微膠囊造粒技術(shù)mine

1、微膠囊造粒技術(shù)1、微膠囊造粒技術(shù)簡介2、微膠囊基本結(jié)構(gòu)3、微膠囊造粒的步驟與分類4、微膠囊在食品中的應(yīng)用優(yōu)勢 5、食品中常用的微膠囊造粒方法目錄6、專業(yè)聯(lián)想 微膠囊造粒技術(shù)，或稱微膠囊技術(shù)，主要是將固體、液體或氣體物質(zhì)包埋、封存在一種微型膠囊內(nèi)成為一種固體微粒產(chǎn)品的技術(shù)，這樣能夠保護(hù)被包裹的物料，使之與外界環(huán)境隔絕，達(dá)到最大限度地保持原有的色香味、性能和生物活性，防止?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)的損失與破壞。此外，有些物料經(jīng)微膠囊化后可掩蓋自身的異味，或由原先不易加工的氣體、液體轉(zhuǎn)化成為較穩(wěn)定的固體形式，從而大大地防止或延緩了產(chǎn)品劣變的發(fā)生。 1、微膠囊造粒技術(shù)簡介 微膠囊顆粒的大小一般都在 5 200 m 范圍

2、內(nèi)，在某些應(yīng)用中，這個范圍可以擴(kuò)大到 0.25 1000 m。當(dāng)膠囊粒子小于 5 m 時，因布朗運動加劇而很難收集。而當(dāng)粒度超過 300 m 時，其表面靜電摩擦系數(shù)會突然減少，從而失去微膠囊的作用。2、微膠囊結(jié)構(gòu) 微膠囊主要由芯材和壁材組成，即微膠囊內(nèi)部裝載的物料囊心物質(zhì)，外部包囊的壁膜包囊材料。芯材可以是單核或多核,壁材可以是單層結(jié)構(gòu),也可以是多層。圖1：微膠囊基本結(jié)構(gòu)圖 微膠囊的不同結(jié)構(gòu)圖 微膠囊化的基本步驟微膠囊化的基本步驟(a)芯材在介質(zhì)中分散芯材在介質(zhì)中分散 (b)加入成膜材料加入成膜材料(壁材壁材) (c)含水壁膜的沉積含水壁膜的沉積 (d)壁膜的固化壁膜的固化3、微膠囊造粒的步驟

3、與分類物理法物理法化學(xué)法化學(xué)法物化法物化法真空蒸發(fā)沉淀法、靜電結(jié)合法等真空蒸發(fā)沉淀法、靜電結(jié)合法等界面聚合法、原位聚合法界面聚合法、原位聚合法分子包裹法、輻射包裝法分子包裹法、輻射包裝法水相分離法、油相分離法、擠壓水相分離法、油相分離法、擠壓法法囊芯交換法、融化分散法、復(fù)相乳液法囊芯交換法、融化分散法、復(fù)相乳液法噴霧干燥法、噴霧凝凍法、空氣懸浮法噴霧干燥法、噴霧凝凍法、空氣懸浮法微膠囊造粒的分類4、微膠囊在食品中的應(yīng)用優(yōu)勢1、改變物料的存在狀態(tài)、物料的質(zhì)量與體積將不易加工貯存的氣體、液體原料固體化,從而提高其溶解性、流動性和貯藏穩(wěn)定性,如粉末香精、粉末食用油脂、粉末乙醇等。2、隔離物料間的相互

4、作用，保護(hù)敏感性物料減少敏感性物料與外界環(huán)境的接觸時間,提高物料貯存和加工的穩(wěn)定性,延長產(chǎn)品貨架期。3、降低或掩蓋不良風(fēng)味、降低揮發(fā)性改善食品品質(zhì),如掩蓋食品中的臭味、辛辣味、苦味、異味等。防止風(fēng)味成分的揮發(fā),減少風(fēng)味損失。4、控制芯材釋放速度能延長活性物質(zhì)的釋放時間,如口香糖中的微化香精。5、降低毒性、保持活性減少食品添加劑的毒理作用等。且能保持食品中微量營養(yǎng)素和生理活性物質(zhì)對人體的活性作用。5、食品中常用的微膠囊造粒方法1、噴霧干燥法2、擠壓法3、凝聚法4、分子包埋法5、噴霧凝凍法1、噴霧干燥法 噴霧干燥法制備微膠囊的原理是：首先制備乳化分散相，即把芯材分散在已液化的壁囊材中混合形成溶液，

