微膠囊技術(shù)在食品中的應(yīng)用

1、微膠囊技術(shù)在食品中的應(yīng)用食品021班姜旭 2002051022微膠囊(micro-encapsulation)技術(shù)是一項(xiàng)用途廣泛而又發(fā)展迅速的新技術(shù)。在食品、化工、醫(yī)藥、生物技術(shù)等許多領(lǐng)域中已得到成功的應(yīng)用,尤其在食品工業(yè),許多由于技術(shù)障礙而得不到開發(fā)的產(chǎn)品,通過微膠囊技術(shù)得以實(shí)現(xiàn),使得傳統(tǒng)產(chǎn)品的品質(zhì)得到大大的提高,由于此項(xiàng)技術(shù)可以改變物質(zhì)形態(tài),保護(hù)敏感成分,隔離活性物質(zhì),降低揮發(fā)性,使不相溶成分混合并降低某些化學(xué)添加劑的毒性等,為食品工業(yè)高新技術(shù)的開發(fā)展現(xiàn)了良好前景。微膠囊技術(shù)原理微膠囊技術(shù)又稱微膠囊化,是用特殊手段將固體、液體或氣體物質(zhì)包裹在一微小的、半透性或封閉膠囊內(nèi)的過程。微膠囊可簡單

2、地看作由心材和壁材組成,食品工業(yè)中心材的范圍很廣泛,如維生素、色素、揮發(fā)性香料、風(fēng)味物質(zhì)、油脂、抗氧化劑、防腐劑、緩沖鹽及無機(jī)鹽等;此外,食品中一些不易貯存的或?qū)ζ渌M分產(chǎn)生不良影響的物質(zhì)均可作為心材。常用的壁材物質(zhì)有蛋白類、植物膠類、纖維素類、縮聚物類、油類、無機(jī)鹽類等,這些壁材既可單獨(dú)使用,又可混合使用,同時還可添加一些增塑劑、表面活性劑、色素等改良劑來提高品質(zhì)。食品工業(yè)中,壁材的選用需根據(jù)產(chǎn)品的粘度、滲透性、吸濕性、溶解性及澄清度等因素來決定,并要求無毒、無嗅,對心材無不良影響。微膠囊化方法噴霧干燥法噴霧干燥法以其操作靈活,成本低廉,具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量而成為食品工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的微膠囊化

3、方法。噴霧干燥微膠囊化過程,首先是制備心材和壁材的混合乳化液,然后將乳化液在干燥器內(nèi)進(jìn)行噴霧干燥而成。壁材在遇熱時形成一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),起著篩分作用,水或其它溶劑等小分子物質(zhì)因熱蒸發(fā)而透過“網(wǎng)孔”順利的移出,分子較大的心材滯留在“網(wǎng)”內(nèi),使微膠囊顆粒成型心材通常是香料等風(fēng)味物質(zhì)和油類,壁材常選用明膠、阿拉伯膠、變性淀粉、蛋白質(zhì)、纖維酯等食品級膠體。噴霧冷卻法噴霧冷卻法是從噴霧干燥法發(fā)展起來的,其操作過程和噴霧干燥法相似,只是噴霧冷卻法是將已加熱熔融的壁材迅速降溫凝固。噴霧冷卻法中,典型的壁材有氫化植物油、脂肪酸酯、脂肪醇、單和雙甘油酸酯等。其中,單和雙甘油酸酯可增強(qiáng)微膠囊的分散度,有利于新物系的形

4、成。應(yīng)用噴霧冷卻法可包埋硫酸亞鐵、酸類、維生素類、風(fēng)味物質(zhì)等食品添加劑及其它敏感性物質(zhì)和一些不溶于一般溶劑的物質(zhì),利用該產(chǎn)品對水溶性風(fēng)味物質(zhì)的緩釋有保護(hù)作用,可用于焙烤食品、固體湯料和高級脂肪中?？諝鈶腋》諝鈶腋》ㄓ址Q硫化床法或噴霧包衣法,其工作原理是將心材顆粒置于硫化床中,沖入空氣使心材隨氣流做循環(huán)運(yùn)動,溶解或熔融的壁材通過噴頭霧化,噴灑在懸浮上升的心材顆粒上,并沉積于其表面。這樣經(jīng)過反復(fù)多次的循環(huán),心材顆粒表面可以包上厚度適中且均勻的壁材層,從而達(dá)到微膠囊化目的。凝聚法凝聚法又稱相分離法,其形成過程一般可分為3個階段,即凝聚相的形成、壁膜的沉積、壁膜的固化。凝聚相是在心材和壁材的混合物中

