全 文 ：第 24 卷 第 9 期 农 业 工 程 学 报 Vol.24 No.9
2008 年 9 月 Transactions of the CSAE Sep. 2008 253

杏仁油微胶囊制备工艺的优化

孙兰萍，马 龙，张 斌，赵大庆，许 晖
（蚌埠学院食品与生物工程系，蚌埠 233030）

摘 要：杏仁油中不饱和脂肪酸含量较高，为防止杏仁油的氧化，扩大杏仁油的用途，以麦芽糊精和牛乳分离蛋白为壁
材，大豆卵磷脂为乳化剂，采用喷雾干燥法对超临界 CO2萃取的杏仁油进行了微胶囊化研究，采用响应面分析法研究了
微胶囊的最佳配方，正交法确定了喷雾干燥的最佳工艺参数。结果表明：杏仁油微胶囊包埋最佳配方为杏仁油质量分数
25%、牛乳分离蛋白质量分数 25%、大豆卵磷脂质量分数 2%和麦芽糊精质量分数 48%，在 20 MPa 压力下均质处理；喷
雾干燥适宜的工艺参数为进风温度 180℃，出风温度 80℃，进料温度 50℃。在上述优化条件下可制得高质量高包埋率的
杏仁油微胶囊产品，包埋率达 94.7%。
关键词：油脂，杏仁油，微胶囊，微乳液，包覆，喷雾干燥
中图分类号：TS201.1；TS225.1+9 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2008)-9-0253-05
孙兰萍，马 龙，张 斌，等. 杏仁油微胶囊制备工艺的优化[J]. 农业工程学报，2008，24(9)：253－257.
Sun Lanping, Ma Long, Zhang Bin, et al. Optimization of technology for almond oil microencapsulation[J]. Transactions of the
CSAE, 2008,24(9)：253－257.(in Chinese with English abstract)

0 引 言
杏仁为蔷薇科（Rosaceae）李属植物杏（Prunus
armeniaca L.）的种子，具有丰富的营养和良好的药用价
值，对高血压、高血脂和肿瘤等具有一定的食疗作用[1]，
是一种深受广大消费者青睐的保健食品。其主要营养成
分杏仁油中，油酸和亚油酸等不饱和脂肪酸的含量超过
90％，对人体有重要生理作用[2]。但由于杏仁油中不饱和
脂肪酸含量很高，因而杏仁油很容易被氧化，造成营养
的损失和品质下降。
微胶囊技术是用可以形成胶囊壁或膜的物质对固
体、液体或气体等核心物质进行包埋和固化的技术[3]。油
脂微胶囊化是将油脂包裹在5～200 µm的封闭的小球状
微小胶囊中，不仅能防止油脂的氧化，而且使油脂成为
粉末状，更加便于贮存、运输及使用。目前国内外已经
成功地对核桃油[4]、猕猴桃籽油[5]、鱼肝油[6]、玉米胚芽
油[7]和葵花籽油[8]等油脂以及丁香油[9]、八角茴香油[10]、
姜油[11]等香精香料实现了包埋，但对杏仁油微胶囊化的
研究尚未见报道。
本研究是在超临界 CO2 萃取杏仁油工艺优化的基础
上，首次以超临界 CO2 萃取的杏仁油为对象研究杏仁油
微胶囊的制备工艺，将中心组合设计试验方案应用于杏
仁油微胶囊制备技术中，探讨杏仁油、麦芽糊精、牛乳
分离蛋白、大豆卵磷脂的质量分数和均质压力等因素对
杏仁油微胶囊包埋率的影响，利用响应面分析法优化杏
仁油微胶囊配方；采用正交试验设计优化喷雾干燥过程

