1、单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式* 1第三节食品微胶囊技术1. 发展简史2. 基本概念3. 微胶囊的 常用 壁材4. 微囊化的方法5. 性能测试6. 应用 1 发展简史 20 世纪 40 年代末 ,微胶囊技术取得了突破性成果 ,如美国的 DE Wurster 利用空气悬浮法成功地制备出药物包衣用微胶囊 ,至今仍将空气悬浮法称为 Wurster 法。 之后 ,美国 NCR 公司的 B K Green利用相分离复合凝聚法成功地制备了含油明胶微胶囊 20 世纪 50 年代末到 60 年代 ,人们开始研究把聚合方法应用于微胶囊制备 , 20 世纪 70 年代后微胶囊工艺日臻成熟 ,应
2、用范围也逐渐扩大 ,微胶囊技术得到了更大的发展。 微胶囊技术是当今一项用途广泛而又发展迅速的新技术，目前已成为食品科技领域内的研究热点之一 微胶囊技术应用于食品工业上，解决了食品工业的部分难题，极大地推动了食品工业由低级的农产品初加工业向高级产业转变。它是 21世纪重点研究开发的高新技术之一 2 基本概念 微胶囊：指一种具有聚合物壁壳的微型容器或包物。其大小一般为 5-200 m不等，形状多样，取决于原料与制备方法。 微胶囊化：制备微胶囊的过程称为微胶囊化。 微胶囊化技术：指将固体、液体或气体包埋在微小而密封的胶囊中，使其只有在特定条件下才会以控制速率释放的技术。 其中 被包埋的物质称为 芯材
3、 ，包括香精香料、酸化剂、甜味剂、色素、脂类、维生素、矿物质、酶、微生物、气体等。 包埋芯材实现微囊胶化的物质称为 壁材。 可用作微胶囊包囊材料的有天然高分子、半合成高分子和合成高分子材料 ,视所包囊物质 (囊心物 )的性质 油溶性囊心物需选水溶性包囊材料 水溶性囊心物则选油溶性包囊材料 即包囊材料应不与囊心物反应 ,不与囊心物混溶。 高分子包囊材料本身的性能也是选择包囊材料所要考虑的因素 ,如渗透性、稳定性、溶解性、可聚合性、粘度、电性能、吸湿性及成膜性等。微胶囊的不同结构图微胶囊的功能敏感性成分经过胶囊化后，可改变产品原来的色泽、形状、质量、体积、溶解性、反应性、耐热性、贮藏性等待性，能够
4、贮存微细状态的心材物质并在需要时释放出来。1、 隔离物料间的相互作用，保护敏感性物质 物料通过胶囊化后，可避免受环境中氧气、光线、高温、水汽、紫外线等外界不良因素的干扰，提高其在加工时的稳定性并延长产品的货架寿命。如茶饮料中的色素物质易受光、热、酸等因素作用而不稳定，经包埋后可形成稳定的包埋物。 2改变物料的存在状态、质量和体积 液体心材经胶囊化后可转变为细粉状固体，其内部仍是液相，故仍能保持良好的液相反应性；部分液体香料，经包埋后转变为固体颗粒，以便于加工、贮藏和运输；物料经胶囊化后，其质量有所增加，也可制成含有空气或空心胶囊而使其体积增加。 3掩盖不良风味、降低挥发性 有些食品添加剂，因带
5、异味或色泽而影响被添加食品的品质。如果将其胶囊化，可掩盖其不良风味、色泽，改变其在食品加工中的使用性。易挥发的食品添加剂，经胶囊化后可抑制挥发，减少其在加工时的损失，降低成本。食品或饮料中的天然香气成分经包埋后，其挥发性、氧化和热分解作用显著减缓，使香气持久、怡人。 4、控制释放物料经微胶囊化后，可控制其释放时间和释放速率。 利用这些特点，在食品工业中可以滞留一些挥发性化合物，使其在最佳条件下释放。 如饮料中加入防腐剂 (如苯甲酸钠 )，与酸味剂直接接触会引起失效，若将其胶囊化后可增强对酸的稳定性，并可在最佳状态下发挥防腐作用，延长防腐剂的作用时间。 通过预先设计并选用适当壁材，还可实现特殊的
