本发明具体涉及一种γ-谷维素包埋液及制备方法和速溶奶粉及制备方法。
背景技术：
γ-谷维素（γ-oryzanol）是一类脂溶性维生素，在米糠中的含量很高，故又称为米糠素，其主体为环木菠萝醇类，是由阿魏酸酯混合而成的一种天然、无毒、无刺激、无副作用的化合物。其中，24-亚甲基环木菠萝醇阿魏酸酯约占35%，环木菠萝烯醇阿魏酸酯约占30%，甾醇类阿魏酸酯约占18%；其外观是呈白色至淡黄色的结晶粉末，有特异香味，且溶解于苯、二氯乙烯、氯仿、乙醚、丙酮、石油醚、己烷、庚烷、甲醇、乙醇及各种植物油中，不溶于水。γ-谷维素是天然抗氧化剂，对人体健康的影响主要表现在：降血脂、降血糖、预防动脉粥样硬化，减少胆固醇吸收、清除自由基、抗氧化、调节中枢及心脏自主神经、抑制某些癌细胞生长等。
目前，γ-谷维素可以添加到奶粉、米粉、果汁等多种食品中，特别是γ-谷维素常常作为常规添加的营养强化剂添加到婴幼儿食品中。γ-谷维素的添加方式主要有两种：干法工艺和湿法工艺：
（1）干法工艺是在食品粉剂的基础上通过干混工艺，添加各种粉末状的营养元素，包括以微胶囊形式包埋的γ-谷维素胶囊粉剂产品，最后灌装成食品粉剂成品。但这种工艺会造成各种营养成分混合不均匀，从而导致营养不均衡；
（2）湿法工艺是将γ-谷维素直接添加到罐装的液体或糊状食品中，与其它配料混合均匀。但由于γ-谷维素含量很低，很难将其混合均匀。特别是将γ-谷维素混入奶液时，由于奶液中的蛋白质在高压下很容易变性，奶液的均质压力一般在20mpa以下，同时奶液中的乳化剂含量也非常低，在这种情况下，γ-谷维素并不能被稳定的分散，在后续的加工过程中很容易出现γ-谷维素上浮或团聚现象，从而影响奶粉的品质。
因此，亟待找到一种稳定性强，分布均匀，不易被氧化用于添加到各种食品中的γ-谷维素包埋液及制备方法，以及γ-谷维素损失率小，散布均匀，过氧化值低，吸湿性弱，颗粒比表面积大，速溶效果好的含有这种γ-谷维素包埋液的速溶奶粉及制备方法。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种包埋率高，稳定性强，分布均匀，不易被氧化的γ-谷维素包埋液。
本发明进一步要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种制备方法简单、成本低，适宜于工业化生产的γ-谷维素包埋液的制备方法。
本发明更进一步要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种γ-谷维素含量高、损失小，活化能高，热稳定性强，粒径较小，颗粒比表面积大，散布均匀，速溶效果好，感官品质俱佳的速溶奶粉。
本发明再进一步要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种制备方法简单、成本低，适宜于工业化生产的速溶奶粉的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种γ-谷维素包埋液，主要由γ-谷维素水溶液与壁材料液以质量比1:0.5～1.5（更优选1:1.0～1.4）均质而成；所述γ-谷维素水溶液由γ-谷维素、抗氧化剂与水混合而成；所述壁材料液由壁材与水均质而成。γ-谷维素与壁材的结合对于降低γ-谷维素的损失率、增加分散效果等有显著的作用，若壁材比例过高，则黏度过大，不利于均质和喷雾干燥；若壁材比例过低，则黏度过小，乳化稳定性差。
优选地，所述γ-谷维素、抗氧化剂与水的质量比为0.04～0.06:0.04～0.06:1。
优选地，所述壁材与水的质量比为0.10～0.50:1。
优选地，所述抗氧化剂为抗坏血酸棕榈酸酯、二丁基羟基甲苯或特丁基对苯二酚等中的一种或几种。