收稿日期：2007-12-02 修订日期：2008-08-20
基金项目：安徽省高等学校省级自然科学研究项目（KJ2008B226）；蚌埠学
院中青年学科带头人培养对象资助项目（院人字[2006]18 号）
作者简介：孙兰萍（1968－），女，安徽滁州人，副教授，研究方向为食品
工程新技术及生物活性物质分离纯化。蚌埠 蚌埠学院食品与生物工程系，
233030。Email: lanpingsun@yahoo.com.cn
中的工艺条件，以确定微胶囊化杏仁油的最佳生产工艺，
为杏仁的深加工寻求新的途径。
1 材料与方法
1.1 试验材料与仪器
1.1.1 材料与试剂
杏仁油：实验室采用超临界 CO2萃取，参照文献[12]
的方法；
麦芽糊精（葡萄糖值（dextrose equivalent 值，DE
值）为 20）：国产食品级。因其易于溶解，黏度低、成
膜性好，可形成致密的玻璃体，而成为构成壁膜的重要
材料[4]。
牛乳分离蛋白(79.6％蛋白质和 4.8％乳糖)：国产食品
级。牛乳分离蛋白同时具有亲水基和疏水基，并且兼有
分子间与分子内吸引力，乳化性和成膜性良好，也常被
用作良好壁材[13,14]。
大豆卵磷脂（36.0％磷脂和 10％卵磷脂）：国产食
品级。大豆卵磷脂主要是由磷脂、甘油三酸酯以及少量
的植物糖酯、植物甾醇、生育酚和脂肪酸组成的一类混
合物，由于具有乳化性、保湿性、抗氧化性，胶质性和
生理活性，广泛地应用于食品工业中，高纯度的卵磷脂
有利于生成水包油型的乳状液，被用作高档乳化剂[15]。
石油醚、无水乙醚均为分析纯。
1.1.2 主要仪器
SD-1500 喷雾干燥机（上海沃迪科技有限公司）；
JHG2P60 均质机（上海张堰轻工设备有限公司）；FS-1
匀浆机（江苏金坛环宇科学仪器厂），FA1004 电子分析
天平（上海精科实业有限公司），索氏抽提器等。
1.2 试验方法
1.2.1 杏仁油的微胶囊化
参照Keogh等[13]的方法加以改进。以杏仁油为心材，
麦芽糊精和牛乳分离蛋白为复合壁材，大豆卵磷脂为乳
254 农业工程学报 2008 年
化剂。称取一定量麦芽糊精和牛乳分离蛋白溶入温水中
（65℃），保持混合溶液温度为65℃，搅拌20 min。再加
入杏仁油和大豆卵磷脂，搅拌均匀，在50℃和800 r/min
转速下搅拌30 min后形成稳定乳状液，然后将乳状液在一
定压力下均质3次，均质后的乳状液进行喷雾干燥。
1.2.2 杏仁油微胶囊配方及均质压力的响应面试验设计
采用统计软件Design Expert中响应曲面方法的中心
组合设计，选取杏仁油、牛乳分离蛋白、大豆卵磷脂质
量分数和均质压力4个因子为自变量，分别以x1、x2、x3、
x4表示，以包埋率为应变量，各因素取值范围确定为
20%～40%、10%～30%、0.5%～2.5%和5～25 MPa。按
方程Xi = (xi - x0)/∆x对自变量进行编码（Xi为自变量的编
码值，xi为自变量的真实值，x0为试验中心点处自变量的
真实值，∆x为自变量的变化步长），因素水平编码见表1。
在乳化温度为50℃条件下乳化，进料温度为50℃，进风
温度180℃、出风温度80℃的条件下喷雾干燥，以包埋率
为评价指标。

表1 杏仁油微胶囊配方及均质压力中心组合设计因素水平表
Table 1 Factors and levels of experiment with central composite
design on choosing microencapsulation formula and homogenizing
pressure
水平
Xi
杏仁油质量
分数x1/%
牛乳分离蛋白
质量分数x2/%
大豆卵磷脂
质量分数x3/%
均质压力
x4/MPa
-2 20 10 0.5 5
-1 25 15 1.0 10
0 30 20 1.5 15
1 35 25 2.0 20
2 40 30 2.5 25
注：在配方中添加的麦芽糊精质量分数＝1- x1- x2- x3；i＝1,2,3,4

