一种利用菜籽饼制备食品级颗粒乳化剂的方法

本发明涉及一种利用菜籽饼制备食品级颗粒乳化剂的方法，属于食品科学领域。

背景技术：

1、菜籽饼是油菜籽榨油的副产品。富含大量的蛋白质（35～40%）和膳食纤维（16%～18%），并含有锰、锌、铜等微量元素。这些特性使得菜籽饼在研究和应用领域中展现出极高的价值。我国作为世界上油菜种植面积最大的国家之一，具有丰富的菜籽饼资源，近年来产量年均在5.0×109 kg以上。然而目前菜籽饼主要作为饲料和肥料使用，其中丰富的蛋白质和膳食纤维未被深度利用，造成资源的浪费。于此同时，我国菜籽油产业发展迅猛，行业亟需寻求一条菜籽饼高值化利用的新途径。

2、乳液是在表面活性剂即乳化剂的作用下，将互不相容的两种或多种液体形成均一的体系。目前，乳化技术被广泛地应用于化工、食品、药品等领域，在食品行业中，乳化技术常被用于制备奶油、蛋黄酱、饮料等产品中。通常，构成乳液的乳化剂为小分子表面活性剂、蛋白质、甘油酯、多糖等，这些乳化剂虽能吸附在油水界面，但因界面膜较薄，油滴容易发生聚并和奥氏熟化，属于热力学亚稳态。

3、具有两亲性的固体颗粒能同时被油和水吸附，因此也能稳定地锚定于油-水界面，相较于传统乳化剂，因颗粒从油水界面脱附需要较高的活化能，因此此类乳化剂具有较强的稳定性。同时，颗粒型乳化剂（pickering乳化剂）吸附在油水界面时会在界面形成一层刚性的界面膜。包埋在内部的活性物质因物理屏障的保护而具有更长的储存稳定性。同时，也因pickering乳化剂天然、绿色、无毒的特点，受到了学界越来越多的关注，并被广泛地应用于食品领域，因此，若能将菜籽饼转化为pickering乳化剂，将为菜籽油加工副产物的综合利用提供一条新的途径。

4、如前所述，菜籽饼含有丰富的蛋白质和膳食纤维，但因其紧致的结构，一般的物理及化学方法很难作用与菜籽饼内部，难以实现对菜籽饼的微纳米改造。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：提供一种利用菜籽饼制备食品级颗粒乳化剂的方法，该方法能够破坏菜籽饼致密的结构，将其内部更多的亲水部位暴露出来，同时也能降低菜籽饼的尺寸至微纳米尺度，该方法制备的菜籽饼全纤维纳米颗粒乳液符合pickering乳化剂所应具备的特性，解决了目前菜籽饼利用率低的问题。

2、解决上述技术问题的技术方案是：一种利用菜籽饼制备食品级颗粒乳化剂的方法，包括以下步骤：

3、（a）将菜籽饼研磨成粉后浸泡于去离子水中洗涤3～5次，干燥后进一步粉碎，过100～300目筛，得菜籽饼粉末；

4、（b）将菜籽饼粉末分散于ph=10～15的naoh溶液中，于50～80 ℃下搅拌60～120min溶解其蛋白，随后在5000～8000 rpm的转速下离心8～20 min，取沉淀用去离子水洗涤，分散于ph=0.5～1.5的hcl溶液中，于75～85℃下搅拌3.5～4.5 h以软化菜籽饼纤维结构，随后于100～120 ℃下处理2～4 h，用去离子水反复冲洗，干燥，得菜籽饼全纤维颗粒；

5、（c）采用纯物理技术对菜籽饼全纤维颗粒进行微纳米改造，经冷冻干燥，得菜籽饼纳米颗粒；

6、（d）菜籽饼纳米颗粒用去离子水配置成菜籽饼纳米颗粒悬浮液，将菜籽饼纳米颗粒悬浮液与中链脂肪酸混合，通过施加剪切力，制备得到菜籽饼全纤维纳米颗粒pickering乳液。