5、后加入乳化劑，熱分散體系經(jīng)均質(zhì)變成水包油型乳狀液，最后進(jìn)行噴霧干燥即可。傳統(tǒng)噴霧干燥法的工藝流程為:芯材和壁材芯材和壁材混合混合均質(zhì)、乳化均質(zhì)、乳化乳化液乳化液在熱空在熱空氣中霧化和干燥氣中霧化和干燥脫水脫水微膠囊產(chǎn)品微膠囊產(chǎn)品噴霧干燥的過程主要包括4個部分：預(yù)處理、乳化部分、均質(zhì)部分、噴霧干燥預(yù)處理、乳化部分、均質(zhì)部分、噴霧干燥 噴霧干燥法最適于親油性液體物料的微膠囊化，芯材的憎水性越強(qiáng)包埋效果越好。優(yōu)點是干燥速率高、時間短，物料溫度較低，對干熱敏性物質(zhì)的干燥，產(chǎn)品純度高，具有良好的分散性和溶解性；生產(chǎn)過程簡單，操作控制方便，易于實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。缺點是單位產(chǎn)品的耗熱量大，設(shè)備的熱效率低

6、，介質(zhì)消耗量大1。干燥器的體積較大，基建費用高。噴霧干燥的產(chǎn)品通常粒度較小，溶解性高，但在干燥時可能存在分散困難。噴霧干燥法的另一個問題是芯材有可能殘存在微膠囊的表面、因此存在被氧化的可能，而氧化后會使產(chǎn)品產(chǎn)生異味。2、擠壓法 其作用機(jī)理是首先將懸浮在一種液化了的碳水化合物介質(zhì)中的囊心物質(zhì)的混合物，經(jīng)過一系列的孔膜用壓力擠壓到一種盛有脫水液的水溶液中，當(dāng)被經(jīng)過孔膜擠壓出來的這種混合物在接觸到脫水液體時，包囊材料便發(fā)生硬化并隨之包覆在囊心物質(zhì)的表面上，然后再從脫水液中分離出由于擠壓所形成的細(xì)絲，對其進(jìn)行干燥并研成粉末狀，以便降低它的吸濕性，這樣便形成了初產(chǎn)品。擠壓法的工藝流程為擠壓法的工藝流程為

7、:心材心材+壁材壁材熔化熔化混合混合乳化液異丁醇擠壓乳化液異丁醇擠壓破破碎碎分離分離干燥干燥成品。成品。擠壓法特別適合于對熱不穩(wěn)定物質(zhì)的包埋,如各種香精香科、VC、色素等。優(yōu)點：對風(fēng)味物質(zhì)的損害小、貨架壽命長、防止風(fēng)味物質(zhì)揮發(fā)等優(yōu)點缺點：產(chǎn)品的得率低，只有70%,而噴霧干燥法可達(dá)90%95% 2。3、凝聚法優(yōu)點：產(chǎn)品具有控制釋放的功能,主產(chǎn)品得率較高,可達(dá)85%95%3缺點：生產(chǎn)成本高，操作難度大,難以大規(guī)模生產(chǎn) 該法主要應(yīng)用于醫(yī)藥，香料行業(yè)。根據(jù)芯材水溶性不同也分為水相分離法和油相分離法。根據(jù)機(jī)理：4、分子包埋法 分子包埋法主要是利用具有特殊分子結(jié)構(gòu)的-環(huán)狀糊精(-CD)作壁材,是一種分子水

8、平的微膠囊技術(shù)。-CD是由7個葡萄糖分子以-1,4糖苷鍵結(jié)合而成的具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的麥芽低聚糖,其獨特的環(huán)狀空間結(jié)構(gòu),形成中心部位疏水,外表面親水的空腔。當(dāng)客體分子尺寸和理化性質(zhì)與空腔匹配時,在范得華力、氫鍵作用下形成穩(wěn)定的包含物4。優(yōu)點：-CD本身無毒、相對價廉易得；產(chǎn)品在干燥狀態(tài)下穩(wěn)定，200下也不分解，濕潤狀態(tài)下釋放對食品的加香具有重要意義。缺點：產(chǎn)品的載量低,一般為9%14%,另外受物質(zhì)分子的大小和極性等因素也限制 凝凍法是利用加熱方法使壁材呈熔融狀液體,加入芯材物質(zhì)形成混合物,經(jīng)噴霧冷凝,使表面轉(zhuǎn)化成固體,形成固體顆粒。5、噴霧凝凍法其工藝流程為:壁材熔化芯材混合物冷凍噴霧微化粉末6、專