5、加入另一種物質(zhì),或?qū)⒈诓牡娜芙舛冉档?從混合液中凝聚而產(chǎn)生的一種新的相。壁膜沉積過程是壁材凝聚出來附著在心材表面,形成包裹層,壁膜形成后通過加熱、交聯(lián)、去除溶劑等使壁膜進(jìn)一步固化,最后完成整個微膠囊化過程。擠壓法擠壓法是一種比較新的微膠囊技術(shù),特別適用于包埋各種風(fēng)味物質(zhì)、香料、維生素C和色素等熱敏感性物質(zhì),因?yàn)槠涮幚磉^程采用低溫方式。流程為先將心材分散到熔融的碳水化合物中,然后將混合液裝入密封容器,在壓穿臺上利用壓力作用壓迫混合液通過一組膜孔而呈絲狀液,擠入吸水劑中。當(dāng)絲狀混合液與吸水劑接觸后,液狀的壁材會脫水、硬化,將心材包裹在里面成為絲狀固體,爾后將絲狀固體打碎并從液體中分離出來,干燥而成

6、。包接絡(luò)合法包接絡(luò)合法又稱分子包埋法,利用具有特殊分子結(jié)構(gòu)的壁材進(jìn)行包埋而成。如常用的-環(huán)糊精進(jìn)行分子包埋取得了令人滿意的效果。-環(huán)糊精是由7個吡喃型葡萄糖分子以-1,4-糖苷鍵連接成環(huán)狀化合物,其外形成圓臺狀,親水性基團(tuán)分布在表面而形成親水區(qū),內(nèi)部的中空部位則分布著疏水性基團(tuán)(疏水中心),疏水中心可與許多物質(zhì)形成包接絡(luò)合物將外來分子置于中心部位而完成包埋過程。包接絡(luò)合法的方法較簡單,一般將環(huán)糊精配制成飽和溶液,加入等摩爾量的心材,混合后充分?jǐn)嚢?0min,即得到所需絡(luò)合物。對一些溶解度大的心材分子,其絡(luò)合物在水中的溶解度也比較大,可加入有機(jī)溶劑促使析出沉淀,對不溶于水的固體心材,需先用少量溶

7、劑溶解后,再混入環(huán)糊精的飽和溶液中。微膠囊技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用 1.香料 在食品貯藏過程中，為防止香味的揮發(fā)和與其他物質(zhì)反應(yīng)并對熱和潮濕敏感， 應(yīng)用微膠囊化和控釋技術(shù)使香味在食品中能長期保存。如在口香糖、咖啡香料、蒜味香料組分、 橙油等生產(chǎn)中，可提高產(chǎn)品香料含量，延長釋放時間，有利于包囊香料的貯存，防止氧化。 一般應(yīng)用明膠、阿拉伯膠、羧甲基纖維素# 乙基纖維素、糊精、麥麩等作為壁材，用銳孔擠壓、噴霧干燥、噴霧冷卻等方法制備微膠囊。 2.乳制品 在乳品生產(chǎn)中，應(yīng)用微膠囊技術(shù)，可生產(chǎn)各種風(fēng)味奶制品，如可樂奶粉、果味奶粉、 姜汁奶粉、發(fā)泡奶粉、 啤酒奶粉、粉末乳酒及膨化乳制品等。將大麥牙、啤酒花、

8、香精以一定比例混合包埋后再與奶粉、NaHCO3等以一定比例混合后干燥、 包裝，制得保健啤酒奶粉，具有沖調(diào)性好、啤酒風(fēng)味突出、泡沫潔白細(xì)膩等特點(diǎn)。 3.茶飲料 CD較適合于包埋茶湯中的兒茶素等物質(zhì)! 有利于茶湯原有的風(fēng)味和色澤、將紅茶用水經(jīng)95萃取后迅速冷卻至35 再用CD處理，過濾后可得澄清透明、風(fēng)味良好的茶飲料。在綠茶中，加入CD可包埋芳香物質(zhì)，減少其在加熱殺菌中的變化和包埋臭味物質(zhì)。CD還可提高速溶茶香氣，防止茶葉提取物乳化，有利于速溶茶賦形和防潮，延長保質(zhì)期，包埋芳香物質(zhì)，給茶葉調(diào)香等。陸曉濱等研究了微膠囊法生產(chǎn)酥油茶工藝，采用微膠囊包埋技術(shù)結(jié)合傳統(tǒng)制造方法，以CD和明膠等多種包埋材料復(fù)