优选地，所述壁材为乳清蛋白、大豆分离蛋白、糊精、麦芽糊精或可溶性淀粉等中的一种或几种。更优选，所述壁材为糊精、麦芽糊精和可溶性淀粉的质量比为1:0.8～0.9:0.7～0.8的混合物或乳清蛋白和大豆分离蛋白的质量比为1.0～2.5:1的混合物。若用壳聚糖做壁材，那么在高温喷雾干燥阶段，容易发生美拉得反应，造成颗粒表面颜色暗，影响产品感官品质，而用乳清蛋白、大豆分离蛋白等壁材所形成的乳化液的稳定性、包埋率、成膜性均高于其它壁材，比较适合做γ-谷维素的包埋壁材。
优选地，所述γ-谷维素水溶液的制备方法为：将γ-谷维素和一部分抗氧化剂在惰性气氛下混合，然后加入水中，加热升温后，再加入剩余部分抗氧化剂，保温搅拌，降温后，继续保温搅拌，调节溶液的ph值至酸性，即成。将γ-谷维素以微胶囊的形式包裹起来，在乳化液中具有很好的稳定性，且均匀分布，降低了后续加工过程中γ-谷维素的损失率。
优选地，所述惰性气氛为氮气、氩气或氦气中的一种或几种。所述惰性气氛为纯度≥99.9%的高纯气体。
优选地，所述先后加入的抗氧化剂的质量比为0.5～1.5:1。前期抗氧化剂难以充分溶解，后期通过加热可以使抗氧化剂完全溶解，但若前期就用热水溶解γ-谷维素，容易引起γ-谷维素的热损失，而经过γ-谷维素与部分抗氧化剂络合后，可形成稳定的络合状态，热稳定性更高，再进一步加入剩余部分抗氧化剂进行络合后，可充分使γ-谷维素络合抗氧化剂，对后期加工中的γ-谷维素形成足够的保障。
优选地，所述加热升温至70～100℃。若加热温度过高，则抗氧化剂损失率高；若加热温度过低，则γ-谷维素与抗氧化剂复合效率低。
优选地，所述保温搅拌的温度为70～100℃，搅拌的速度为15～30r/min，时间为2～6min。通过保温搅拌能加速γ-谷维素和抗氧化剂的复合，平均复合率可高达91.5%。
优选地，所述降温至40～50℃。低温控制，温度过低，复合后的水溶液会出现抗氧化剂的析出。
优选地，所述降温后，继续保温搅拌的温度为40～50℃，搅拌速度为15～30r/min，时间为15～30min。降温后继续保温搅拌，可防止抗氧化剂的长时间高温过度氧化，又能进一步巩固γ-谷维素和抗氧化剂的复合效果。
优选地，所述调节溶液的ph值至4.0～7.0。ph调至酸性区间，是因为添加的抗氧化剂、γ-谷维素，及后续加入的壁材料液均为酸性，复合后酸性ph值可以保证γ-谷维素水溶液的活性，为进一步加入壁材料液提供酸性环境。
优选地，所述壁材料液的制备方法为：将壁材加入水中，均质，即成。
优选地，所述均质的压力为20～30mpa，时间为5～10min。在所述均质条件下，均质压力高，挤出速率高，挤出时不易形成团聚颗粒。
本发明进一步解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种γ-谷维素包埋液的制备方法，将加热后的γ-谷维素水溶液与壁材料液混合，均质，即成。
优选地，所述加热后的温度为40～80℃。再次加热预处理是为了恢复γ-谷维素的鳌合活性，提高抗氧化剂、γ-谷维素与壁材料液的鳌合活性。
优选地，所述均质的压力为20～30mpa，时间为10～20min。在所述均质条件下，γ-谷维素水溶液与壁材料液的混合溶液形成乳浊液，壁材料包裹γ-谷维素及抗氧剂的复合物，形成悬浮物，该悬浮物颗粒共分为三层，最内层为γ-谷维素及抗氧剂的复合物，中层为壁材料液，最外层为水溶液，在该均质条件下，均质压力高，挤出速率高，挤出时不易形成团聚颗粒。
本发明更进一步解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种速溶奶粉，主要由奶液与所述γ-谷维素包埋液以质量比2～5:1制成。
优选地，所述奶液为蛋白质的质量含量为2.5～3.5%的新鲜牛奶、羊奶等，或由配方奶粉加水调配至蛋白质的质量含量为2.5～3.5%。
本发明再进一步解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种速溶奶粉的制备方法，将奶液与所述γ-谷维素包埋液混合均质，杀菌，浓缩，喷雾干燥，冷冻后，密封进行球磨超微粉碎，即成。