9、業(yè)聯(lián)想微膠囊造粒技術(shù)在乳品產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用1、乳酸菌微膠囊的制備 乳酸菌是一類發(fā)酵乳糖產(chǎn)生乳酸的革蘭氏陽性菌的總稱，是對人體具有重要的生理和保健功能的益生菌，如拮抗病原微生物，調(diào)節(jié)消化道微生物區(qū)系平衡，增強(qiáng)機(jī)體的免疫力抑制腫瘤細(xì)胞的形成、降低膽固醇水平等5 。但乳酸菌制品從生產(chǎn)到運輸、銷售、再被口服經(jīng)上消化道到達(dá)腸道的過程中，乳酸菌需經(jīng)受一系列不良環(huán)境（如有氧狀態(tài)、低值等）的影響，導(dǎo)致到達(dá)腸道的活菌數(shù)大量減少，限制了乳酸菌生理作用的發(fā)揮，而微膠囊技術(shù)被視為解決這一問題的可行途徑6 。 由于乳酸菌微膠囊化是為了保證其較高的存活率，因此微膠囊化過程中必須具備以下條件：制備過程要溫和、快速，對菌體損傷小

10、，盡可能在生理條件下制備；使用的試劑和殼材料必須是食品級的，對菌體和人體無毒害作用；微囊要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度以抵抗培養(yǎng)過程中的攪拌，不破裂，有高的生產(chǎn)能力，并能生成均勻、最佳尺寸的微囊顆粒5。 因此盡管微膠囊制備方法很多，但適合發(fā)酵制品中乳酸菌的不多，以下介紹幾種適用的方法：(a)益生菌在明膠-阿拉伯膠溶液中分散;(b)相互分開的微凝聚物從溶液中析出;(c)微凝聚物在芯材料液滴表面上逐漸沉析;(d)微聚合物結(jié)合成液滴的壁材料6。國外一些學(xué)者曾用油相分離法制得乳酸菌微膠囊，使乳酸菌的防凍能力提高20% - 50%,國內(nèi)常維山等也采用此方法，用明膠和阿拉伯膠，包埋益生素，使其貯存穩(wěn)定性增加6。1、凝

11、聚法即相分離法2、噴霧干燥法 將乳酸菌菌粉與脫脂奶粉、淀粉等保護(hù)劑混合均勻后，分散于熔點高于體溫的硬化油（如大豆硬化油、椰子硬化油等）中，噴霧得到多核微膠囊化的乳酸菌，該產(chǎn)品具有腸溶性，胃液中存活率高。噴霧干燥方法中主要的微膠囊化材料是檸檬油和羥基化糊精、以及液體石蠟和醋酸纖維素，前者比較常見，因為前者的干燥溫度僅為3865，比后者130低，提高了乳酸菌存活率。但是噴霧干燥法制作乳酸菌微膠囊存在乳酸菌分散不均勻及制備過程中死亡率高的問題。3、擠壓法擠壓法以海藻酸鈉作為材料的固定化應(yīng)用最多，其工藝流程如下將乳酸菌菌體細(xì)胞與0.6%（m/m）左右的海藻酸鈉溶液混合后滴入約1%（m/m）的CaCl2

12、溶液中固化由于分散去凝膠中打斷了凝膠網(wǎng)絡(luò)的均勻結(jié)構(gòu)，小分子物質(zhì)容易通過壁材，導(dǎo)致產(chǎn)品不具有耐胃酸性。近年來有學(xué)者對擠壓法制備乳酸菌微膠囊進(jìn)行了兩次改進(jìn)1、將乳酸菌菌液與海藻酸鈉在固化液中固化制得的膠粒，干燥后用融點高于體溫的油脂噴涂于顆粒表面，制得微膠囊。但由于油脂溫度過高導(dǎo)致菌體死亡率高。2、將乳酸菌菌液與海藻酸鈉在固化液中固化制得的膠粒加入聚賴氨酸或者殼聚糖與海藻酸鈉絡(luò)合成魔，采用該方法制得的海藻酸鈉-聚賴氨酸（殼聚糖）復(fù)合膜結(jié)構(gòu)的微膠囊耐酸性好，菌成活率高，腸溶性好5。擠壓法雖操作簡單、成本低、能保持較高的菌體密度和活性，但難以獲得干燥的粉末產(chǎn)品。參考文獻(xiàn)1張培茜,鄭昌江,閻喜霜,等.香辛料精油噴霧干燥法微膠囊化的研究J.食品科學(xué),1998,19(12):2729.2王璐,許時嬰.香精香料微膠囊化