包封鱼籽油与脱脂鱼籽蛋白水解物强化冰淇淋的制备、品质及氧化稳定性研究

《Journal of Aquatic Food Product Technology》：Characterization of Ice Cream Fortified With Encapsulated Fish Roe Oil and Defatted Fish Roe Protein Hydrolysate

本文报道了以包封的银鲫鱼籽油（富含不饱和脂肪酸，特别是EPA和DHA）及脱脂鱼籽蛋白水解物（DRH）强化冰淇淋的研究。通过喷雾干燥技术将鱼籽油与DRH共同包封，获得高包封率（~88%）的微胶囊。研究表明，用该微胶囊替代5%的乳脂可在维持冰淇淋理想质地、微观结构和感官品质的同时，提升其功能性。然而，替代比例增至20%会导致产品氧化稳定性显著下降（表现为过氧化值PV、茴香胺值AV、丙二醛MDA值升高，并产生大量己醛等挥发性物质），且感官品质恶化。该研究为开发具有营养强化功能且品质稳定的新型冰淇淋提供了科学依据。

　　

引言

海洋来源的ω-3长链多不饱和脂肪酸（LC n-3 PUFAs），尤其是二十碳五烯酸（EPA，C20:5 n-3）和二十二碳六烯酸（DHA，C22:6 n-3），因其对健康的益处而备受关注。鱼籽油是这些脂肪酸的潜在来源，且可作为水产加工业的副产品，提高资源利用率和可持续性。然而，将富含不饱和脂肪酸的鱼油直接应用于食品面临易氧化酸败、产生鱼腥味等挑战，这限制了其应用。包封技术是一种有效的保护策略，可以减少氧化并掩盖不良风味。其中，喷雾干燥技术因其成本效益和工业适用性而广泛应用。

与此同时，合成抗氧化剂的安全性受到质疑，寻找天然抗氧化剂成为趋势。脱脂鱼籽蛋白水解物已被证明具有良好的抗氧化活性，可作为天然抗氧化剂和乳化剂，用于稳定富含ω-3的乳液。冰淇淋作为一种广受欢迎的乳制品，被认为是递送生物活性成分的理想载体。

本研究的目的是评估强化了包封鱼籽油和脱脂鱼籽蛋白水解物的冰淇淋的特性。据我们所知，这是首次研究鱼籽油和鱼籽蛋白水解物在冰淇淋中的应用，也是首次探讨用包封鱼籽油部分替代乳脂的效果。

材料与方法

本研究从伊朗戈尔甘当地市场获取新鲜的银鲫鱼籽，采用改良的Bligh and Dyer法提取鱼籽油。通过气相色谱分析了鱼籽油的脂肪酸组成，结果显示不饱和脂肪酸含量高达59%，其中EPA和DHA分别占3.38%和6.86%。

利用提取鱼籽油后剩余的脱脂鱼籽，通过碱性蛋白酶Alcalase在pH 8、50℃下酶解30、60和90分钟，制备了脱脂鱼籽蛋白水解物，并分别标记为DRH₃₀、DRH₆₀和DRH₉₀。对水解物进行了近似组成、水解度（DH）、分子量分布以及体外抗氧化活性（DPPH自由基清除活性和Fe²⁺螯合活性）的测定。结果表明，随着水解时间的延长，DH增加，分子量减小。DRH₆₀和DRH₉₀的体外抗氧化活性显著优于DRH₃₀。因此，选择DRH₆₀用于后续的稳定化处理。

使用喷雾干燥技术制备鱼籽油包封胶囊。以5%（w/w）鱼籽油、5%（w/w）壁材（麦芽糊精与阿拉伯胶1：1混合）、1%（w/w）卵磷脂为乳化剂，并添加了DRH₆₀。通过超声波辅助乳化制备了前驱乳液。喷雾干燥参数为：进口温度200°C，出口温度80°C。对获得的微胶囊进行了包封效率和微观形貌表征。包封效率达到87.63% ± 1.74%，场发射扫描电镜（FE-SEM）显示胶囊呈球形，表面完整，无明显裂纹。

随后，利用上述喷雾干燥粉末，通过替代配方中乳脂的方式生产强化冰淇淋。乳脂的替代比例分别为0%（对照，R0）、5%（R5）、10%（R10）和20%（R20）。对所有冰淇淋样品进行了分析，包括：膨胀率、融化速率、颜色（CIE Lab*系统）、质地（硬度和粘着性）、微观结构、氧化稳定性（通过测定过氧化值PV、茴香胺值AV、总氧化值Totox和硫代巴比妥酸反应物TBARS值，在0、30、60、120天的贮藏期内进行），以及对R20样品在贮藏120天后进行了挥发性化合物（GC-MS）分析。最后，由20名未经训练的感官评价员对样品进行了颜色、气味、口感、质地和总体可接受度的9点享乐标度测试。

