一种可3D打印的高冻融稳定性高内相乳液的制备方法与流程

一种可3d打印的高冻融稳定性高内相乳液的制备方法
技术领域
1.本发明涉及一种可食用乳液的制备方法，具体涉及一种可3d打印的具有高冻融稳定性的高内相乳液的制备方法。


背景技术：

2.高内相乳液是指分散相体积在74.05％以上的一类乳液，在食品中代替固态或半固态油脂方面具有很广阔的应用前景。高内相乳液对乳化剂的界面性能要求很高，其中以固体颗粒作为乳化剂稳定的高内相乳液被称作pickering高内相乳液。当前以蛋白颗粒为乳化剂稳定的高内相乳液在食品级高内相乳液中占据重要地位。3d打印在食品中有广泛的应用，高内相乳液是安全的可食用3d打印材料，具有良好的发展前景。使用高内相乳液进行3d打印，要求乳液具有更高的自支撑性。
3.冷冻是食品最常用的延长保质期的方法之一，但是乳液类食品，尤其是以蛋白颗粒为乳化剂稳定的可3d打印的食品级高内相乳液，在冷冻后，其中的水相极易形成锋利的冰晶，破坏界面结构。这种热力学上的不稳定性质，使其在解冻后极易发生絮凝、聚结、油水分离等变化，降低食品乳液品质。


技术实现要素：

4.为克服现有可3d打印的高内相乳液在冻融稳定性上的不足，本发明的目的是以大西洋鳕鱼(gadus morhua)蛋白粗提物与葡萄糖美拉德反应后的糖基化大西洋雪鱼蛋白为壁材，大豆油作为油相制备高内相乳液。
5.本发明提供一种可3d打印的具有高冻融稳定性高内相乳液的制备方法，其特征在于，包括步骤：
6.s1、制备大西洋鳕鱼蛋白粗提物：取大西洋鳕鱼肉，与去离子水按重量比1:9～11混合，于10000～20000rpm、2～5min匀浆，得匀浆液；调节所述匀浆液ph为10～10.5，并以转速100～200rpm于4℃搅拌1.5～2.5h，5600～10000rpm离心20～30min，取上清液；调节所述上清液的ph为4～5，并于4℃静置20～30min，5600～10000rpm离心5～30min，所得沉淀即为大西洋鳕鱼蛋白粗提物；
7.s2、美拉德反应制备水相：将步骤s1所述大西洋鳕鱼蛋白粗提物复溶成浓度15～50mg/ml的大西洋鳕鱼蛋白粗提物溶液；向所述大西洋鳕鱼蛋白粗提物溶液中加入葡萄糖，得混合溶液；其中，所述混合溶液中大西洋鳕鱼蛋白粗提物与葡萄糖的质量浓度比为1:2～4；
8.将所述混合溶液于110℃～160℃加热15～80min，冷却至30℃以下后透析；将透析后的混合溶液冻干得糖基化大西洋鳕鱼蛋白；将所述糖基化大西洋鳕鱼蛋白与去离子水混合，复溶成糖基化大西洋鳕鱼蛋白浓度为30～50mg/ml的糖基化大西洋鳕鱼蛋白溶液，作为水相；
9.s3、制备乳液：以食用植物油为油相，将所述油相加入s2步骤所述水相中，用匀浆
机以5000～16000rpm匀浆30～180s，获得所述可3d打印的具有高冻融稳定性的高内相乳液。
10.优选的是，所述可3d打印的具有高冻融稳定性的高内相乳液的制备方法中s2步骤的所述大西洋鳕鱼蛋白粗提物的复溶步骤包括：将大西洋鳕鱼蛋白粗提物与去离子水混合，以naoh溶液调节ph为10～10.5，获得大西洋鳕鱼蛋白粗提物浓度为15～50mg/ml的大西洋鳕鱼蛋白粗提物溶液。
11.优选的是，s2步骤中所述大西洋鳕鱼蛋白粗提物复溶后的浓度为50mg/ml。
12.优选的是，s2步骤中透析的具体操作如下：