优选地，所述均质的压力为20～30mpa，时间为15～30min。在所述均质条件下，包埋液可被奶蛋白中的大分子酪蛋白包裹，形成悬浮物，悬浮于乳液中，此时，该悬浮物共分为三层，最内层为γ-谷维素及抗氧剂的复合物，中层为壁材料液及酪蛋白，最外层为水溶液，在该均质条件下，均质压力高，挤出速率高，挤出时不易形成团聚颗粒。
优选地，所述杀菌的温度为70～80℃，时间为15～20min。
优选地，所述浓缩的温度为30～40℃，压力为60～70pa，浓缩至总质量的20～30%。
优选地，所述喷雾干燥的进料速度为5～10kg/h，进风口温度为220～250℃，出风口温度为100～120℃，风速为3.5～4.0m3/min。
优选地，所述冷冻的温度为-10～-20℃，时间为30～40min。经喷雾干燥形成的乳粉颗粒，比表面积增大易氧化，经过冷冻干燥可降低乳粉氧化几率，同时可促进乳粉进一步冷冻脱水。若冷冻干燥的温度过低或时间过长，均会造成乳粉冷害，且过度脱水，主要是结合水的脱失，还会造成γ-谷维素等物质的损失。
优选地，所述球磨超微粉碎的进料速度为10～20kg/h，温度为-10～-20℃，球磨超微粉碎至平均粒径为10～20μm。通过球墨超微粉技术处理奶粉，引起奶粉颗粒质构的改变，散布均匀，过氧化值低，吸湿性弱，在货架期内，γ-谷维素不易出现氧化而影响品质，同时，颗粒的比表面积大，速溶效果显著增加。若球磨超微粉进料速度过快，则容易导致乳粉颗粒的团聚，超微粉碎效果差，若超微粉碎过程中温度过高，则会导致有效物质的高温氧化。
本发明的有益效果如下：
（1）本发明γ-谷维素包埋液包埋率高，稳定性强，分布均匀，不易被氧化；
（2）本发明速溶奶粉γ-谷维素含量高、热敏性损失小，活化能高，热稳定性强，粒径较小，颗粒比表面积大，散布均匀，通过增加富含γ-谷维素奶粉的溶解性能，从而调控γ-谷维素奶粉富集γ-谷维素的能力，奶粉速溶效果好，且感官品质俱佳；
（3）本发明方法简单、成本低，适宜于工业化生产，既解决了干法工艺中γ-谷维素含量低且分布不均匀的问题，又能避免湿法工艺中γ-谷维素及脂类物质再次被氧化的缺陷。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明实施例所使用的新鲜牛奶均购于内蒙古伊利实业集团股份有限公司，蛋白质的质量含量为3.0%；本发明实施例所使用的高纯氮气和氩气的纯度≥99.9%；本发明实施例所使用的原料及添加剂均为食品级，如无特殊说明，均通过常规商业途径获得。
本发明实施例中奶粉的平均粒径用nikonni-u正置荧光微分干涉显微镜进行检测。
一种γ-谷维素包埋液实施例1
由1.1kgγ-谷维素水溶液与1.26kg壁材料液均质而成；所述γ-谷维素水溶液由50gγ-谷维素、50g抗坏血酸棕榈酸酯与1kg水混合而成；所述壁材料液由100g糊精，80g麦芽糊精，80g可溶性淀粉与1kg水均质而成。
所述γ-谷维素水溶液的制备方法为：将50gγ-谷维素和25g抗坏血酸棕榈酸酯在高纯氮气气氛下混合，然后加入1kg水中，加热升温至80℃后，再加入25g抗坏血酸棕榈酸酯，在80℃，搅拌的速度为20r/min下，保温搅拌3min，降温至50℃后，继续在50℃，搅拌的速度为20r/min下，保温搅拌25min，调节溶液的ph值至5.0，得γ-谷维素水溶液1。
所述壁材料液的制备方法为：将100g糊精、80g麦芽糊精和80g可溶性淀粉加入1kg水中，在25mpa下，均质5min，得壁材料液1。
一种γ-谷维素包埋液的制备方法实施例1
将加热后的温度为60℃的1.1kgγ-谷维素水溶液1与1.26kg壁材料液1混合，在25mpa下，均质10min，得γ-谷维素包埋液1。