1.2.3 杏仁油微胶囊化工艺参数的正交试验设计
利用最佳配方，采用正交试验设计优化杏仁油微胶
囊化的工艺参数。主要工艺参数为进风温度、出风温度
和进料温度[16,17]，正交试验因素水平表如表 2 所示，以包
埋率为评价指标。

表 2 杏仁油微胶囊化工艺参数正交试验表
Table 2 Factors and levels of the orthogonal experiment on
microencapsulation technological parameters
因 素
水平
进风温度/℃ 出风温度/℃ 进料温度/℃
1 180 70 40
2 190 80 50
3 200 90 60

1.3 杏仁油微胶囊化的效果评定
微胶囊化效果可用包埋率来衡量。
包埋率=（1- 微胶囊表面油含量/微胶囊总油含量）
×100％
微胶囊表面油含量测定：用石油醚作为溶剂，准确
称取2 g微胶囊，将50 mL石油醚分3次加入，每次均振荡，
过滤，合并滤液，将滤液在50℃水浴加热，蒸出石油醚，
称重得油的质量即微胶囊表面油含量[4]。
微胶囊总油含量测定：用无水乙醚作溶剂，准确称
取破碎后的胶囊 2 g，用索氏抽提法测定胶囊总油含量。
2 结果与分析
2.1 杏仁油微胶囊配方和均质压力的响应面优化试验
2.1.1 包埋率回归模型的建立及显著性检验
采用 Design Expert 软件进行试验设计以及数据分
析，试验值和预测值见表 3。

表3 杏仁油微胶囊配方及均质压力中心组合设计试验结果
Table 3 Results of experiment with central composite design on
choosing microencapsulation formula and homogenizing pressure
自变量 包埋率/%
序号
X1 X2 X3 X4 试验值 预测值
1 -1 -1 -1 -1 82.4 82.48
2 1 -1 -1 -1 77.7 77.20
3 -1 1 -1 -1 91.3 92.41
4 1 1 -1 -1 89.5 89.60
5 -1 -1 1 -1 89.4 89.45
6 1 -1 1 -1 76.3 77.53
7 -1 1 1 -1 93.7 93.15
8 1 1 1 -1 83.8 83.71
9 -1 -1 -1 1 82.5 82.96
10 1 -1 -1 1 74.3 74.95
11 -1 1 -1 1 92.4 91.27
12 1 1 -1 1 85.4 85.73
13 -1 -1 1 1 93.5 93.50
14 1 -1 1 1 79.6 78.86
15 -1 1 1 1 94.7 95.58
16 1 1 1 1 83.4 83.42
17 -2 0 0 0 88.5 88.29
18 2 0 0 0 71.1 70.84
19 0 -2 0 0 79.6 79.22
20 0 2 0 0 93.8 93.70
21 0 0 -2 0 86.0 85.69
22 0 0 2 0 90.5 90.34
23 0 0 0 -2 89.3 88.82
24 0 0 0 2 89.0 89.00
25 0 0 0 0 90.5 90.13
26 0 0 0 0 90.7 90.13
27 0 0 0 0 89.9 90.13
28 0 0 0 0 90.1 90.13
29 0 0 0 0 90.2 90.13
30 0 0 0 0 89.7 90.13
31 0 0 0 0 89.8 90.13

对表 3 试验数据进行多元回归拟合，得到包埋率对
自变量杏仁油、牛乳分离蛋白、大豆卵磷脂质量分数和
均质压力的二次多项回归模型方程：
Y = 90.13 – 4.36X1 + 3.62X2 + 1.16X3 + 0.046X4 + 0.62
X1X2 –1.66 X1X3 – 0.68 X1X4 –1.56 X2X3 – 0.41 X2X4 +
0.89 X3X4 – 2.64 X12 – 0.92 X22 – 0.53 X32 – 0.30 X42
对该模型进行方差分析，结果见表4。由表4可以看
出，模型F = 158.67＞(F0.01(14,6) = 7.6)，模型p＜0.0001，
表明建立的回归模型极其显著，能够较好地拟合杏仁油、
牛乳分离蛋白、大豆卵磷脂质量分数和均质压力对包埋
率的影响情况。
第 9 期 孙兰萍等：杏仁油微胶囊制备工艺的优化 255
表4 回归模型方差分析
Table 4 Variance analysis of regression model
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 p值
模型 1127.82 14 80.56 158.67 ＜0.0001
残差 8.12 16 0.51
总和 1135.94 30
复相关系数= 0.9928 校正决定系数=0.9866

