微胶囊技术及其在食品工业中的应用

主讲人：星星微胶囊技术及其在食品工业中的应用微胶囊技术的基本概念及组成微胶囊的分类及作用食品工业常见的微胶囊化的方法微胶囊技术在食品工业中的应用微胶囊技术的发展前景目录12345一、微胶囊技术的基本概念及组成（一）微胶囊技术的基本概念所谓微胶囊技术,简单地说,就是利用可以形成胶囊壁或者可以成膜的物质,把核心物质包覆、固化、脱水、形成流动性较好的细小的固体。微胶囊技术实际上是一种“包装”技术，它能够保护被包裹的物料，使之与外界不宜环境相隔绝，达到能最大限度地保持物料原有的色香味、性能和生物活性，防止营养物质的破坏与损失。3微胶囊的壁材壁材是决定微胶囊性能的关键因素之一。一种理想的壁材必须具有如下特点:(1)高浓度时有良好的流动性,保证在微胶囊化过程中有良好的可操作性能;(2)能够乳化芯材并能稳定产生的乳化体系;(3)在加工过程以及贮存过程中能够将芯材完整的包埋在其结构中;(4)易干燥以及易脱落;(5)良好的溶解性;(6)可食性与经济性。（二）微胶囊的组成通常一种材料很难同时具备上述性能,因此在微胶囊技术中常常是采用几种壁材复合使用。一般要求其食品工业上应用的壁材主要有：•碳水化合物（淀粉、乳糖、纤维素、壳聚糖、海藻酸钠和各种植物胶类等）；•蛋白质类（如大豆蛋白、明胶、玉米蛋白、乳清蛋白等）；•蜡与脂类物质（如蜂蜡、石蜡、油脂、脂质体等）。微胶囊的芯材微胶囊芯材可以是固体、液体或者气体。食品方面的芯材主要有香辛料精油、油树脂、化学合成香精、风味提取物、酸味剂、糖及盐类物质、色素、维生素等营养物质。二、微胶囊的分类及作用（一）微胶囊的分类1、缓释型微胶囊该微胶囊的壳相当于一个半透膜，在一定条件下可允许芯材物质透过，可延长芯材物质的作用时间。2、压敏型微胶囊此种微胶囊包裹了一些待反应的芯材物质，当作用于微胶囊的压力超过一定极限后，胶囊壳破裂而流出芯材物质。3、pH敏感型微胶囊该类型微胶囊的壁材在某个pH范围内稳定，当pH变化时，壁材会溶解、降解、破裂，释放出囊心物质。4、热敏型微胶囊由于温度升高使壳材软化或破裂释放出心材物质，有时是芯材物质由于温度改变而发生分子重排或几何异构而产生颜色的变化。5、光敏型微胶囊壳材破裂后，芯材中的光敏物质选择性吸收特定波长的光，发生感光或分子能量跃迁而产生相应的反应或变化6、膨胀型微胶囊壳材为热塑性且高气密性物质，而芯材为易挥发的低沸点溶剂，当温度升高到高于溶剂的沸点后，溶剂蒸发而使胶囊膨胀，冷却后胶囊依旧维持膨胀前的状态。微胶囊能够以微细状态贮存物质，在需要时释放，并且能够保持物质原有的色、香、味、形和溶解性、热敏性、光敏性、压敏性等性状。微胶囊化作用主要有以下几点：改善物理性质如可通过微胶囊将液态物质改制成固态剂型，改变物质密度，改善流动性、可压性、分散性等，可使原来液体或半固体状的物料转化成固态剂型，克服了液体不易操作加工的缺点。提高稳定性有些物质很容易受氧气、温度、水分、紫外线等各种环境因素影响，通过微胶囊化，使囊心物与外界环境相隔离。（二）微胶囊技术的作用控制释放通过选择不同囊材组合和配比，使囊心物在适当条件下缓慢或立即释放，该性质已在医药、农业和化肥行业里得到广泛应用。