農(nóng)業(yè)物料學(xué)讀書報(bào)告

1、微膠囊技術(shù)及其應(yīng)用摘要：微膠囊技術(shù)是一種較先進(jìn)的技術(shù)，在發(fā)達(dá)國(guó)家早已得到充分的發(fā)展和應(yīng)用，而我國(guó)起步相對(duì)較晚。本文主要介紹一下從書中學(xué)到的微膠囊基本概念、制備方法及其應(yīng)用。關(guān)鍵詞：微膠囊技術(shù)、心材、壁材、制備方法、微膠囊技術(shù)的應(yīng)用一、微膠囊技術(shù)的基本概念微膠囊技術(shù)是一種利用天然或合成高分子材料，將固體，液體，甚至是氣體物質(zhì)包裹起來，形成具有半透性或密封囊膜的微小粒子的技術(shù)。包裹膠囊的過程即為微膠囊化，形成的粒子成為微膠囊。（一） 微膠囊的組成及結(jié)構(gòu)微膠囊由包囊材料和被包囊材料組成。微膠囊內(nèi)被包囊的材料稱為心材，包囊材料成為壁材。（二） 微膠囊的分類1、 按照微膠囊結(jié)構(gòu)分單核微膠囊、多核微膠囊、

2、雙壁或多膜微膠囊、復(fù)合微膠囊2、 按照心材的釋放類型分緩釋型微膠囊、壓敏型微膠囊、熱敏性微膠囊、pH敏感型微膠囊、光敏型微膠囊、膨脹型微膠囊二、微膠囊的心材與壁材 （一）心材心材可以是單一的固體、液體或氣體，也可以是他們的混合物，在農(nóng)產(chǎn)品加工中可作為心材的物質(zhì)主要由以下一些類型溶劑：笨甲苯、環(huán)己烷氯代苯類、石蠟類、醇類和水等。加工助劑：固化劑、增塑劑、氧化劑、還原劑、引發(fā)劑、阻燃劑等。食品：油脂、酒類、飲料、調(diào)味劑等。食品添加劑：香精香料、酸味劑、抗氧化劑、防腐劑等。生物材料：酶制劑微、生物細(xì)胞、動(dòng)物細(xì)胞、植物細(xì)胞和生物活性物質(zhì)等。其他：殺蟲劑、除草劑、肥料和飼料添加劑等。（二）壁材1、壁材的

3、分類可作為微膠囊壁材的物質(zhì)有很多，主要分為天然高分子材料、半合成高分子材料、全合成高分子材料及無機(jī)材料。（1）天然高分子材料包括碳水化合物、蛋白質(zhì)類、蠟與脂類物質(zhì)（2）半合成高分子材料如纖維素衍生物、變性淀粉、氫化牛脂等（3）全合成高分子材料聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氨基酸等（4）無機(jī)材料如硫酸鈣、石墨、硅酸鹽、礬土、金屬等2、壁材選擇基本原則（1）根據(jù)壁材的物理性質(zhì)來選擇適宜的壁材，油溶性心材選擇水溶性壁材，水溶性新材選擇油溶性壁材。（2）了解壁材的本身性能。如滲透性、溶解性、可聚合性粘度、電性能等（3）要考慮制備微膠囊的方法對(duì)壁材的要求（4）對(duì)于食品工業(yè)所選壁材首先應(yīng)符合食品衛(wèi)生及食品安全的有

4、關(guān)規(guī)定（5）如果心材為生物活性物質(zhì)，還要考慮壁材的毒性及其與心材的相容性（6）材料來源廣泛、易得、便宜3常用壁材常用壁材有很多種包括阿拉伯膠、瓜爾豆膠、黃原膠、卡拉膠、海藻酸鈉、殼聚糖、魔芋粉、纖維素衍生物、淀粉衍生物、明膠等。下面就阿拉伯膠和黃原膠做一下簡(jiǎn)要介紹：(1) 阿拉伯膠1） 溶解性：阿拉伯膠具有高度的水溶性，可配置成50%的水溶液且仍具有流動(dòng)性，這是其他天然植物膠所不具備的特性。2） 粘度：阿拉伯膠在濃度低于40%時(shí)呈現(xiàn)出典型的牛頓流體特性，高于40%時(shí)溶液變?yōu)榧偎苄粤黧w，隨剪切應(yīng)力增加粘度降低。3） 乳化特性：由于阿拉伯膠結(jié)構(gòu)上帶有主要分布在外側(cè)的鼠李糖，鼠李糖的C4位上是CH3

