微膠囊在食品工業(yè)中的應(yīng)用剖析

1、,,微膠囊技術(shù)及其在食品工業(yè)中的 研究進(jìn)展,匯報人：姜金龍指導(dǎo)老師：朱秋勁,微膠囊技術(shù)發(fā)展簡史,在微膠囊化領(lǐng)域里，Wuster和Green是兩位偉大的先驅(qū)者。微膠囊化始于本世紀(jì)30年代，但發(fā)展非常迅速。迄今有一百多個研究室在開發(fā)微膠囊技術(shù)。隱色壓敏復(fù)寫紙的發(fā)明是微膠囊化技術(shù)第一次成功應(yīng)用于商業(yè)中，至1981年，此種微膠囊的產(chǎn)量就超過5×106t.應(yīng)用范圍擴大到醫(yī)藥，農(nóng)用化學(xué)品，黏膠劑和

2、夜晶等各個領(lǐng)域。,基本概念,微膠囊：指一種具有聚合物壁殼的微型容器或包物。其大小一般為5-200μm不等，形狀多樣，取決于原料與制備方法。微膠囊化：制備微膠囊的過程稱為微膠囊化。微膠囊化技術(shù)：指將固體、液體或氣體包埋在微小而密封的膠囊中，使其只有在特定條件下才會以控制速率釋放的技術(shù)。其中，被包埋的物質(zhì)稱為芯材，包括香精香料、酸化劑、甜味劑、色素、脂類、維生素、礦物質(zhì)、酶、微生物、氣體以及其它各種飼料添加劑。包埋芯材實現(xiàn)微囊膠化的物質(zhì)

3、稱為壁材。,,,,芯材：可為油溶性、水溶性化合物或混合物,其狀態(tài)可為粉末、固體、液體或氣體?？砂椅锏钠贩N極其繁多,如交聯(lián)劑、催化劑、化學(xué)反應(yīng)劑、顯色劑、給濕劑、藥物、殺蟲劑、礦物油、水溶液、染料、顏料、洗滌劑、食品、液晶、溶劑、氣體、疏水化合物及無機膠體等。壁材：可用作微膠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,視所包囊物質(zhì)(囊心物)的性質(zhì),油溶性囊心物需選水溶性包囊材料,水溶性囊心物則選油溶性包囊材料,即包囊材料應(yīng)

4、不與囊心物反應(yīng),不與囊心物混溶。高分子包囊材料本身的性能也是選擇包囊材料所要考慮的因素,如滲透性、穩(wěn)定性、溶解性、可聚合性、粘度、電性能、吸濕性及成膜性等。,微膠囊的不同結(jié)構(gòu)圖,微膠囊的形狀一般呈球形、腎形、粒狀、塊狀等。囊壁可以是單層結(jié)構(gòu)，也可以是多層結(jié)構(gòu)，囊壁包埋的核心物質(zhì)可以是單核的，也可以是多核的。,針對食品工業(yè)，已經(jīng)使用的心材有：,① 生物活性物質(zhì)：膳食纖維、活性多糖、超氧化物歧化酶（SOD）、免疫球蛋白等；② 氨基酸：賴氨

5、酸、精氨酸和組氨酸等；③ 維生素：維生素A、B1、B2、C和E等；④ 防腐劑：山梨酸和苯甲酸鈉等；⑤ 酶制劑：蛋白酶、淀粉酶和果膠酶等；⑥ 香精香油：桔子香精、檸檬香精、薄荷油和冬青油等；⑦ 微生物細(xì)胞：乳酸菌、黑曲霉和酵母等；⑧ 酸味劑：檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、乳酸、醋酸和磷酸等；⑨ 酒類：白酒、葡萄酒和乙醇浸出液等；⑩ 其他：焦糖色素和醬油等。,無機材料和有機材料都可以作為微膠囊的壁材，但目前常用的是高分子材料，包括

6、天然和合成兩大類。在食品工業(yè)中的應(yīng)用有：,① 植物膠：阿拉伯膠、瓊脂、藻酸鹽、卡拉膠等；② 多糖：黃原膠、阿拉伯半乳聚糖、半乳糖干露聚糖和殼聚糖等；③ 淀粉：玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、交聯(lián)改性淀粉等；④ 蛋白質(zhì)：明膠、玉米蛋白和大豆蛋白等；⑤ 纖維素：羧甲基纖維素、羧乙基纖維素、二醋酸纖維素、丁基醋酸纖維素等；⑥ 聚合物：聚乙烯醇、聚苯乙烯和聚丙烯酰胺等；⑦ 蠟與類脂物：石蠟蜂蠟、硬脂酸和甘油酸酯等。,,經(jīng)微膠囊化后，可改變物質(zhì)

7、的色澤、形狀、質(zhì)量、體積、溶解性、反應(yīng)性、耐熱性和貯藏性等性質(zhì)，能夠儲存微細(xì)狀態(tài)的心材物質(zhì)并在需要時釋放出。由于這些特性，使得微膠囊技術(shù)在食品工業(yè)上能夠發(fā)揮許多重要的作用。1.改變物料的存在狀態(tài)、質(zhì)量與體積2.隔離物料間的相互作用，保護(hù)敏感性物料3.掩蓋不良風(fēng)味、降低揮發(fā)性4.控制釋放5.降低食品添加劑的毒副作用,二、微膠囊的功能,三、微膠囊造粒的步驟及方法,1.微膠囊造粒的步驟 形象地說，微膠囊造粒是物質(zhì)微粒的包衣過