表4表明，模型的校正决定系数为0.9866，说明该模
型能解释98.66%响应值的变化，仅有总变异的1.34%不能
用此模型来解释；复相关系数为0.9928，说明该模型拟合
程度良好，试验误差小，可以用此模型对杏仁油微胶囊
化进行分析和预测。
由回归方程系数显著性检验可知（表5），模型中一
次项杏仁油质量分数X1、牛乳分离蛋白质量分数X2和大豆
卵磷脂质量分数X3极显著，均质压力X4不显著；X1的二次
项（X12）、X2的二次项（X22）和X3的二次项（X32）极显
著，X4的二次项（X42）显著；交互项X1X2、X1X3、X1X4、
X2X3和X3X4极显著，X2X4显著。

表5 回归方程系数显著性检验
Table 5 Test of significance for regression coefficient
系数项 系数估计值 自由度 标准误差 F 值 p 值(显著水平)
90.13 1 0.27 158.67 ＜0.0001
X1 -4.36 1 0.15 899.62 ＜0.0001
X2 3.62 1 0.15 619.74 ＜0.0001
X3 1.16 1 0.15 63.88 ＜0.0001
X4 0.046 1 0.15 0.099 0.7567
X12 -2.64 1 0.13 393.00 ＜0.0001
X22 -0.92 1 0.13 47.31 ＜0.0001
X32 -0.53 1 0.13 15.76 0.0011
X42 -0.30 1 0.13 5.21 0.0365
X1 X2 0.62 1 0.18 12.07 0.0031
X1 X3 -1.66 1 0.18 86.45 ＜0.0001
X1 X4 -0.68 1 0.18 14.63 0.0015
X2 X3 -1.56 1 0.18 76.32 ＜0.0001
X2 X4 -0.41 1 0.18 5.20 0.0366
X3 X4 0.89 1 0.18 25.17 0.0001

2.1.2 杏仁油微胶囊配方的响应曲面分析与优化
杏仁油微胶囊配方响应面图如图1～3所示。
由图1可以看出，当杏仁油质量分数恒定时，随着牛
乳分离蛋白质量分数的增加，包埋率也随之增加；牛乳
分离蛋白质量分数不变时，随着杏仁油质量分数的增加，
包埋率先呈现增加趋势，至杏仁油质量分数达到一定值，
包埋率呈现下降趋势。如牛乳分离蛋白质量分数为20%
时，杏仁油质量分数为20%时包埋率达88.3％，25％时的
包埋率91.8%，35%时包埋率只有83.1%。
由图2可以看出，当杏仁油质量分数较小时，随着大
豆卵磷脂质量分数的增加，包埋率随之增加，但当杏仁
油质量分数较大时，包埋率随大豆卵磷脂质量分数增加
反而降低；大豆卵磷脂质量分数不变时，随着杏仁油质
量分数的增加，包埋率先呈现增加趋势，而杏仁油质量
分数达到一定值，包埋率呈现下降趋势。如大豆卵磷脂
质量分数为2.0%时，杏仁油质量分数为20%时包埋率达
92.3%，25%时的包埋率94.1%，35%时包埋率只有82.1%。

注：x3=1.5%, x4=15 MPa
图 1 杏仁油和牛乳分离蛋白质量分数对包埋率
影响的响应曲面
Fig.1 Response surface plot of effects of almond oil
and milk protein isolate contents on encapsulation rates

注：x2=20%, x4=15 MPa
图 2 杏仁油和大豆卵磷脂质量分数对包埋率
影响的响应曲面
Fig.2 Response surface plot of effects of almond oil
and soy lecithin contents on encapsulation rates

