微胶囊技术极其在食品工业中的应用

1、微胶囊技术及其在食品工业中的应用及进展 摘要：本文主要介绍了微胶囊技术的基本概念以及它的心材壁材的选择，着重介绍了微胶囊技术在食品工业中的应用，包括常见的微胶囊化食品，微胶囊化添加剂以及微胶囊技术在其他食品工业中的应用，并说明了微胶囊技术在我国进一步研究的必要性。关键词：微胶囊 食品工业 应用0前言微胶囊技术是一项用途广泛而又发展迅速的新技术。在食品工业，许多由于技术障碍而得不到开发的产品，通过微胶囊都可以实现。由于其可以实现许多目的：改善被包囊物质的物理性质；使物质免受环境的影响，提高物质稳定性，屏蔽味道和气体，降低毒性，将不相容的物质隔离等等，为食品工业高新技术的开发展现了良好的前景。11

2、微胶囊技术的基本概念和发展概况1.1微胶囊技术的基本概念 微胶囊技术是指利用天然或合成高分子材料，将分散的固体、液体、甚至是气体物质包裹起来，形成具有半透性或密封囊裹的微小粒子的技术。包裹的过程即为微胶囊化，形成的微小粒子称为微胶囊。212微胶囊发展概况微胶囊技术的研究大约始于20世纪30年代，20世纪50年代，微胶囊技术开始取得重大研究成果，50年代末到60年代，人们开始将聚合法应用于微胶囊的制备，70年代以来，微胶囊技术日趋成熟，应用范围也越来越广。13微胶囊的心材与壁材3微胶囊技术实质上是一种包装技术 ，效果好坏与“ 包装材料 ” 壁材的选择密切相关,而壁材的组成又决定了微胶囊产品的某些

3、性能,如溶解性、 缓释性、 流动性等 ，它还对微胶囊化工艺有一定的影响，因此壁材的选择是进行微胶囊化首先要解决的问题。理想的壁材必须具有如下点4:（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操作性能；（2）化芯材并能形成稳定的乳化体系；（3）过程中能够将芯材完整的包埋在其结构中；（4）易脱溶；（5）好的溶解性；（6）具可食性与经济性。可以用作壁材的聚合物种类繁多5，主要为天然高分子和合成高分子两大类常用的天然高分子材料有明胶、 阿拉伯树胶、 纤维素、 壳聚糖、 酪蛋白、 松香、 紫胶、 琼脂、 蜂蜡、 淀粉及其衍生物等 ,合成高分子材料有聚乳胶、 聚乙烯醇、 聚氨基甲酚酯、 聚马

4、来酸酐或者其它酸酐 ,聚醋酸乙烯、 聚丙烯酰胺、 聚乙烯基苯磺酸、 氨基树脂、 尼龙羧甲基纤维素、 环氧树脂、 硝化石蜡、 聚苯乙烯等 。也有利用无机材料作为壁材的。根据需要包覆的对象，可选用一种或几种不同的材料作为微胶囊的壁材。由于食品和饲料行业的特殊性，所用的微胶囊壁材要求无毒无害，这些壁材主要有植物胶类 (如海藻酸钠、 琼脂、 阿拉伯胶、 黄原胶、 卡拉胶 )、 淀粉类 (主要是改性淀粉 )、 糊精类 (如糊精、 环糊精 )、 糖类 (如蔗糖、 麦芽糖乳糖 )、 纤维素类及蛋白质类 (如明胶、 酪蛋白、 乳清蛋白、 大豆蛋白等 )。2微胶囊技术在食品工业中的应用2.1常见的微胶囊化食品2

5、.11粉末油脂6实用油在常温下呈液态或固态，液态为油，固态为脂。传统的食用油脂，不易保存，在空气中易氧化变质，影响产品质量，限制了使用。而采用微胶囊技术生产的粉末油脂可以克服上述弊病。2.111粉末油脂的优点粉末油脂在国际市场上称为植脂末或奶精粉，具有以下优点。（1） 稳定性高 油脂被壁材包埋后，可防止氧气、热、光、及化学物质的破坏，抗氧化性提高，不易酸败，不会出现因高温而渗透或因低温结块的现象，可长时间贮存。（2） 使用方便 粉末油脂流动性好，可方便称取，亦可与其他物料混合使用，使用方便。（3） 优良的水溶性 粉末油脂的微细颗粒包埋在水溶性的壁材中，易乳化分散于水中，保持稳定的乳化状态，拓宽