13.将s2步骤所述冷却后的混合溶液装入截留分子量为3500d的透析袋，于4℃去离子水中透析至葡萄糖含量在0.3mg/ml以下。
14.优选的是，s2步骤中的冻干的具体步骤为：将透析后混合溶液置于冷凝温度
‑
80℃，真空度15pa冻干14h以上。
15.优选的是，s2步骤中所述糖基化大西洋鳕鱼蛋白的复溶步骤包括将糖基化大西洋鳕鱼蛋白与去离子水混合，以naoh溶液调节ph为10～10.5，获得糖基化大西洋鳕鱼蛋白浓度为30～50mg/ml的所述糖基化大西洋鳕鱼蛋白溶液。
16.优选的是，s3步骤中所述食用植物油为大豆油。
17.优选的是，s3步骤中的分散为使用匀浆机以5000～16000rpm的转速匀浆30～180s。
18.优选的是，对于所述可3d打印的具有高冻融稳定性的高内相乳液，其中的所述油相的体积分数为76％～88％，余量为水相。
19.本发明的有益效果是：
20.1、本发明制备出的高内向乳液可被用于3d打印，且具有较高的冻融稳定性，在三个冻融循环后仍能保持稳定3d打印结构，扩大了高内相乳液在冷冻食品领域的应用范围。
21.2、本发明制备高稳定性高内相乳液的方法为高内相乳液的制备提供了一个新的方向，弥补现有高内相乳液冻融稳定性差的缺点。
22.3、本发明的制备方法可以拓展大西洋鳕鱼蛋白在乳液方面的应用，提高大西洋鳕鱼的经济附加值。
23.4、本发明是在多次反复实验的基础上得出的，水相中糖基化大西洋鳕鱼蛋白的浓度、糖基化大西洋鳕鱼蛋白与葡萄糖的比例、美拉德反应时间及温度、美拉德反应后透析程度、乳液中油相的体积分数会显著影响所得低油相乳液的性质；糖基化大西洋鳕鱼蛋白的浓度为30～50mg/ml、大西洋鳕鱼蛋白粗提物与葡萄糖的比例为1:2～4、美拉德反应时间为15～80min、美拉德反应温度为110℃～160℃、美拉德反应后透析至混合溶液中葡萄糖浓度低于0.3mg/ml、油相体积分数为76％～88％是较为适合的参数范围。
24.5、本发明利用了大西洋鳕鱼蛋白粗提物与葡萄糖之间的美拉德反应制备了具有高稳定性的高内相乳液，美拉德反应后透析去除未反应的葡萄糖，制备的乳液仍然具有冻融稳定性，为大西洋鳕鱼在食品工业尤其是冷冻食品工业中的应用提供了新的思路。
附图说明
25.图1是本发明实施例1制备的高内相乳液未经冻融的外观图；
26.图2是本发明实施例1制备的高内相乳液冻融1个循环的外观图；
27.图3是本发明实施例1制备的高内相乳液冻融2个循环的外观图；
28.图4是本发明实施例1制备的高内相乳液冻融3个循环的外观图；
29.图5是本发明实施例1制备的高内相乳液3d打印后未经冻融的外观图；
30.图6是本发明实施例1制备的高内相乳液3d打印后冻融1个循环的外观图；
31.图7是本发明实施例1制备的高内相乳液3d打印后冻融2个循环的外观图；
32.图8是本发明实施例1制备的高内相乳液3d打印后冻融3个循环的外观图；
33.图9是本发明实施例2制备的高内相乳液未经冻融的外观图；
34.图10是本发明实施例2制备的高内相乳液冻融1个循环的外观图；
35.图11是本发明实施例2制备的高内相乳液冻融2个循环的外观图；
36.图12是本发明实施例2制备的高内相乳液冻融3个循环的外观图。
37.图13是本发明实施例2制备的高内相乳液3d打印后未经冻融的外观图；
38.图14是本发明实施例2制备的高内相乳液3d打印后冻融1个循环的外观图；
39.图15是本发明实施例2制备的高内相乳液3d打印后冻融2个循环的外观图；