6、释放模式达到特殊效果。 5、降低食品添加剂的毒理作用 利用控制释放的特点，可通过适当的设计，控制心材的生物可利用性，尤其对化学合成添加剂，对其进行包埋，对于减少其毒理作用显得尤为重要。6 能使不相容成分均匀地混合运用微胶囊技术 ,将可能相互反应的组分分别制成微胶囊产品 ,使它们稳定在一个物系中 ,各种有效成份有序地释放 ,分别在相应时刻发生作用 ,以提高和增进食品产品的风味和营养。 例如 :有些粉状食品对酸味剂十分敏感。因为酸味剂吸潮会引起产品结块 ;并且酸味剂所在部位 pH 值变化很大 ,导致周围色泽变化 ,使整包产品外观不雅。将酸味剂微胶囊化以后 ,可延缓对敏感成分的接触和延长食品保存期限
7、。7 隔离活性成分能保持食品中微量营养素和生理活性物质对人体的活性作用。释放的方式 扩散 膜层破裂 降解3 微胶囊的常用壁材3.1 碳水化合物 麦芽糊精 、 玉米淀粉糖浆 这两种碳水化合物本身不具备乳化能力 ,成膜能力也差 ,但它们具有高浓度时低粘度的特点 ,因此如果与其他具有乳化性的壁材配合后 ,可提高体系的固形物浓度 ,有利于降低干燥能耗 ,减少生产成本。 环糊精 也不具备乳化能力 ,但其分子中疏水性空腔能同具有一定大小与形状的疏水性分子形成稳定的非共价复合物 ,从而起到稳定心材 ,掩盖心材异味的作用。 壳聚糖 主要用在复凝聚法微胶囊技术 纤维素及其衍生物 主要用在水溶性食品添加剂如甜味剂
8、、酸味剂以及酶或细胞的包埋剂。 蔗糖 具有溶解速度快、热稳定性高、价格低、来源广的特点 ,常被用来作为微胶囊的壁材 ,以往的研究主要限于在挤压法、共结晶两种微胶囊化工艺中使用 ,最近已开始有将蔗糖用作喷雾干燥法微胶囊工艺的壁材的报道。 具有乳化性能的碳水化合物只有辛酰基琥珀酸酯化 变性淀粉 ,这种淀粉分子结构中同时包含亲水亲脂基团 ,因此具备乳化心材的能力 ,且已被 FDA正式批准使用 ,它还具备高固形物浓度时低粘度的特点 ,比传统的阿拉伯胶具有更强的优越性。3.2 胶质v 海藻胶、瓜儿胶、卡拉胶 可分别用于高脂食品 ,风味料 ,汤料与果汁等的包埋剂。v阿拉伯胶 由于含有约 1 %左右具乳化性
9、的蛋白质 ,能够乳化心材 ,而且溶解性能好 ,因此在微胶囊技术中用途最为广泛 ,研究最多 ,它主要应用在风味料的微胶囊化技术中 ,但阿拉伯胶的来源价格高且供应不稳定。v黄原胶 是一种微生物多糖 ,虽然和海藻胶、瓜儿胶、卡拉胶一样不具乳化能力 ,但它在溶液中粘度较大 ,利于改善乳状液的流变性 ,增加乳化体系的稳定性 , 另外在体系固形物含量较低时添加适量的黄原胶 ,可以提高进料粘度 ,这对于喷雾干燥过程中形成较大的雾滴十分有利 , 因此在体系中使用黄原胶有利于微胶囊化工艺过程的实现 ,便于降低生产成本 , 黄原胶来源广 ,其价格与其他胶质相比也不算贵 ,因此黄原胶是较为实用的一种微胶囊壁材辅料。
10、3.3 脂质 脂质一般用作喷雾冷却法微胶囊工艺的壁材 ,主要用于水溶性材料或固体物质等的微胶囊技术 ,以它为壁材的微胶囊产品在水中不溶解但具有一定条件释放的功能 。 卵磷脂应用于微胶囊技术的主要在于它在较低温度下就可形成卵磷脂胶束 ,因而可用于生物活性物质如酶类的微胶囊。 卵磷脂作为乳化剂与其他壁材如聚乙烯复配可对甜味剂、风味料等进行微胶囊化 ,作为一种营养强化剂 ,它本身也已被制成微胶囊化产品。 脂质体微胶囊化技术主要应用在医学上作为药物载体 ,除保持药物的生理活性外 ,还有定向释放的作用 ,该技术对于食品工业而言尚不现实。3.4 蛋白质v主要在于其乳化性能 ,能够在两相界面形成有良好粘弹性
11、的界面膜 ,从而有效促进微胶囊过程。v研究表明乳清蛋白能与麦芽糊精配合作为奶油或挥发性良好的微胶囊化壁材。v 大豆蛋白是一种分子量极大的球状蛋白 ,在制备 O/ W乳状液时能定向吸附到油 / 水界面形成较强的界面膜 ,但乳化油滴过程中其球状结构的受热展开使大量憎水基团暴露 ,导致其在水相的溶解度大大下降。因此以其为主要壁材的微胶囊产品溶解性能欠佳 ,人们在大豆蛋白功能性质的长期研究中发现采用酶法改性是解决大豆蛋白溶解性的行之效的方法 ,即通过酶水解 ,打断大豆蛋白质的分子主链 ,一方面减小分子的大小 ,另一方面由于肽键的断裂 ,使体系的亲水基团大大增加 ,从而使分子的亲水性增加 ,达到改善溶解性之目的。