6、了使用范围。（4） 可进行营养强化 微胶囊化过程中，可以科学地将油脂、生物活性物质、矿物质、维生素和药物有效地匹配，使其效能充分发挥。（5） 消化吸收率高 营养成分以微胶囊形式存在，生物消化率、吸收率、生物效价大大提高。2.112粉末油脂生产实例一、鱼油微胶囊 鱼油中富含二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸等长链-3系列高不饱和脂肪酸。EPA和DHA能参与脂肪代谢，降低血脂浓度，降低血液粘度，抑制血小板凝集，延缓血栓形成，对防治心血管疾病和提高机体免疫功能有积极的作用。 鱼油中的EPA、DHA易受氧、光、热、金属元素及自由基的影响发生氧化、酸败、聚合、双键共轭化等化学反应，使鱼油产生一种特殊的刺激性臭

7、味和苦味，不仅影响品质和风味，还使鱼油失去营养价值和医用价值，无益反有害。 常见的鱼油微胶囊有以下几种：（1） 肠溶性鱼油微胶囊 如美国专利4895725中利用肠溶性壁材制备的微胶囊（2） 婴儿用鱼油微胶囊 如美国专利6444242公开的一种以酪蛋白酸盐为乳化剂制备的鱼油微胶囊。（3） 高载量鱼油的鱼油微胶囊 美国专利6638557提供的一种高载量鱼油微胶囊的制备方法所得粉末状鱼油微胶囊可含50%的鱼油，并且具有很好的贮存稳定性。二、凝聚法制备的粉末油脂7 在微胶囊化技术中，喷雾干燥法常用于制备不大于100m小颗粒粒度的粉末颗粒。凝聚法常用于制备100400m颗粒粒度的微胶囊，该粒度范围最适合

8、于添加到食品中。美国专利6592916制备出的粉末油脂，以盐析蛋白质和食用盐通过盐析形成胶囊壁，用转谷氨酰胺酶作为硬化胶囊壁的交联剂。这样制备出来的微胶囊水分含量低，膨胀度低，并且几乎没有黏性，易于干燥，可得到良好收获率的初级颗粒粉末。2.1.2粉末酒类8 利用微胶囊技术生产的粉末酒，改变了传统酒类产品的固有形态，与液体产品相比具有以下优点：体积小、便于携带，便于贮存，饮用方便、临时加水即可，可避免外界的干扰，可有效控制心材的释放速率，适合特殊群体的不同需要。 粉末酒除供直接饮用外，还可以作为添加剂用于食品、药品、化妆品及饲料的生产中，对原料进行着香、调味、矫臭、防腐等。 李建飞、王德良9等人

9、研究了微胶囊在啤酒生产中的应用，尝试在啤酒酵母细胞已被包埋的基础上，液化其内核，进而改变啤酒酵母细胞的生长微环境，说明了微胶囊酵母细胞应用于啤酒连续发酵的可行性。2.1.3微胶囊饮料2.1.3.1微胶囊乳制品微胶囊乳制品包括以下几种：（1）果味奶粉将果汁等调味剂先进行微胶囊化后再与奶粉等成分混合调配，避免蛋白质与有机酸等物质的接触，防止蛋白质变性，奶粉结块。（2）可乐奶粉将可乐饮料中的香精、膏剂及磷酸等先进行包埋，再与奶粉混合，所得可乐奶粉不结块，冲泡后有明显的可乐风味，且泡沫丰富。细腻、持久。（3）啤酒奶粉及粉末乳酒将啤酒酒基微胶囊化处理后，与奶粉及发泡剂等按一定比例混合后干燥，包装，成品冲