结果与讨论

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  鱼籽油的脂肪酸组成：提取的银鲫鱼籽油中，饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸分别占总脂肪酸的38.2%、27.15%和31.85%。主要脂肪酸包括棕榈酸、油酸和二十碳三烯酸。EPA和DHA的含量也得到确认，证明了其作为ω-3脂肪酸来源的营养价值。
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  脱脂鱼籽蛋白水解物的性质：酶解显著提高了产物的蛋白质含量（达68%-72%）。DH随着酶解时间延长而增加，从30分钟时的6.22%显著提高到60分钟以上。SDS-PAGE显示，DRH₆₀和DRH₉₀含有更多低分子量肽段（<10-15 kDa）。体外抗氧化测试表明，DRH₆₀和DRH₉₀的DPPH自由基清除活性（IC₅₀约为1.5 mg/mL）和Fe²⁺螯合活性（IC₅₀约为2.3 mg/mL）均显著优于DRH₃₀，因此选用DRH₆₀作为抗氧化剂用于后续包封。
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  包封胶囊的特性：喷雾干燥法制备的鱼籽油与蛋白水解物微胶囊表现出高达87.63%的包封效率。FE-SEM图像显示胶囊呈球形，结构完整，无主要裂纹，但表面存在凹陷和小孔，这是喷雾干燥过程的典型特征，表明油滴被很好地包埋在壁材基质中。
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  冰淇淋的品质特性：
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    膨胀率与融化速率：R20样品（20%替代）的膨胀率最高（37.71%），这可能与配方中更高含量的壁材和稳定剂增加了体系粘度有关。同时，R20的融化速率最低（0.50 g/min），与较高的膨胀率一致，因为更多的空气细胞降低了热扩散率。
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    质地与颜色：在硬度方面，R5与对照R0无显著差异，而R10和R20的硬度显著降低。R20的粘着性显著高于其他样品，这可能影响其舀取性和口感。颜色分析表明，R20的a值（红度）显著降低，b值（黄度）显著增加，这归因于鱼籽油和蛋白水解物本身的颜色。
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    微观结构：FE-SEM观察显示，R5的微观结构与R0相似。当替代比例增至10%和20%时，冰淇淋结构变得更加致密，脂肪球和气泡更小、更均匀。这与R20较低的融化速率和较高的膨胀率结果相符，更致密、均匀的微观结构有助于提高产品稳定性。
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  冰淇淋的氧化稳定性：这是评估功能性冰淇淋成功与否的关键指标。贮藏实验表明，氧化程度与鱼籽油添加量密切相关。
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    在整个120天的贮藏期内，R5的氧化指标（PV， AV， TBARS）与对照R0接近，表明5%的替代水平能有效维持氧化稳定性。
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    R10的氧化程度高于R5和R0。
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    R20的氧化最为严重：其PV在60天时达到峰值后下降，表明已进入氧化的传播期；AV和TBARS值在整个贮藏期内持续显著升高。120天时，R20的Totox值（综合氧化指标）高达约24。GC-MS分析进一步证实，贮藏120天后的R20样品中产生了大量挥发性氧化产物，其中己醛占总挥发物的约60%，其次是戊醛、1-戊醇和丙醛。己醛是脂质过氧化的明确标志物，其大量产生直接解释了该样品感官品质的恶化。
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  感官评价：感官结果与理化分析高度一致。
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    R5在120天的贮藏期内，其颜色、气味、口感、质地和总体可接受度均与对照R0无显著差异，表明其感官品质可被接受。
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    R10的感官评分，尤其是口感、气味和总体可接受度，在贮藏后期出现明显下降。
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    R20在所有贮藏时间点的总体可接受度评分均为最低，口感评分也显著较低，被评价员评为不可接受。这与R20样品中高水平的氧化产物（特别是产生不愉快气味的己醛）直接相关。

结论

本研究表明，从银鲫鱼籽中提取的油富含不饱和脂肪酸，脱脂鱼籽经酶解得到的水解产物具有良好的体外抗氧化活性，两者结合用于强化冰淇淋具有可行性。关键在于包封鱼籽油和蛋白水解物的添加比例。

使用该微胶囊替代5%的乳脂，能够在长达120天的贮藏期内，成功生产出氧化稳定性良好、感官品质与普通冰淇淋无差异的功能性冰淇淋。这一添加水平在提升产品营养价值（增加ω-3 PUFAs）的同时，未对产品质量造成损害。

然而，当替代比例增加到10%和20%时，冰淇淋的氧化稳定性显著下降，尤其是在20%替代水平下，脂质氧化严重，产生了大量以己醛为代表的挥发性异味物质，导致产品感官品质（特别是气味和口感）严重劣化，不被消费者接受。

因此，包封鱼籽油与脱脂鱼籽蛋白水解物的结合应用，为开发营养强化的功能性冰淇淋提供了一种有效的策略，但其添加量应以不超过5%为宜，以确保产品在贮藏期间的氧化稳定性和感官可接受度。这项研究为开发兼具健康益处与市场接受度的新型乳制品提供了重要的科学依据。