7、进一步的，步骤（c）采用纯物理技术对菜籽饼全纤维颗粒进行微纳米改造的具体操作是：

8、（1）将菜籽饼全纤维颗粒分散于5 mm ph=7.0磷酸盐缓冲液中，配置质量分数2～4%的菜籽饼全纤维颗粒的磷酸盐悬浮液，室温搅拌2～6 小时，于3～5℃下过夜水化；

9、（2）采用高速剪切机将水化后的颗粒在10000～20000 rpm条件下进行高速剪切，再将颗粒置于细胞破碎仪中以400～1000 w的功率处理15～60 min，过夜干燥，得菜籽饼全纤维纳米颗粒。

10、进一步的，步骤（c）采用纯物理技术对菜籽饼全纤维颗粒进行微纳米改造的具体操作是：

11、（1）将菜籽饼全纤维颗粒分散于5 mm ph=7.0磷酸盐缓冲液中，配置质量分数2～4%的菜籽饼全纤维颗粒的磷酸盐悬浮液，室温搅拌2～6 小时，于3～5℃下过夜水化；

12、（2）采用微射流均质机在10000～30000 psi条件下循环处理3～5次，过夜干燥，得菜籽饼全纤维纳米颗粒。

13、进一步的，步骤（d）的具体操作是：用去离子水配置质量分数为1～4%的菜籽饼纳米颗粒悬浮液，将菜籽饼纳米颗粒悬浮液与中链脂肪酸，按照油水比0.25～4混合，随后将混合体系均质，得菜籽饼全纤维纳米颗粒pickering乳液。

14、进一步的，步骤（d）中采用的均质设备为手持均质机，均质条件为5000～10000rpm。

15、进一步的，步骤（d）中采用的均质设备为高压微射流均质机，均质条件为5000～20000 psi，处理次数为2～5次。

16、进一步的，步骤（d）中采用的均质设备为超声细胞破碎仪，均质条件为超声功率300～600 w，处理时间2～10 min，步频开3s/关3s。

17、本发明制备方法的特点如下：

18、（1）采用碱液对菜籽饼进行预处理可将菜籽饼中的木质素、蛋白质等碱溶性物质析出，可使菜籽饼表面产生孔隙，便于化学试剂与内部结构相互接触。随后采用酸处理，使菜籽饼内部因发生溶胀而进一步地变得松散，便于后续物理处理。

19、（2）超声空化技术的核心在于通过超声波的能量来诱导产生空化效应，其频率为20 khz至100 khz，这一特性使得它在多个领域具有广泛的应用潜力。当超声波传播到液体中时，会在液体中产生高强度的压力波，当波压达到一定程度时，液体中的局部区域会产生瞬时的高温和高压，导致液体局部瞬间汽化形成气泡。空化气泡在超声波的作用下会迅速扩大和收缩，产生强烈的液体剪切力和冲击力，能够有效地破坏物质的结构，实现混合、分散、乳化、溶解、清洗等多种处理效果。

20、（3）高压均质其工作原理是利用高压使得物料在通过狭窄的缝隙时能受到高强剪切、高能碰撞、空穴效应等综合作用力，将物料从较大的颗粒状物体加工成颗粒细小的稳定乳浊液或悬浮液的过程。通常均质压力最高可达200 mpa, 适用于微生物细胞的破碎。而微射流高压均质其本质是一种特殊形式的超高压均质，其工作原理与高压均质工作原理类似，物料在极小的空间受到强烈剪切、高速撞击、空穴爆炸、压力瞬间释放等动力作用，使得物料颗粒粒度减小，能够得到微米级甚至纳米级的物料颗粒。

21、本发明的有益效果是：利用超声空化(ultrasonic cavitation, uca)及高压微射流技术(high pressure microjet, hpm)对菜籽饼进行微纳米改造，制备出尺寸为300～400 nm的软颗粒，该颗粒具有极强的悬浮稳定性，并可制作为具有较好前景的食品级皮克林（pickering）乳化剂。本发明为菜籽饼的高值化利用提供了一条新途径，解决了菜籽饼的蛋白质和膳食纤维未被深度利用造成浪费的问题。

22、下面，结合附图和实施例对本发明之一种利用菜籽饼制备食品级颗粒乳化剂的方法的技术特征作进一步的说明。