基于纳米包埋和抗氧化剂双重效用的柠檬醛稳定机制研究

As a main flavor compound in lemon and citrus flavoring, citral is widely used in acidic drinks. However, in aqueous acid, citral degrades rapidly by a series of cyclization and oxidation reactions. These reactions produce a variety of degradation products. Some of the degradation products are responsible for the off odors. In this research, the combination of nano-encapsulation technology and antioxidants is used to understand the factors that affect the citral stability under acidic conditions, and investigate the mechanism of citral stability. Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) is used to determine citral and its degradation products qualitatively and quantitatively. New strategies for encapsulating citral to improve its stability under acidic conditions via optimized nano-emulsions and solid lipid nanoparticles are developed. General pattern via degradation kinetics capsule system is investigated. A chemical reaction of a specially designed arenediazonium ion probe that reacts with antioxidants is used to determine the fraction of the antioxidant in the interfacial region and the relation between antioxidant distribution and efficiency. The physical properties of these emulsions are characterized by dynamic light scattering, rheology, pulsed-field gradient spin-echo nuclear magnetic resonance. The dual protection equilibrium mechanism is investigated. The project can solve the problem of citral instability to broaden its application in the beverage and flavor industry, and also provide a theoretical basis and reference for stability technology of abound other unstable flavor compounds.

柠檬醛是柠檬香精和柑橘类香精的主要香原料，广泛用于酸性饮料，但其在酸性条件下容易发生氧化反应、脱氢环化反应和重排反应，从而导致不良风味的产生。本课题拟通过纳米包埋和抗氧化剂的双重效用探讨柠檬醛稳定性的影响机制。通过气相色谱质谱联用技术建立定性定量检测柠檬醛及其降解产物的方法，优化柠檬醛纳米乳状液和固体脂质纳米粒的制备方法。探讨纳米胶囊用于提高酸性条件下柠檬醛稳定性的一般规律，并对胶囊体系下柠檬醛降解动力学进行研究。采用特定的芳烃重盐离子探针测定抗氧化剂在油水界面的分配系数，研究抗氧化剂对柠檬醛稳定性的作用机制；采用动态光散射、流变、脉冲梯度场-核磁共振测定乳状液的物理性质，研究双重保护体系与柠檬醛的均相平衡机理。本课题的开展可以解决柠檬醛香气难以稳定的难题，拓宽其在饮料和香料行业方面的应用。同时也可以为香料香精行业大量存在的香气不稳定的其他香料香气稳定技术提供理论依据和方法参考。

本项目主要是针对食品行业中常见香料化合物不稳定、易挥发、易氧化的问题，选用食品中常用的柠檬醛为研究对象，并选择目前风味学研究中先进的分析手段对柠檬醛的降解产物进行鉴定和研究，推断柠檬醛的降解途径，以及探明降解途径的影响因素，分别通过纳米乳液法、固体脂质纳米粒法以及pickering乳化法对其进行包覆，并对所得的样品进行研究：1）采用高压均质法，以明胶和吐温-20为乳化剂，制备了平均粒径为476.73 nm柠檬醛纳米乳液，该纳米乳液在40℃下放置14天后，柠檬醛含量为初始含量的21.25%，空白对照组柠檬醛含量仅为初始含量的8.82%，说明该纳米乳液可提高柠檬醛在酸性条件下化学稳定性。2）采用高压均质法制备了平均粒径为215nm的柠檬醛固体脂质纳米粒，在37 ℃下放置12天后柠檬醛保留率为66.98%，与空白组相比柠檬醛保留率提高了58.76%，说明固体脂质可有效隔绝柠檬醛与酸性介质的接触，减少其氧化降解，柠檬醛稳定性显著提高。3）将不同结构的抗氧化剂与纳米乳液和固体脂质纳米粒相结合，共同协同作用，提高柠檬醛在酸性条件下的稳定性；4）采用高速均质法以壳聚糖-三聚磷酸钠为固体乳化剂，制备了平均粒径为12μm的柠檬醛Pickering乳液，该Pickering乳液在40 ℃放置14天后，柠檬醛的保留率为52.33%，说明壳聚糖-三聚磷酸钠颗粒能有效隔绝柠檬醛和外界环境接触，从而开拓了Pickering乳化法用于柠檬醛稳定性研究。5）进一步拓展探索包覆技术在其它香料方面的应用，分别以有机和无机壁材对精油和维生素C进行包覆，研究不同壁材对芯材的保护作用。综上所述，本项目采用不同方法稳定柠檬醛，有效抑制或降低了柠檬醛的降解速率，与此同时对柠檬醛降解机理的研究都可为未来食品风味的改善和提高提供一定的理论基础，同时为香料香精行业的产品香气稳定技术提供理论依据和方法参考。