注：x1=30%, x4=15 MPa
图 3 大豆卵磷脂和牛乳分离蛋白质量分数对包埋率
影响的响应曲面
Fig.3 Response surface plot of effects of soy lecithin
and milk protein isolate contents on encapsulation rates
256 农业工程学报 2008 年
由图 3 可以看出，当大豆卵磷脂质量分数较小时，
随着牛乳分离蛋白质量分数的增加，包埋率呈现增加趋
势，但当大豆卵磷脂质量分数较大时，随着牛乳分离蛋
白质量分数的增加，包埋率增加的趋势不明显；当牛乳
分离蛋白质量分数恒定，大豆卵磷脂质量分数在 0.5%～
2.5%范围内变化，在较低的牛乳分离蛋白质量分数变化
区域内增加大豆卵磷脂质量分数有利于包埋率的提高，
而在较高的牛乳分离蛋白质量分数变化区域内增加大豆
卵磷脂质量分数，包埋率则先升后降。如牛乳分离蛋白
质量分数为 25%时，当大豆卵磷脂质量分数为 0.5%时包
埋率达 91.5%，1.5%时的包埋率 92.8%，2.0%时的包埋率
达 91.9%。
由图1和图3可以看出增加牛乳分离蛋白的质量分数
有利于包埋率的增加。由图2和图3可以看出添加大豆卵
磷脂有利于杏仁油的乳化，对包埋率有显著的影响。
对回归方程求一阶偏导数，并令其为零，联立方程
解得X1=-0.998、X2=0.986、X3=0.98和X4=1.0，即杏仁油
微胶囊制备的最佳配方为杏仁油质量分数25.01%、牛乳
分离蛋白质量分数24.93%、大豆卵磷脂质量分数1.99%，
麦芽糊精质量分数48.07%，在20 MPa压力下均质处理，
由回归方程可得杏仁油的包埋率预测值为95.6%。
2.2 杏仁油微胶囊化工艺参数的优化试验
由表6可知，影响杏仁油微胶囊包埋率的主次因素为
A＞B＞C。进风温度对微胶囊包埋率影响最大；其次是
出风温度，再次为进料温度。试验得出的微胶囊化工艺
参数最优组合为A1B2C2，即进风温度为180℃，出风温度
80℃，进料温度为50℃。

表 6 杏仁油微胶囊化工艺参数正交试验结果
Table 6 Results of the orthogonal experiment on
microencapsulation technological parameters
试验号 A B C 包埋率/%
1 1 1 1 89.3
2 1 2 2 93.6
3 1 3 3 81.3
4 2 1 2 85.7
5 2 2 3 88.5
6 2 3 1 72.6
7 3 1 3 75.4
8 3 2 1 76.2
9 3 3 2 70.5
k1 88.067 83.467 79.367
k2 82.267 86.100 83.267
k3 74.033 74.800 81.733
极差 14.034 11.300 3.900

表7方差分析结果表明，A因素和B因素影响显著（p
＜0.05），C因素影响不显著（p＞0.05），即在试验所选
择的微胶囊化工艺参数因素和水平范围内，进风温度和
出风温度对微胶囊包埋率影响达到显著水平，进料温度
对微胶囊产品包埋率影响不显著。
进风温度涉及到干燥速度和干燥能力，同时又影响
到产品的颗粒结构、吸湿性和热敏性成分的稳定性[18]。
试验表明，当喷雾干燥进风温度低于160℃时，微胶囊含
水分大，流动性不好，干燥速度慢，易粘壁；但进风温
度高于200℃时，水分散失速度过快，囊壁表面凹陷，会
使胶囊过热出现裂缝，同时还会使壁材变性，降低其溶
解性，降低产品质量。杏仁油微胶囊化宜采用的进风温
度为180℃，此温度有利于微胶囊颗粒的干燥，可迅速地
形成完整致密的微胶囊结构，降低产品的含水率。出风
温度影响到产品的干燥时间，对于微胶囊结构和含水率
有较大的影响。出风温度高，有利于减少产品颗粒的降
速干燥时间，有利于产品形成完整致密的微胶囊结构；
但过高会导致胶囊过度受热出现裂缝，降低产品质量[19]。
杏仁油微胶囊化宜采用的出风温度为80℃。进料温度影
响到料液的流动性，喷雾过程的难易和产品黏度大小等。
适当提高进料温度可以降低进料乳液的黏度，有利于乳
滴的雾化，且可以适当提高进料浓度；进料温度又不能
太高，否则会引起某些低沸点挥发成分的挥发[19,20]。杏仁
油微胶囊乳液适宜的进料温度为50℃。