40.图16是本发明实施例2制备的高内相乳液3d打印后冻融3个循环的外观图；
41.图17是本发明实施例3制备的高内相乳液未经冻融的外观图；
42.图18是本发明实施例3制备的高内相乳液冻融1个循环的外观图；
43.图19是本发明实施例3制备的高内相乳液冻融2个循环的外观图；
44.图20是本发明实施例3制备的高内相乳液冻融3个循环的外观图；
45.图21是本发明实施例3制备的高内相乳液3d打印后未经冻融的外观图；
46.图22是本发明实施例3制备的高内相乳液3d打印后冻融1个循环的外观图；
47.图23是本发明实施例3制备的高内相乳液3d打印后冻融2个循环的外观图；
48.图24是本发明实施例3制备的高内相乳液3d打印后冻融3个循环的外观图。
具体实施方式
49.下面通过实施例1～3对本发明做进一步说明。
50.为更好地理解和说明本发明，以下实施例是对本发明的进一步说明，但本发明的实施方式并不局限于此。
51.实施例1～3中使用的离子色谱测定葡萄糖含量的方法参照现有技术进行测定。
52.实施例1
53.一种可3d打印的具有高冻融稳定性的高内相乳液的制备方法，包括步骤：
54.s1、制备大西洋鳕鱼蛋白粗提物：取大西洋鳕鱼肉与去离子水，按重量比1:10混合，10000rpm条件匀浆3min，得匀浆液；以6n naoh溶液调节匀浆液ph为10.5，并在转速100rpm、4℃条件下搅拌2h，10000rpm转速离心20min，取上清液；以2n盐酸调节所述上清液的ph为4.5，并于4℃静置30min，10000rpm离心5min，取沉淀即为大西洋鳕鱼蛋白粗提物。
55.s2、美拉德反应制备水相：将步骤s1所得大西洋鳕鱼蛋白粗提物与去离子水混合，以6n naoh溶液调节所述匀浆液ph为10，得大西洋鳕鱼蛋白粗提物浓度为30mg/ml的大西洋鳕鱼蛋白粗提物溶液；向6ml所述大西洋鳕鱼蛋白粗提物溶液中加入720mg葡萄糖，得混合溶液；其中，所述混合溶液中大西洋鳕鱼蛋白粗提物浓度为30mg/ml，葡萄糖浓度为120mg/
ml，大西洋鳕鱼蛋白粗提物与葡萄糖的浓度比为1:4；
56.将所述混合溶液于120℃油浴加热反应20min，冷却至室温后装入截留量为3500d的透析袋，于4℃去离子水中透析48h(离子色谱测定葡萄糖含量0.2mg/ml)，得透析后混合溶液；将所述透析后混合溶液置于培养皿中，于冷冻干燥机(冷凝温度
‑
80℃，真空度15pa)中冻干15h得糖基化大西洋鳕鱼蛋白；将所述糖基化大西洋鳕鱼蛋白与去离子水混合，以6n naoh溶液调节ph为10，得糖基化大西洋鳕鱼蛋白浓度为50mg/ml的糖基化大西洋鳕鱼蛋白溶液，作为水相。
57.s3、制备乳液：以大豆油为油相，将所述油相加入步骤s2所述水相中，用匀浆机以8000rpm作用60s，得高内相乳液；其中，所述高内相乳液中所述油相的体积分数为88％，水相的体积分数为12％。
58.取本实施例制得的高内相乳液9g置于10ml可立离心管中。以
‑
28℃冷冻22h，以37℃水浴融化2h，以所述冷冻融化过程为1个冻融循环。在反复冻融3个循环后，所示乳液体系无明显变化，表面无油层析出，无破乳现象，表明该乳液具有良好的冻融稳定性；图1～4分别是本实施例中装有乳液的离心管未经冻融的外观图、冻融1个循环的外观图、冻融2个循环的外观图和冻融3个循环的外观图。可以看出乳液在经历3个冻融循环时仍保持稳定状态。
