体积比为1:2.5将第一包埋壁材混合液加入至微胶囊芯材中，并于48℃、2750r/min的条件下搅拌混合3.5h，静置3h后，形成第一包埋层，并得到第一包埋物。将β-环糊精溶解于57.5℃的水中，得到β-环糊精溶液。将含有β-环糊精溶液的第二包埋壁材加入至第一包埋物中，并使第二包埋壁材中的β-环糊精溶液所含的β-环糊精与微胶囊芯材重量比为12.5:100。于48℃、2750r/min的条件下混合搅拌3.5h后，真空干燥，形成第二包埋层，并得到含65％微胶囊芯材的仙人掌酵素微胶囊化产品。试验例重复实施上述实施例1-5，得到足够多的仙人掌酵素微胶囊化产品，并以按上述各实施例所得的仙人掌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仙人掌发酵产物中。分别比较试验组与对照组中的仙人掌发酵产品在25℃的条件下贮藏半年后，其所含的sod、黄酮和多糖的活性(以占仙人掌原料中sod、黄酮和多糖的活性的百分数计)，结果如表1所示。表1贮藏半年后的仙人掌发酵产品中sod、黄酮和多糖的活性(％)sod黄酮多糖试验组1757282对照组1454870试验组2797586对照组2455371试验组3837988对照组3475973试验组4858488对照组4486272试验组5858590对照组5506575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仙人掌酵素微胶囊化产品较未经微胶囊化处理的仙人掌发酵产品所含的sod、黄酮和多糖物质的活性均更高。说明本实施例对仙人掌酵素进行微胶囊化处理的方法的确能较有效地将仙人掌酵素中sod、黄酮和多糖物质的活性同时保持在较高水平。综上所述，经本发明实施例对仙人掌发酵产品中的敏感活性物质，如sod、黄酮和多糖进行两次包埋，避免了仙人掌酵素在加热、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仙人掌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。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。当前第1页12