5、，而不是COH3，因此具有良好的親油性此外阿拉伯膠在結(jié)構(gòu)上還連有2%左右的蛋白質(zhì)，因此阿拉伯膠具有良好的親水親油性，是良好的天然水包油型穩(wěn)定劑。4） pH穩(wěn)定性：阿拉伯膠為天然陰離子高分子電解質(zhì)，由于其結(jié)構(gòu)中含有的自由羥基，在水溶液中阿拉伯膠分子帶有負(fù)電荷，其溶液的自然pH值也呈弱酸性，一般為4到5（25%的水溶液）。pH值再4到8內(nèi)變化時(shí)對(duì)阿拉伯膠的性狀影響不大，當(dāng)pH值低于三時(shí)，羥酸基團(tuán)的離子化作用受到抑制，趨向于凝膠或者沉淀。5） 熱穩(wěn)定性：長(zhǎng)時(shí)間高溫加熱會(huì)使得交替分子降解，導(dǎo)致乳化性能下降。6） 相容性：阿拉伯膠能溶于大部分天然膠、淀粉、糖類和蛋白質(zhì)一起使用。在較低pH值條件下，阿拉伯

6、膠與陽離子電介質(zhì)，如明膠形成凝膠。（2）黃原膠 1) 黃原膠的結(jié)構(gòu)圖 2）黃原膠的理化性質(zhì) a、溶解性：黃原膠在水中能夠快速溶解，具有良好的水溶性，特別是在冷水中也易溶，可以省去繁雜的加熱過程，使用方便。 b、顯著的假塑性：黃原膠溶液是一種典型的假塑性流體，其溶液粘度隨剪切應(yīng)力的增加而明顯降低。 c、增稠性：黃原膠在低濃度時(shí)仍可形成高粘度溶液，如0.03%的黃原膠溶液能產(chǎn)生0.09 Pa*s的有效粘度具有良好的增稠性。 3)與其他膠的協(xié)同作用 黃原膠與槐豆膠、瓜爾豆膠、魔芋膠等甘露聚糖類膠有顯著的協(xié)同增粘效果。三、微膠囊的制備方法微膠囊制備技術(shù)與實(shí)踐涉及多個(gè)學(xué)科，主要包括物理和膠體化學(xué)、高分子

7、化學(xué)及物理、材料科學(xué)、分散與干燥技術(shù)等用于制備微膠囊的方法有很多，目前文獻(xiàn)報(bào)道的大約有200多種。（一）方法分類：圖層方法傳統(tǒng)分類：化學(xué)法界面聚合法機(jī)械法噴霧法噴霧干燥法噴霧冷凍法噴霧包埋噴霧縮聚原位聚合法以水為介質(zhì)以有機(jī)溶劑為介質(zhì)以氣體為介質(zhì)銳口-凝固浴法物理化學(xué)法凝聚法（相分離法）水相分離法單凝聚法復(fù)凝聚法旋轉(zhuǎn)懸浮分離法鍋包法多空離心法靜電結(jié)合法真空蒸發(fā)沉積法蔗糖共結(jié)晶法擠壓法分子包埋法油相分離法浮相乳液法熔化分散冷凝法粉末床法機(jī)械法空氣懸浮成膜法（Wurster法）（二）幾種制備方法介紹：1、界面聚合法：包括多種縮聚反應(yīng)和加聚反應(yīng)主要采用縮合聚合法和乳液聚合法2、原位聚合法：在原位聚合法

8、膠囊化的過程中不是把反應(yīng)性單體分別加到心材料滴液和懸浮介質(zhì)中，而是單體與引發(fā)劑全部加入分散相或者連續(xù)相中，即單體和催化劑全部位于心材液滴的內(nèi)部或外部。3、銳口-凝固浴法：是指將噴嘴噴出的微粒通過多聯(lián)化而后形成微膠囊由Mabbs于1940年和Rabool于1950年提出4、水相分離法：水相分離法的生產(chǎn)不需要特殊設(shè)備，它以水為介質(zhì)形成微膠囊的為水溶性的聚合物。聚合物的凝聚相自水溶液中分離出來，形成微膠囊。5、油相分離法：向作為膠囊囊壁材料的聚合物有機(jī)溶劑的初始均相溶液中，加入一種對(duì)該聚合物為非溶劑的液體引發(fā)相分離而將囊心物包裹形成膠囊。6、浮相乳液法：將壁材與心材的混合物以微滴狀態(tài)分散到介質(zhì)中隨后