对本发明实施例所得γ-谷维素包埋液的包埋率进行检测，检测方法为：取1gγ-谷维素包埋液溶于50ml乙醇中，用0.25μm滤膜抽滤，滤液为未包埋γ-谷维素的溶液，含有γ-谷维素的质量为x，滤渣通过乙醇超声辅助浸提，得包埋γ-谷维素的溶液，含有γ-谷维素的质量为y，采用高效液相色谱法（外标胆固醇阿魏酸盐，zipax-bop色谱柱，二乙基乙醚(85/15)，315nm）分别测定x和y，包埋率=y/x+y。
经检测，本发明实施例所得γ-谷维素包埋液的包埋率为41.18%。
一种速溶奶粉实施例1
由7.5kg新鲜牛奶与2.36kgγ-谷维素包埋液1制成。
一种速溶奶粉的制备方法实施例1
将7.5kg新鲜牛奶与2.36kgγ-谷维素包埋液1，在25mpa下，混合均质15min，在75℃，杀菌20min，在35℃，65pa下，浓缩至总质量的25%，然后，在进料速度为8kg/h，进风口温度为230℃，出风口温度为110℃，风速为3.8m3/min下，喷雾干燥，在-15℃下，冷冻35min后，在进料速度为15kg/h，-15℃下，密封进行球磨超微粉碎至平均粒径为15μm，得速溶奶粉1。
一种γ-谷维素包埋液实施例2
由1.1kgγ-谷维素水溶液与1.18kg壁材料液均质而成；所述γ-谷维素水溶液由60gγ-谷维素、40g二丁基羟基甲苯与1kg水混合而成；所述壁材料液由100g乳清蛋白，80g大豆分离蛋白与1kg水均质而成。
所述γ-谷维素水溶液的制备方法为：将50gγ-谷维素和15g二丁基羟基甲苯在高纯氩气气氛下混合，然后加入1kg水中，加热升温至70℃后，再加入25g二丁基羟基甲苯，在70℃，搅拌的速度为30r/min下，保温搅拌6min，降温至45℃后，继续在45℃，搅拌的速度为30r/min下，保温搅拌15min，调节溶液的ph值至6.0，得γ-谷维素水溶液2。
所述壁材料液的制备方法为：将100g乳清蛋白和80g大豆分离蛋白加入1kg水中，在20mpa下，均质8min，得壁材料液2。
一种γ-谷维素包埋液的制备方法实施例2
将加热后的温度为90℃的1.1kgγ-谷维素水溶液2与1.18kg壁材料液2混合，在20mpa下，均质7min，得γ-谷维素包埋液2。
γ-谷维素包埋液的包埋率检测方法同实施例1。
经检测，本发明实施例所得γ-谷维素包埋液的包埋率为40.37%。
一种速溶奶粉实施例2
由7.5kg新鲜牛奶与2.28kgγ-谷维素包埋液2制成。
一种速溶奶粉的制备方法实施例2
将7.5kg新鲜牛奶与2.28kgγ-谷维素包埋液2，在20mpa下，混合均质20min，在70℃，杀菌15min，在30℃，70pa下，浓缩至总质量的20%，然后，在进料速度为10kg/h，进风口温度为220℃，出风口温度为120℃，风速为4m3/min下，喷雾干燥，在-20℃下，冷冻30min后，在进料速度为10kg/h，-20℃下，密封进行球磨超微粉碎至平均粒径为12μm，得速溶奶粉2。
一种γ-谷维素包埋液实施例3
由1.1kgγ-谷维素水溶液与1.34kg壁材料液均质而成；所述γ-谷维素水溶液由45gγ-谷维素、55g特丁基对苯二酚与1kg水混合而成；所述壁材料液由130g糊精，110g麦芽糊精，100g可溶性淀粉与1kg水均质而成。
所述γ-谷维素水溶液的制备方法为：将50gγ-谷维素和30g特丁基对苯二酚在高纯氮气气氛下混合，然后加入1kg水中，加热升温至90℃后，再加入25g特丁基对苯二酚，在90℃，搅拌的速度为25r/min下，保温搅拌5min，降温至40℃后，继续在40℃，搅拌的速度为25r/min下，保温搅拌20min，调节溶液的ph值至5.5，得γ-谷维素水溶液3。
所述壁材料液的制备方法为：将130g糊精、110g麦芽糊精和100g可溶性淀粉加入1kg水中，在30mpa下，均质10min，得壁材料液3。
一种γ-谷维素包埋液的制备方法实施例3
将加热后的温度为70℃的1.1kgγ-谷维素水溶液3与1.34kg壁材料液3混合，在30mpa下，均质15min，得γ-谷维素包埋液3。
γ-谷维素包埋液的包埋率检测方法同实施例1。