隔离活性成分由于微胶囊技术隔离了各种成分，故能阻止两种活性成分之间的化学反应。两种能发生反应的活性成分，若其中之一被微胶囊化，再与另一种成分相混，它们之间不发生反应。屏蔽不良味道或气味某些营养物质具有令人不愉快的气味或滋味,如臭味、辛辣味、苦味、异味等,这些味道可以用微胶囊技术加以降低或掩盖。制得的微胶囊产品在口腔中不熔化，而在消化道中溶解，释放出内容物，发挥营养作用。三、食品工业常见的微胶囊化的方法形象地说,微胶囊造粒是物质微粒(核心)的包衣过程,可分为以下四个步骤:目前生产食品微胶囊的方法很多,需要根据不同的生产目的以及材料的理化性质加以选择,最终达到包率高、成本低、能应用于工业化大生产的要求01020304芯材悬浮建立三项体系聚合物囊壁沉积包囊壁固定微胶囊方法原理挤压法芯材和乳化剂处于近饱和状态的囊壁中，均质乳化过程向脱水溶剂中挤压，包覆材料脱水硬化，包覆囊芯形成形成微胶囊。相分离法囊芯分散于囊壁中,囊壁发生限制性沉积作用与囊芯混合,囊壁通过加热,交联或反溶剂作用僵化进而形成微胶囊.空气悬浮法用流化床将囊芯粉末悬浮于空气中，把囊壁溶液喷雾于流化床上，在气流作用下包覆于粉末表面的囊壁溶液因溶剂的挥发而成膜，形成微胶囊流化床包膜法囊芯固体粉末悬浮于空气中,囊壁溶剂喷雾流化,悬浮滚动,包覆囊芯,干燥得微胶囊.喷雾干燥法雾化囊芯和囊壁混合液,蒸发溶剂,囊壁固化得微胶囊.（一）传统常见微胶囊制备技术（二）微胶囊化新方法超临界流法是在一定压力、一定温度下使CO2或H20成为超临界状态并用其作为溶剂，将囊芯和囊壁溶于其中，再利用喷嘴将溶有囊芯和囊壁的溶剂喷出，通过调整喷嘴孔径的大小进而控制形成微胶囊的粒径。超临界流体法该方法利用电喷装置中的喷头由一定数目的较细的内管插于较粗的外管组装而成，对于两室微胶囊其装置如图。操作时内管分别通入不同的核流体，外管通入壳流体，核、壳流体在喷口处复合，在高压电场下最终分裂为带电液滴，固化后形成微胶囊。多流体复合电喷技术四、微胶囊技术在食品工业中的应用在食品添加剂中的应用在固体粉末化中的应用在功能性食品的应用在益生菌生产中的应用在乳制品中的应用在军用食品中的应用微胶囊技术在食品添加剂中的应用（1）微胶囊化香精香精在加工、贮存过程中受光、温度、压力等条件的影响，极易挥发或氧化劣变。食品工业中最早用微胶囊技术是制备固体香料和风味剂，如柠檬油、薄荷油、鸡肉香料、牛肉烟熏香料、蒜油、桔皮油、咖喱油、姜油等已有微胶囊产品。四、微胶囊技术在食品工业中的应用（2）微胶囊化甜味剂甜味剂在加工、储存过程中极易受温度和湿度等条件的影响。将甜味剂微胶囊化后可使其吸湿性大为降低，同时微胶囊的缓释作用能使甜味持久。（3）微胶囊化酸味剂许多酸味剂直接添加到食品配料中会与果胶、蛋白质、淀粉、色素等成分作用而影响食品品质。采用微胶囊技术，将酸味剂包埋起来，大大减少了酸味剂与外界的接触，延长食品的贮存期，并可通过控制释放，以增进风味。（4）微胶囊化天然色素一些天然色素在应用中存在溶解性和稳定性差的问题，微胶囊化后不仅可以改变溶解性能，同时也提高了其稳定性。番茄红色素、β-胡萝卜素、叶黄素、玉米色素、姜黄色素、花青素等多种色素的微胶囊化均有相关研究。