59.取本实施例制得的高内相乳液加入3d打印机(fpe2,fochif mechatronics technology co.,ltd,china)，在25℃直径1mm圆形喷嘴中挤出，速率为1mm3·
s
‑1，打印20层圆柱3d结构；以
‑
28℃冷冻22h，以37℃水浴融化2h，以所述冷冻融化过程为1个冻融循环。如图5～8所示，在反复冻融3个循环后，所示3d结构保持较完整，无明显坍塌现象，表明该乳液在经3d打印后仍具有良好的冻融稳定性。
60.实施例2
61.一种可3d打印的具有高冻融稳定性的高内相乳液的制备方法，包括步骤：
62.s1、制备大西洋鳕鱼蛋白粗提物：取大西洋鳕鱼肉与去离子水，按重量比1:10混合，于10000rpm、3min匀浆，得匀浆液；以6n naoh溶液调节所述匀浆液ph为10.5，并以转速100rpm、于4℃搅拌2h，10000rpm离心20min，取上清液；以2n盐酸调节所述上清液的ph为4.5，并于4℃静置30min，10000rpm离心5min，取沉淀即为大西洋鳕鱼蛋白粗提物。
63.s2、美拉德反应制备水相：使用水将步骤s1所得大西洋鳕鱼蛋白粗提物与去离子水混合，以6n naoh溶液调节所述匀浆液ph为10，得大西洋鳕鱼蛋白粗提物浓度为50mg/ml的大西洋鳕鱼蛋白粗提物溶液；向6ml所述大西洋鳕鱼蛋白粗提物溶液中加入600mg葡萄糖，得混合溶液；其中，所述混合溶液中大西洋鳕鱼蛋白粗提物浓度为50mg/ml，葡萄糖浓度为100mg/ml，大西洋鳕鱼蛋白粗提物与葡萄糖的浓度比为1:2；将所述混合溶液于120℃油浴加热反应20min，冷却至室温后装入截留量为3500d的透析袋，于4℃去离子水中透析48h(离子色谱测定葡萄糖含量0.18mg/ml)，得透析后混合溶液；将所述透析后混合溶液置于培养皿中，于冷冻干燥机(冷凝温度
‑
80℃，真空度15pa)中冻干15h得糖基化大西洋鳕鱼蛋白；将所述糖基化大西洋鳕鱼蛋白与去离子水混合，以6n naoh溶液调节ph为10，获得糖基化大西洋鳕鱼蛋白浓度为50mg/ml的糖基化大西洋鳕鱼蛋白溶液，作为水相。
64.s3、制备乳液：以大豆油为油相，将所述油相加入步骤s2所述水相中，用匀浆机以8000rpm作用60s，得高内相乳液；其中，所述高内相乳液中所述油相的体积分数为80％，水
相的体积分数为20％。
65.取本实施例制得的高内相乳液9g置于10ml可立离心管中。以
‑
28℃冷冻22h，以37℃水浴融化2h，以所述冷冻融化过程为1个冻融循环。如图9～12所示，在反复冻融3个循环后，乳液体系无明显变化，表面无油层析出，无破乳现象，表明该乳液具有良好的冻融稳定性。
66.取本实施例制得的高内向乳液加入3d打印机(fpe2,fochif mechatronics technology co.,ltd,china)，在25℃直径1mm圆形喷嘴中挤出，速率为1mm3·
s
‑1，打印20层圆柱3d结构。以
‑
28℃冷冻22h，以37℃水浴融化2h，以所述冷冻融化过程为1个冻融循环。如图13～16所示，在反复冻融3个循环后，所示3d结构保持较完整，无明显坍塌现象，表明该乳液在经3d打印后仍具有良好的冻融稳定性。
67.实施例3
68.一种可3d打印的具有高冻融稳定性的高内相乳液的制备方法，包括步骤：
