Storage stability of microencapsulated camelina and blackcurrant seed oils

Abstract

Rasvojen hapettuminen on yksi keskeisimmistä haasteista ruokaöljyjen prosessoinnin ja varastoinnin kannalta, sillä hapettuminen lyhentää ruokaöljyjen säilyvyyttä, heikentää niiden ravintoarvoa ja aistinvaraisia ominaisuuksia. Mikrokapselointi on menetelmä, jonka avulla ruokaöljyjen säilyvyyttä voidaan pidentää suojaamalla öljypisarat kapseloivan matriisin sisään. Tämän tutkielman tavoitteena oli selvittää, miten kapseloivan matriisin koostumus ja suhteellinen kosteus vaikuttavat mikrokapseloitujen camelina- ja mustaherukansiemenöljyjen hapettumiseen.

Camelina- ja mustaherukansiemenöljyistä valmistettiin emulsioita käyttäen heraproteiini-isolaattia ja maltodekstriiniä suhteissa 1:1, 1:3 ja 1:9. Kokonaiskuiva-ainepitoisuus ja kapselointimateriaalien ja öljyn suhde pidettiin vakiona. Mikrokapselointi tehtiin sumutuskuivausmenetelmällä. Emulsioista mitattiin viskositeetit ja kuivatuista jauheista määritettiin veden sorptio-ominaisuudet ja pintalipidipitoisuudet. Jauheet kostutettiin 11 %:n ja 44 %:n suhteellisessa kosteudessa 21 °C:ssa, minkä jälkeen näytepullot suljettiin vakiovesipitoisuuden ylläpitämiseksi. Lipidien hapettumista tutkittiin 10 viikon ajan nopeutetulla säilytyskokeella 40 °C:ssa määrittämällä mikrokapseloitujen öljyjen tuottamia sekundaarisia hapettumistuotteita kahden viikon välein headspace-kiinteäfaasi-mikrouutto-kaasukromatografi-massaspektrometristä menetelmää käyttäen.

Tulokset osoittivat, että heraproteiini-isolaatti ja maltodekstriini suojasivat molempia mikrokapseloituja öljyjä parhaiten suhteessa 1:1, vaikka mikrokapseloitujen öljyjen pintalipidipitoisuus oli tässä jauheessa suurin ja mikrokapselointiteho oli kaikkein heikoin. Mikrokapseloidulla mustaherukansiemenöljyllä vesipitoisuus, joka saavutettiin 44 %:n suhteellisessa kosteudessa suojasi öljyä paremmin hapettumista vastaan kuin 11 %:n suhteellisessa kosteudessa saavutettu vesipitoisuus. Vesipitoisuudella ei ollut selkeää vaikutusta mikrokapseloidun camelinaöljyn hapettumiseen, mutta viikolla 10 analysoitujen hapettumisyhdisteiden perusteella 44 %:n suhteellisessa kosteudessa saavutettu vesipitoisuus saattaisi tarjota paremman suojan hapettumista vastaan pitkäaikaisessa säilytyksessä kuin 11 %:n suhteellisessa kosteudessa saavutettu vesipitoisuus.

Lipid oxidation presents one of the most important challenges for the processing and storage of edible oils by lowering the shelf life, nutritional value, and organoleptic properties of oils. Microencapsulation is a process where oil droplets are coated within a wall material matrix, and it offers a suitable solution to protect edible oils against oxidative deterioration. This study aimed at exploring the effects of wall material composition and relative humidity (RH) on the potential of microencapsulation to protect camelina and blackcurrant seed oils against lipid oxidation.

Camelina and blackcurrant seed oils were emulsified using whey protein isolate (WPI) and maltodextrin (MD) as wall materials in 1:1, 1:3, and 1:9 ratio, and the total solids content and wall-to-oil ratio were kept constant. Microencapsulation was conducted by spray drying, and various parameters were analyzed, including emulsion viscosity, water sorption properties, and the surface oil content of microencapsulated powders. The powders were conditioned at 11% and 44% RHs at 21 °C, after which the sample vials were closed to maintain constant water content. The oxidative stability of the conditioned microencapsulated powders was analyzed over 10 weeks of accelerated storage conditions at 40 °C by measuring the volatile secondary lipid oxidation products every two weeks by headspace-solid phase-microextraction-gas chromatography-mass spectrometry method.

The results showed that the best oxidative stability during the storage period was obtained by WPI-MD 1:1 ratio in both of the microencapsulated oils, even though this wall material composition resulted in the highest surface oil content and the lowest encapsulation efficiency. In blackcurrant seed oil powders, the water content obtained at 44% RH seemed to provide better protection against lipid oxidation than that of 11% RH. Regarding camelina oil powders, water content obtained in different RHs did not seem to affect the oxidative stability of the powders. However, based on the peak areas of volatile compounds detected at week 10, the water content obtained at 44% RH might provide better storage stability for camelina oil containing powders in long-term storage than that of 11% RH.