9、合為壁材， 以酥油、生育酚為芯材，利用噴霧干燥法進(jìn)行微膠囊化，產(chǎn)品的包埋率可達(dá)90以上，并通過二次造粒，改善了產(chǎn)品的流動性和溶解性。 4.糖果 在糖果生產(chǎn)中，用CD包埋胡蘿卜素、核黃素、 葉綠素銅鈉、甜菜紅等，對糖果進(jìn)行調(diào)色，經(jīng)日光照射不褪色。營養(yǎng)素經(jīng)包埋后加入糖果中，可強(qiáng)化糖果營養(yǎng)，產(chǎn)品亦不會產(chǎn)生風(fēng)味劣變、氧化酸敗，并能延長保質(zhì)期。用CD包埋大豆磷脂，并進(jìn)行均質(zhì)和噴霧干燥后加入糖果中，可明顯掩蓋其異味。香精經(jīng)CD包埋后加入糖果中，其揮發(fā)性、 熱分解和氧化作用顯著減慢。經(jīng)微膠囊化的香精具有較大的穩(wěn)定性和特殊的水溶性，制成干劑后利于生產(chǎn)加工。在果汁奶糖的生產(chǎn)中，將果汁包埋后再加入奶粉、煉乳中制成

10、奶糖，可防止果汁中的單寧、有機(jī)酸等成分與奶中蛋白質(zhì)反應(yīng)而變性和降低營養(yǎng)價值，并能改善產(chǎn)品品質(zhì)，提高人體對蛋白質(zhì)的吸收率。 5.油脂 油脂是人們?nèi)粘Ｉ詈褪称芳庸さ闹匾镔|(zhì)，但油脂易氧化變質(zhì)，氧化后的油脂會產(chǎn)生不良風(fēng)味，并引起機(jī)體的氧化，從而引發(fā)癌癥和人體衰老。另外，油脂的流動性差，給調(diào)料和湯料在包裝和食用時帶來很大不便。經(jīng)微膠囊化處理后，可將油脂制成粉末，克服了油脂本身的缺點(diǎn)。使其成為性質(zhì)穩(wěn)定、取用方便、流動性好且營養(yǎng)價值高的優(yōu)質(zhì)原料。 6.甜味劑、防腐劑和抗氧化劑 微膠囊化是一種穩(wěn)定食品添加劑的方法。阿斯巴甜作為一種廣泛應(yīng)用的甜味劑，通常將其以微膠囊的形式包裹在脂肪、油、淀粉等材料內(nèi)，以防因

11、水、高溫等而帶來的甜味喪失。 為防止食品污染，可將檸檬酸、抗壞血酸、乳酸等膠囊化，作為殺菌劑，起到食品防腐作用。 茶多酚是一種天然的食品抗氧化劑，它還具有降血糖血脂、抗菌消炎、清除人體自由基、抗癌、抗衰老等一系列藥理作用。但茶多酚易溶于水，難溶于油。鄧澤元等進(jìn)行了微膠囊油溶性茶多酚的工藝研究，通過微膠囊技術(shù)既提高了茶多酚的穩(wěn)定性，以免遭外界因素的破壞，又使其適用于油溶性食品的抗氧化，擴(kuò)大其使用范圍。天然維生素E作為一種抗氧化劑，有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，為增加其穩(wěn)定性，用水包油的乳化系統(tǒng)對其加以乳化包囊，使其應(yīng)用更為廣泛、有效。葛毅強(qiáng)等研究了天然維生素E的微膠囊技術(shù)，以阿拉伯膠、 糊精、玉米糖漿作為壁材

12、，采用噴霧干燥微膠囊化，確定出最佳工藝配方，制得包埋率高，產(chǎn)品質(zhì)量好的新型微膠囊維生素E。 7.飲料 利用微膠囊技術(shù)制備固體飲料，可使產(chǎn)品顆粒均勻一致，具有獨(dú)特濃郁的香味，在冷熱水中均能迅速溶解，色澤與新鮮果汁相似，不易揮發(fā)，產(chǎn)品能長期保存。蘆薈中含有多種游離氨基酸和生物活性物質(zhì)，其營養(yǎng)價值和有效成分都很高。但新鮮的蘆薈液汁中有效成分的性質(zhì)不穩(wěn)定，易揮發(fā)，而且蘆薈汁中有一種令人難以接受的青草味和苦澀味，直接應(yīng)用于食品不宜被人們接受/采用微膠囊技術(shù)將其包埋處理，可減少或消除異味，穩(wěn)定其性質(zhì)，并能延長保存期。蔡華珍等研究了用CD制備蘆薈微膠囊技術(shù)，以CD為壁材，采用真空冷凍干燥技術(shù)，制得平均粒度為11.85的蘆薈微膠囊。 8.其他方面 微膠囊技術(shù)還應(yīng)用于烘焙食品、保健食品、酶的包囊，以及固定化酵母培養(yǎng)等方面。隨著微膠囊技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，其在食品工業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃絹碓綇V泛。綜上可知,微膠囊技術(shù)在我國食品工業(yè)中雖然剛剛起步,但其發(fā)展速度很快,相信隨著人們對微膠囊技術(shù)研究的不斷深入,一定會開發(fā)出豐富多彩的新型食品。參考文獻(xiàn)1. 陸曉濱等,微膠囊法生產(chǎn)酥油茶工藝的研究,食品與發(fā)醇工業(yè),2003,29(5)57-602. 鮑魯生,香辛料精油