69.s1、制备大西洋鳕鱼蛋白粗提物：取大西洋鳕鱼肉与去离子水，按重量比1:10混合，于10000rpm、3min匀浆，得匀浆液；以6n naoh溶液调节所述匀浆液ph为10.5，并以转速100rpm、于4℃搅拌2h，10000rpm离心20min，取上清液；以2n盐酸调节所述上清液的ph为4.5，并于4℃静置30min，10000rpm离心5min，取沉淀即为大西洋鳕鱼蛋白粗提物。
70.s2、制备水相：使用水将步骤s1所得大西洋鳕鱼蛋白粗提物与去离子水混合，以6n naoh溶液调节所述匀浆液ph为10，得大西洋鳕鱼蛋白粗提物浓度为50mg/ml的蛋白溶液；将所述蛋白溶液于120℃加热20min，冷却至室温后装入截留量为3500d的透析袋，于4℃去离子水中透析48h(离子色谱测定葡萄糖含量0mg/ml)，得透析后蛋白溶液；将所述透析后蛋白溶液置于培养皿中，于冷冻干燥机(冷凝温度
‑
80℃，真空度15pa)中冻干15h得大西洋鳕鱼蛋白；将所述大西洋鳕鱼蛋白与去离子水混合，以6n naoh溶液调节ph为10，得大西洋鳕鱼蛋白浓度为50mg/ml的大西洋鳕鱼蛋白溶液，作为水相。
71.s3、制备乳液：以大豆油为油相，将所述油相加入步骤s2所述水相中，用匀浆机以8000rpm作用60s，得高内相乳液；其中，所述高内相乳液中所述油相的体积分数为80％，水相的体积分数为20％。
72.取本实施例制得的高内相乳液9g置于10ml可立离心管中。以
‑
28℃冷冻22h，以37℃水浴融化2h，以所述冷冻融化过程为1个冻融循环。如图17～20所示，在反复冻融3个循环后，所示乳液体系发生明显变化，油层析出，破乳现象严重，表明该乳液具有冻融敏感性。
73.取本实施例制得的高内相乳液加入3d打印机(fpe2,fochif mechatronics technology co.,ltd,china)，在25℃直径1mm圆形喷嘴中挤出，速率为1mm3·
s
‑1，打印20层圆柱3d结构。以
‑
28℃冷冻22h，以37℃水浴融化2h，以所述冷冻融化过程为1个冻融循环。如图21～24所示，在冻融1个循环后，打印出的3d结构明显坍塌，表明未经过本发明方法中的美拉德反应处理的该乳液虽然可以用于3d打印，但打印的产品不具备冻融稳定性。同时也说明本发明提供的方法确实可以制备具有高冻融稳定性的高内相乳液。
74.以上所述的实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非是对其进行的限制；对于本领域的技术人员来说，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种可3d打印的具有高冻融稳定性的高内相乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、制备大西洋鳕鱼蛋白粗提物：取大西洋鳕鱼肉，与去离子水按重量比1:9～11混合，于10000～20000rpm、2～5min匀浆，得匀浆液；调节所述匀浆液ph为10～10.5，并以转速100～200rpm于4℃搅拌1.5～2.5h，5600～10000rpm离心20～30min，取上清液；调节所述上清液的ph为4～5，并于4℃静置20～30min，5600～10000rpm离心5～30min，所得沉淀即为大西洋鳕鱼蛋白粗提物；s2、美拉德反应制备水相：将步骤s1所