8、程。其過程可分為以下四個步驟：,,① 將心材分散在微膠囊化的介質(zhì)中；② 再將壁材放入該分散體系中；③ 通過某一種方法將壁材聚集、沉漬或包敷在已分散的心材周圍；④ 對于形成的不穩(wěn)定的微膠囊進(jìn)行化學(xué)或物理的方法處理，以達(dá)到一定的機械強度。,2.微膠囊造粒的方法,根據(jù)微膠囊造粒原理的不同，可將造粒方法歸為三類。但這種分類方法并未包括目前的所有方法，而且有些具體方法屬于交叉的，因此分類是相對的。① 物理方法 包括：噴霧干燥法、

9、噴霧凝凍法、空氣懸浮法、真空蒸發(fā)沉積法、靜電結(jié)合法等；② 物理化學(xué)方法 包括：水相分離法、油相分離法、擠壓法、囊心交換法、熔化分散法、復(fù)相乳液法等；③ 化學(xué)方法 包括：界面聚合法、原位聚合法、分子包囊法和輻射包囊法等。,噴霧凍凝微膠囊制作流程圖,空氣懸浮微膠囊制作流程圖,四、微膠囊的釋放,1.釋放方法 微膠囊所含的心材即可以立刻釋放出來，也可緩慢釋放出來。如要使所有的心材立刻釋放出來可采用機械

10、法（如加壓、揉破、毀形或摩擦等）、加熱下燃燒或融化法以及采用化學(xué)方法（如酶的作用、溶劑及水的溶解、萃取等）。在心材中摻入膨脹劑或應(yīng)用放電或磁力方法也可使微膠囊即可釋放。而緩慢釋放則是在環(huán)境中心材緩慢釋放出來，一般不需要外加條件。醫(yī)藥、化肥等一般常要求緩慢釋放，以提高作用效果。,（一）活性心材物質(zhì)通過囊壁膜的擴散釋放 這是一種物理過程，心材通過囊壁膜上的微孔、裂縫或者半透膜進(jìn)行擴散而釋放出來。微膠囊遇到水會逐漸吸脹，水由囊

11、壁膜滲入開始溶解心材，此時出現(xiàn)了囊壁內(nèi)外的濃度差，水的繼續(xù)滲入會使心材的溶解液透過半透膜擴散到溶劑中，擴散過程持續(xù)進(jìn)行到囊壁內(nèi)外濃度達(dá)到平衡或整個囊壁溶解為止。（二）用外壓或內(nèi)壓使囊壁膜破裂釋放出心材 此類方法也是使心材得以釋放的一種有效方法，一般而言，借助各種形式的外力作用使囊壁破裂釋放出心材，或在內(nèi)部靠心材的自身動力使囊膜降解而釋放出心材。,（三）用水等溶劑浸漬或加熱等方法使囊膜降解而釋放出心材

12、 這種釋放機理對食品工業(yè)來說，在許多方面能發(fā)揮較好的作用。如對一些用在象焙烤食品中的微膠囊化香料或酸味劑來說，就是利用在一定溫度下囊壁的熔化而釋放出心材來發(fā)揮其作用。另外，對于一些本身具有異味的營養(yǎng)物質(zhì)來說，需制成在口中不溶解而能在腸胃中溶解吸收的膠囊化產(chǎn)品，要靠腸胃液中的酶來溶解囊壁釋放出心材。,六、微膠囊造粒技術(shù)的應(yīng)用,隨著微膠囊造粒技術(shù)的日趨成熟，它在食品工業(yè)中的應(yīng)用范圍也在擴大，各種新的用途被不斷開發(fā)出來。微膠囊技術(shù)，正為食品工

13、業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品、更新傳統(tǒng)工藝和改善產(chǎn)品質(zhì)量等方面展示出美好的應(yīng)用前景。目前而言，微膠囊技術(shù)主要在三個方面取得了工業(yè)化的應(yīng)用：① 酶或細(xì)胞的固定化；② 傳統(tǒng)液體產(chǎn)品的固體粉末化；③ 食品添加劑的膠囊化。,展望,目前， 微膠囊技術(shù)已經(jīng)成為備受關(guān)注的高新技術(shù)之一。微膠囊技術(shù)在國外發(fā)展迅速，美國、日本在這方面的研究處于領(lǐng)先地位。近幾年，我國在微膠囊技術(shù)研究應(yīng)用方面也取得了較快的發(fā)展，但與國外相比，國內(nèi)的微膠囊技術(shù)還存在不足。例如，日本凱密株

14、式會社在2004 利用微膠囊技術(shù)制備出磁性顯示微膠囊，并迅速占領(lǐng)我國市場，而至今我國在磁性顯示微膠囊的制備研究中仍處于較低水平。我國應(yīng)該加快微膠囊技術(shù)研究，縮短與世界發(fā)達(dá)國家的差距，從而使微膠囊技術(shù)更好地服務(wù)各個行業(yè)。將微膠囊技術(shù)應(yīng)用于食品工業(yè)領(lǐng)域具有作用明顯、開發(fā)成本低廉、無毒、無害等優(yōu)點。我國食品工業(yè)應(yīng)該加快微膠囊技術(shù)的實踐和應(yīng)用， 使微膠囊技術(shù)更好地促進(jìn)食品行業(yè)的機械化，提升食品的安全性。,,,祝朱老師和同學(xué)們元旦快樂