10、调性好，口感细腻。2.1.3.2微胶囊化茶饮料利用微胶囊技术对茶叶中的敏感成分进行选择性包埋，避免不利现象和反应，最大限度的保持茶制品应有的色泽和风味。常见的微胶囊化茶饮料有：保香茶饮料（包括绿茶饮料、加香茶叶等），澄清茶饮料，高香优质速溶茶。2.1.3.3胶囊果蔬饮料 将微胶囊技术应用于果蔬饮料中，把果蔬汁制成彩色胶囊，再加入饮料中，营养物质均匀，色素稳定，提高了饮料的感官特性。2.1.4人造鱼子酱通常采用的锐乳凝固浴法制备人造鱼子酱，口感与外观都与天然鱼子酱相似。2.2微胶囊化添加剂2.2.1香精微胶囊微胶囊化的特性使微胶囊香精在留香时间及扩散性等方面具有优越性。香精香料的微胶囊化方法有多

11、种 ,由于技术含量不同 ,相应制造出来的所谓微胶囊香精香料质量也有差别。传统的微胶囊制备技术所获得胶囊的粒径通常都在 11000nm之间 ,随着微胶囊技术的发展 , 制备的粒径可小于 1 pm,其粒径在11000nm之间的胶囊称为纳米胶囊。采用界面溶剂交换技术、 逐层纳米自组装技术、 双乳液蒸发技术和超临界流体技术等方法可制得纳米香精。利用微胶囊技术可控制释放芯材的特点 ,可制备缓释型香精微胶囊。 美国专利6245366生产的一种以脂肪为壁材包埋活性物质的香精微胶囊便是很好的一例。2.2.2色素微胶囊许多天然色素如类罗卜素、姜黄素等只能溶于油脂中，使用不便，且稳定性较差。姑有必要将色素微胶囊化

12、。色素微胶囊常见的有以下几种：（1）高含量类胡萝卜素微胶囊 如美国专利 6663900（2）高稳定性类胡萝卜素干粉 如美国专利5976575公开的一种制备可分散于水的干燥粉末状类胡萝卜素的方法，（3）以脂肪为壁材的色素微胶囊 如美国专利6245366中除以脂肪为壁材将香精包埋外，还对食品色素进行了包埋。（4）纳米微胶囊 如美国专利5049322公开的制备色素纳米微胶囊的方法。2.2.3甜味剂微胶囊甜味剂微胶囊化可提高贮存时间及稳定性。常见的微胶囊化甜味剂有：（1）用于焙烤制品的强力甜味剂微胶囊 如小粒径的阿斯巴甜微胶囊（2）用于口香糖的强力甜味剂微胶囊 如以聚乙烯乙酸酯为壁材的三氯蔗糖微胶囊（

13、3）多重包封的强力甜味剂 如美国沃纳兰伯特公司提出的甜味剂释放体系制备方法（4）可控制释放碳水化合物胶囊 如国专利5545410公开的以可食性材料包埋碳水化合物的方法2.2.4营养强化剂微胶囊常见的营养强化剂微胶囊有：（1）维生素微胶囊 如美国专利4389419提供的以海藻酸的碱金属盐包埋脂溶性维生素（2）氨基酸微胶囊 采用微胶囊技术将氨基酸包埋，可克服氨基酸与食品中的羰基化合物发生美拉德反应的缺点，还可改善食品的风味。(3)矿物质微胶囊 如美国专利6402997公开的利用脂肪酸酯制备含水溶性铁的微胶囊。2.2.5其他微胶囊化添加剂2.2.5.1微胶囊化防腐剂 食品中加入大量防腐剂会影响其口味

14、，为防止食品污染，可将柠檬酸、抗坏血酸、乳酸等微胶囊化，该外界产品可做杀菌剂。2.2.5.2微胶囊化抗氧化剂BHA和BHT是广泛使用的两种脂溶性食品抗氧化剂，但在高温时极易分解。而将其微胶囊化后在抗氧化剂周围形成由壁材组成的保护材料，可防止氧化光照变质，也可改善不良风味。2.2.5.3酸碱微胶囊 常见的酸味剂会与食品中的成分发生反应。美国、日本的酸味剂微胶囊已经广泛应用于布丁粉、馅饼、点心粉等的生产。2.3微胶囊技术在食品加工中其他方面的应用2.3.1益生菌的包埋乳酸菌和双歧杆菌等益生菌经过蛋白质双层微胶囊化包埋处理后，保证了在胃酸中不被溶解，而在肠液的中性环境下经过23 min后释放出来，保