述大西洋鳕鱼蛋白粗提物复溶成浓度15～50mg/ml的大西洋鳕鱼蛋白粗提物溶液；向所述大西洋鳕鱼蛋白粗提物溶液中加入葡萄糖，得混合溶液；其中，所述混合溶液中大西洋鳕鱼蛋白粗提物与葡萄糖的质量浓度比为1:2～4；将所述混合溶液于110℃～160℃加热15～80min，冷却至30℃以下后透析；将透析后的混合溶液冻干得糖基化大西洋鳕鱼蛋白；将所述糖基化大西洋鳕鱼蛋白与去离子水混合，复溶成糖基化大西洋鳕鱼蛋白浓度为30～50mg/ml的糖基化大西洋鳕鱼蛋白溶液，作为水相；s3、制备乳液：以食用植物油为油相，将所述油相加入s2步骤所述水相中，分散后获得所述可3d打印的具有高冻融稳定性的高内相乳液。2.根据权利要求1所述可3d打印的具有高冻融稳定性的高内相乳液的制备方法，其特征在于，s2步骤所述大西洋鳕鱼蛋白粗提物复溶步骤包括将大西洋鳕鱼蛋白粗提物与去离子水混合，以naoh溶液调节ph为10～10.5，获得大西洋鳕鱼蛋白粗提物浓度为15～50mg/ml的所述大西洋鳕鱼蛋白粗提物溶液。3.根据权利要求1所述可3d打印的具有高冻融稳定性的高内相乳液的制备方法，其特征在于，s2步骤的透析操作如下：将s2步骤所述冷却后的混合溶液装入截留分子量为3500d的透析袋，于4℃去离子水中透析至葡萄糖含量在0.3mg/ml以下。4.根据权利要求1所述可3d打印的具有高冻融稳定性的高内相乳液的制备方法，其特征在于，s2步骤中所述冻干方法为：将透析后混合溶液置于冷凝温度
‑
80℃，真空度15pa条件下冻干14h以上。5.根据权利要求1所述可3d打印的具有高冻融稳定性的高内相乳液的制备方法，其特征在于，s2步骤中所述糖基化大西洋鳕鱼蛋白的复溶步骤包括将糖基化大西洋鳕鱼蛋白与去离子水混合，以naoh溶液调节ph为10～10.5，获得糖基化大西洋鳕鱼蛋白浓度为30～50mg/ml的所述糖基化大西洋鳕鱼蛋白溶液。6.根据权利要求1所述可3d打印的具有高冻融稳定性的高内相乳液的制备方法，其特征在于，s3步骤中所述食用植物油为大豆油。7.根据权利要求1所述可3d打印的具有高冻融稳定性的高内相乳液的制备方法，其特征在于，s3步骤中所述分散是以5000～16000rpm的转速匀浆30～180s。8.根据权利要求1所述可3d打印的具有高冻融稳定性的高内相乳液的制备方法，其特征在于，对于所述可3d打印的具有高冻融稳定性的高内相乳液，其中的所述油相的体积分数为76％～88％，余量为水相。
技术总结
本发明公开了一种可3D打印的具有高冻融稳定性的高内相乳液的制备方法，包括步骤：S1、以大西洋鳕鱼为原料，提取大西洋鳕鱼蛋白粗提物；S2、将大西洋鳕鱼蛋白粗提物按浓度15～50mg/ml溶于水，加入葡萄糖，110℃～160℃条件下进行美拉德反应15～80min，待冷却后于4℃透析、冻干，复溶后作为水相；S3、以食用植物油作为油相，将所述油相加到水相中，用匀浆机以5000～16000rpm作用30s～180s，形成高内相乳液。本发明制备的高内向乳液为胶状乳液，具有较高的冻融稳定性，经三个冻融循环后，仍能保持良好的形态。这是一种成本较低，操作简便，周期短，易于产业化，能够获得冻融稳定性较高的高内相乳液的方法。高内相乳液的方法。


技术研发人员：徐献兵 胡斯杰 毕安琪 宋亮 杜明 白长军
受保护的技术使用者：大连工业大学
技术研发日：2021.03.18
技术公布日：2021/6/29