虾青素辣椒素β-胡萝卜素（5）微胶囊化营养素氨基酸、维生素和矿物质等营养素在加工或贮藏过程中，易受外界环境因素的影响而丧失营养价值或使制品变色变味。例如，含铁食品不仅铁腥味重而且铁盐具有很强的催化氧化作用，使食品变色、变味、变质，难以保存，效价降低。若经微胶囊化后，则可避免上述问题。此外，抗氧化剂、防腐剂、膨松剂等不稳定的成分都可以采用微胶囊技术增加其稳定性，拓展其应用范围。（1）粉末油脂油脂经微胶囊化处理后，可将油脂制成粉末，克服了油脂本身的缺点。使其成为性质稳定、取用方便、水溶性好且营养价值高的优质原料。近年来，微胶囊包埋技术在高附加值油脂产品制备领域中的研究十分活跃，如核桃油、猕猴桃籽油、油茶籽油、亚麻油、苏子油、松籽油等微胶囊化已有报道，此外还有EPA及DHA、亚油酸、ω-3多不饱和脂肪酸等微胶囊化的报道在传统液体产品固体粉末化中的应用（2）固体饮料近年来固体饮料发展迅速，主要有两个基本方向：一是利用水果和浆果的天然果汁制成，强调天然、营养；另一是配制含气发泡粉，着眼于产气、发泡的新奇感。利用微胶囊技术制备固体饮料，可使产品颗粒均匀一致，具有独特浓郁的香味，在冷热水中均能迅速溶解，色泽与新鲜果汁相似，不易挥发，产品能长期保存。微胶囊技术在功能性食品的应用功能性食品中的膳食纤维、活性多糖、多不饱和脂肪酸、活性肽和活性蛋白、EPA等活性物质，由于不稳定，易与其它配料发生相互作用，用微胶囊化处理可提高它们在功能性食品中的可用性。微胶囊技术在益生菌生产中的应用采用微胶囊化技术可以保护益生菌的功能作用不被破坏，提高活菌数，一些研究表明，乳酸菌、双歧杆菌、嗜酸乳杆菌经过微胶囊化理能提高益生菌菌株对胃酸和肠道胆盐等逆境条件的抵抗力，保证其生理功能的发挥。在乳品生产中，应用微胶囊技术，可生产各种风味奶制品，如可乐奶粉、果味奶粉、姜汁奶粉、发泡奶粉、啤酒奶粉、粉末乳酒及膨化乳制品等。将这些添加物利用微胶囊技术包埋，可增强产品的稳定性，使产品具有独特的风味，无异味，不结块，泡沫均匀细腻，冲调性好，保质期长。微胶囊技术在乳制品中的应用微胶囊技术在军用食品中的应用由于军用食品的使用对象及使用场合的特殊性，使军用食品必须具备其特殊的性能。如体积小、重量轻、方便携带，营养丰富目搭配合理、安全性高、保质期长，包装良好、便于储存、运输和食用等。微胶囊技术为提高军用食品品质提供了广泛的选择空间，微胶囊技术在军用食品工业生产中的应用将占据日益重要的地位，对于完善军用食品的营养性、延长军用食品的贮存期具有重要的作用。五、微胶囊技术的发展前景微胶囊技术作为一种食品加工的新技术，微胶囊技术在欧美等国家的应用已十分普遍，微胶囊化产品在现代国际食品工业也占有重要地位。在美国，60%的固体饮料采用微胶囊技术生产；日本每年申请有关微胶囊技术的专利达上百项。同国外的发展相比，我国仍需对微胶囊技术进行更深入的理论和实践研究，进一步开发微胶囊技术的应用领域。目前影响微胶囊技术在食品工业中推广的障碍主要是生产成本较高，所用壁材中很大一部分不属于食品添加剂范围，因此在开发安全、经济高效的壁材，改善微胶囊产品的应用性能等方面有待于进一步突破。随着人们对微胶囊技术的不断学习，加深认识，开发新材料新设备，微胶囊技术将会在食品工业中更加活跃。