15、证了益生菌在肠道中的定植。经过微胶囊化处理过的益生菌有助于防止腹泻和便秘等，可广泛应用于各种功能性乳制品的开发。如孙俊良10等将嗜酸乳杆菌微胶囊化，延长了菌体在自然环境中的存活时间，同时由于包埋的粒子直径小，便于将嗜酸乳杆菌更好、 更安全地应用于微生态制品中，或者作为该菌种的保存方法。2.3.2功能成分的微胶囊化在保健食品的开发中 ,因功能成分的活性比较强 ,通过微胶囊化的处理可增强功能成分的稳定性 ,延长货架期。如任红11等人对仙人掌中的超氧化物歧化酶(SOD)进行了微胶囊化的研究 ,为研发热带植物功能性食品提供参考。再如张根生12等人研究的猪骨油微胶囊包埋技术，将猪骨油包埋，提高了其分散性

16、、水溶性、乳化性，延长了保质期，利于其在快餐汤料中的应用。2.3.3蘑菇增长促进剂已有许多人研究用于蘑菇菌丝及其生长培养基的合成添加剂提高了蘑菇的产量，缩短了其生长时间。 有专利发明了一种制备营养添加剂的工艺，可以使蘑菇的菌丝生长得更快，包括制备活性颗粒，将活性颗粒与延迟营养剂释放颗粒共聚形成结合颗粒，在适宜的时候添加到蘑菇菌丝体中，是其加速生长。2.3.4在酶中的应用美国的辉瑞公司开发了采用明胶或海藻酸钙为壁材，对二乙酰基还原酶、还原烟碱基腺嘌呤二核苷酸或其他可与啤酒或面包酵母结合的酶进行包裹的工艺。这些酶可以除去啤酒或面包中的异味。3微胶囊技术在食品工业中的应用前景13微胶囊化技术是食品行

17、业中引入的一项新技术，它的引入对食品工业的发展产生了极大的推动作用。目前影响微胶囊化技术在食品工业中的推广障碍主要是成本较高 ，其次是所用的壁材中，当一部分不属于食品添加剂范围 ，还必须开发同样性能的食品壁材。有些方法还遇到废水回收或处理等相关问题而限制了它的应用。但随着人们对微胶囊化技术认识的不断加深，新材料新设备的不断开发，微胶囊化技术将会沿着它这一独特的方式活跃于食品工业中。 国内外关于微胶囊技术的研究已经取得令人瞩目的成果，但是关于微胶囊的基础研究还不是很成熟，它在食品领域的应用可以进一步的探索，虽然国内的微胶囊技术研究已经取得一定程度的进展，但是跟日本和美国相比，还存在较大的差距，随

18、着国际交流的日益活跃，我国势必要在微胶囊的研究上进一步努力，以期尽快赶上其他国家。参考文献：【1】 李效军.微胶囊化技术及应用 M .北京化学工业出版社精细化工出版中心，2004，08【2】 钱列生 ,苪汉明.食品微胶囊技术J.中山大学学报论丛，2007，27（9）：201-202【3】 李莹,黄少磊,刘彦民.微胶囊技术的应用及其常用壁材J农产品工业加工，2008，1：65-66【4】 祝战斌,兆瑞,李元瑞.微胶囊技术及其在食品工业中的应用J四川食品与发酵，2004.40（3）：8【5】 李延辉.微胶囊技术及其在食品工业中的应用研究 J.包装与食品机械，2003，3（21）：8-12.【6】 韩吉辰.大有作为的微胶囊技术J.科技视野，2008，03（1）：32-33【7】 顾振东,刘晓燕.食品微胶囊技术的国内外应用与研究现状J广州化工，2008，38（7）：65-66【8】 张峻,齐崴,韩志慧.食品微胶囊、超微粉碎加工技术M.北京化学工业出版社，2005，