表7 微胶囊化工艺参数正交试验结果方差分析
Table 7 Variance analysis of orthogonal experiment on
microencapsulation technological parameters
因 素 偏差平方和 自由度 均方 F比 p值
进风温度 298.362 2 149.181 36.554 0.027
出风温度 209.736 2 104.868 25.696 0.037
进料温度 23.162 2 11.581 2.838 0.261
误差 8.162 2 4.081

2.3 优化工艺的验证
为了检验杏仁油微胶囊制备工艺优化的可靠性，按
响应曲面法优化的配方配制乳状液，即杏仁油质量分数
25%、牛乳分离蛋白质量分数25%、大豆卵磷脂质量分数
2%和麦芽糊精质量分数48%，在20 MPa压力下均质处理，
在进风温度为180℃，出风温度80℃，进料温度为50℃条
件下进行喷雾干燥微胶囊化，重复试验3次，所得杏仁油
微胶囊的包埋率平均值为94.7%，与理论预测值95.6%相
比相对误差在1%左右。
3 结 论
1）利用喷雾干燥工艺，选用牛乳分离蛋白和麦芽糊
精为壁材、大豆卵磷脂为乳化剂，对杏仁油进行了微胶
囊化研究，通过响应面分析法，有效证实了牛乳分离蛋
白和麦芽糊精作为壁材、大豆卵磷脂作为乳化剂制备杏
仁油微胶囊的可行性。
2）采用响应面分析法确定了杏仁油微胶囊最佳配方
为杏仁油质量分数25%、牛乳分离蛋白质量分数25%、大
豆卵磷脂质量分数2%和麦芽糊精质量分数48%，在20
MPa压力下均质处理；喷雾干燥法制备杏仁油微胶囊比较
理想的工艺条件为进风温度180℃，出风温度80℃，进料
温度50℃。在上述工艺条件下，杏仁油微胶囊的包埋率
平均值为94.7%，与理论预测值95.6%相比相对误差在1%
左右。
第 9 期 孙兰萍等：杏仁油微胶囊制备工艺的优化 257
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Optimization of technology for almond oil microencapsulation

Sun Lanping, Ma Long, Zhang Bin, Zhao Daqing, Xu Hui
( Department of Food and Bioengineering, Bengbu College, Bengbu 233030, China )

Abstract: Almond oil has a high content of unsaturated fatty acids. In order to avoid the oxidation and enlarge the uses
of almond oil, the microencapsulation of the almond oil extracted by the supercritical CO2 technique was studied. The
almond oil was microencapsulated by spray drying method with milk protein isolates and malt dextrin as wall materials,
soy lecithin as emulsifier. The optimal microencapsulation formula was studied via response surface methodology (RSM)
and the optimal technological parameters of spray drying technique were determined by orthogonal design. The results
show that the optimal formula of the almond oil microcapsule is almond oil 25％, milk protein isolates 25％, soy lecithin
2％ and malt dextrin 48％, and the proper homogenizing pressure is 20 MPa; the optimal technological parameters of
spray drying are inlet air temperature 180 , outlet ℃ air temperature 80℃ and feed temperature 50℃. The high quality
and embedding rate microencapsulation of almond oil is obtained, and the embedding rate can reach 94.7% under
optimal conditions.
Key words: oils and fats, almond oil, microencapsulation, microemulsions, encapsulation, spray drying