经检测，本发明实施例所得γ-谷维素包埋液的包埋率为43.16%。
一种速溶奶粉实施例3
由7.5kg新鲜牛奶与2.44kgγ-谷维素包埋液3制成。
一种速溶奶粉的制备方法实施例3
将7.5kg新鲜牛奶与2.44kgγ-谷维素包埋液3，在30mpa下，混合均质25min，在80℃，杀菌20min，在40℃，60pa下，浓缩至总质量的30%，然后，在进料速度为5kg/h，进风口温度为240℃，出风口温度为100℃，风速为3.5m3/min下，喷雾干燥，在-10℃下，冷冻40min后，在进料速度为20kg/h，-10℃下，密封进行球磨超微粉碎至平均粒径为15μm，得速溶奶粉3。
一种γ-谷维素包埋液对比例1
由1.05kgγ-谷维素水溶液与1.1kg壁材料液均质而成；所述γ-谷维素水溶液由50gγ-谷维素与1kg水混合而成；所述壁材料液由100g壳聚糖和1kg水均质而成。
所述γ-谷维素水溶液的制备方法为：将50gγ-谷维素与1kg水混合，加热升温至80℃后，在搅拌的速度为20r/min下，保温搅拌28min，得γ-谷维素水溶液4。
所属壁材料液的制备方法为：将100g壳聚糖加入1kg水中，在25mpa下，均质5min，得壁材料液4。
一种γ-谷维素包埋液的制备方法对比例1
将加热后的温度为60℃的1.05kgγ-谷维素水溶液4与1.1kg壁材料液4混合，在25mpa下，均质10min，得γ-谷维素包埋液4。
γ-谷维素包埋液的包埋率检测方法同实施例1。
经检测，本发明实施例所得γ-谷维素包埋液的包埋率为25.33%。
综上，本发明实施例1～3所得γ-谷维素包埋液1～3的包埋率远远高于对比例1所得γ-谷维素包埋液4的包埋率。
一种速溶奶粉对比例1
由以下原料在所述重量份下制成：7.5kg新鲜牛奶，2.15kgγ-谷维素包埋液4。
一种速溶奶粉的制备方法对比例1
将7.5kg新鲜牛奶与2.15kgγ-谷维素包埋液4，在25mpa下，混合均质15min，在75℃，杀菌20min，在35℃，65pa下，浓缩至总质量的25%，然后，在进料速度为8kg/h，进风口温度为230℃，出风口温度为110℃，风速为3.8m3/min下，喷雾干燥，得速溶奶粉4。
经检测，所得速溶奶粉的平均粒径为133μm。
将本发明实施例1～3和对比例1所得速溶奶粉1～4中γ-谷维素的含量、活化能、速溶率进行评价，评价方法如下：
1）速溶奶粉中γ-谷维素的质量含量根据紫外分光光度计法进行检测；
2）速溶奶粉中的活化能根据dscozawa差示扫描量热法检测；
3）速溶奶粉中速溶率的检测方法为：取10g速溶奶粉，用50ml水冲调，搅拌10s后，静置1min，弃去上层溶液，接着用滤纸过滤出残渣，然后将残渣置于恒温干燥箱内干燥至恒重，计算速溶率，计算公式为：速溶率（x，%）=（m-m1）/m×100，式中：x为速溶率；m为速溶奶粉质量，m1为沉降粉末质量。
检测结果如表1所示。
表1本发明实施例1～3和对比例1所得速溶奶粉1～4性能参数评价结果表
经检测，本发明实施例所得速溶奶粉1～3相较于对比例1所得速溶奶粉4的γ-谷维素损失量显著减少，说明其更不易被氧化，质构得到有效改善，热稳定性高，颗粒粒径减少显著，散布均匀性好，速溶率显著提高。
将本发明实施例1～3和对比例1所得速溶奶粉1～4依照《gb/t19644-2010食品安全国家标准乳粉》进行感官品质鉴定，具体方法为：随机选择100人，分别将速溶奶粉1～4按照料水比1:6.7进行溶解，溶解后进行品尝，采用评分制，按照表2的评分标准，对品尝后的风味（滋味、气味）、颜色、组织状态、冲调性这四项指标进行打分，每项25分，总分100分，最后得出平均值，结果如表3所示。
表2速溶奶粉感官品质鉴定评分标准表
表3本发明实施例1～3和对比例1所得速溶奶粉1～4感官品质评分结果表
由表3可知，本发明实施例1～3所得速溶奶粉1～3在风味（滋味、气味）、颜色、组织状态、冲调性各项指标中均远远优于对比例1所得速溶奶粉4。