9、揮發(fā)性的分散介質(zhì)快速?gòu)囊旱沃姓舭l(fā)形成囊壁，在通過加熱、減壓、攪拌、溶液萃取、冷卻或凍結(jié)的手段將囊壁中的有機(jī)溶劑出去實(shí)現(xiàn)微膠囊化。7：熔化分散冷凝法：利用蠟狀脂肪和聚合物等可熔融材料在受熱時(shí)的獨(dú)特性質(zhì)實(shí)現(xiàn)微膠囊化。8、粉末床法：利用液滴可以濕潤(rùn)細(xì)小的固體粉末并在液滴周圍形成一定的壁膜而制備微膠囊。9、噴霧干燥法：首先制備乳化分散相,即把心材分散在已液化的壁材中混合形成溶液,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。10、噴霧冷卻法：先將心材與熔融油脂混合調(diào)成膠囊化熔融液,再用霧化器形成熔融狀微膠囊細(xì)顆粒后,然后用冷空氣快速冷卻讓壁材固化。11、擠壓法：它是將心材物質(zhì)

10、分散于熔化了的糖類物質(zhì)中,再將其擠壓成細(xì)絲狀,進(jìn)入脫水溶液,糖類物質(zhì)凝固,心材被包埋于其中,再經(jīng)破碎、分離干燥即得成品。四、微膠囊技術(shù)的應(yīng)用1、在食品工業(yè)中的應(yīng)用：微膠囊技術(shù)應(yīng)用于食品工業(yè)，使許多傳統(tǒng)的工藝過程得到簡(jiǎn)化，同時(shí)也是許多用通常技術(shù)手段無法解決的工藝問題得到了解決，極大地推動(dòng)了食品工業(yè)由低級(jí)初加工向高級(jí)深加工的轉(zhuǎn)變。目前利用該技術(shù)已經(jīng)開發(fā)出許多微膠囊化食品，如粉末油脂、粉末酒、膠囊飲料、固體飲料等，風(fēng)味劑（風(fēng)味油、香辛料）等。概括來說，微膠囊技術(shù)應(yīng)用于食品工業(yè)可以起到以下作用：改變物料的狀態(tài)、保護(hù)敏感成分、控制心材釋放、降低或掩蓋不良味道、隔離組分在2、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)中的應(yīng)用該技術(shù)在農(nóng)

11、業(yè)工程中主要應(yīng)用于化肥農(nóng)藥和飼料（1）化肥方面包覆硫酸銨、磷酸銨、的膠囊不僅可以防止化肥吸潮結(jié)塊，而且由于微膠囊的緩釋作用，可以減少施肥次數(shù)，延長(zhǎng)肥效期，不會(huì)因?yàn)榛适┘舆^多而造成土壤中化肥過量“燒死”植物（2）、飼料方面1) 反芻動(dòng)物飼料中的應(yīng)用。為了提高牛奶中不飽和脂肪酸的含量,需要在奶牛飼料中添加油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸或脂肪酸含量高的植物油。但是這些脂肪酸進(jìn)入牛胃后即被吸收,并在消化過程中被軟化成飽和脂肪酸。如將不飽和脂肪酸包被后摻到飼料中喂牛,就可以使這些不飽和脂肪酸被腸吸收,并在新陳代謝過程中以不飽和脂肪酸的形式進(jìn)入牛奶,使牛奶的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值提高。有實(shí)驗(yàn)表明,用摻有亞油酸微膠囊的飼料喂奶牛,牛奶脂肪酸中亞油酸含量占總脂肪酸含量的13. 6%;而用未微膠囊化的亞油酸喂奶牛,牛奶中亞油酸含量只占總脂肪酸含量的2. 7%。2) 在魚飼料中的應(yīng)用。微膠囊形式的魚飼料,不僅不會(huì)使氨基酸和維生素等飼料成分因溶于水而散失或在海水環(huán)境中被破壞,而且可以通過控制膠囊的粒徑和密度,使其懸浮在水中酷似浮游生物,有利于幼魚捕食。這樣可以用廉價(jià)的植物蛋白代替動(dòng)物蛋白或活的浮游生物做飼料。維生素和飼料添加劑微膠囊化后,不僅可以減少它們之間的互助,提高飼料的適口性,而且可以減少在加工過程的損失,并可以控制在消化道不同部位釋放。此外微膠囊技術(shù)還廣泛用于造紙業(yè)、化妝品