食品的微胶囊造粒技术

食品的微胶囊造粒技术食品机械1201陆帅峰一、基本概念二、微胶囊的功能三、微胶囊造粒的步骤与方法四、微胶囊的释放五、微胶囊造粒技术的应用

一、基本概念

微胶囊造粒技术，或微胶囊技术，是一项比较新颖、用途广泛且发展迅速的新技术。自上世纪30年代起，经过几十年的不断研究与开发，已相继在制药、化肥、食品、饲料、精细化工等领域得到广泛应用。微胶囊技术应用于食品工业中，解决了食品工业中的部分难题，极大地推动了食品工业由低级的农产品初加工业向高级产业转变。

微胶囊造粒技术就是将固体、液体或气体物质包埋、封存在一种微型胶囊内成为一种固体微粒产品的技术，这样能够保护被包裹的物料，使之与外界不宜环境隔绝，达到最大限度地保持原有的色香味、性能和生物活性，防止营养物质的损失与破坏。此外，有些物料经微胶囊化后可掩盖自身的异味，或由原先不易加工的气体、液体转化成为较稳定的固体形式，从而大大地防止或延缓了产品劣变的发生。

微胶囊颗粒的大小一般都在5~

200µm范围内，在某些应用中，这个范围可以扩大到0.25~1000µm。当胶囊粒子小于5µm时，因布朗运动加剧而很难收集。而当粒度超过300µm时，其表面静电摩擦系数会突然减少，从而失去微胶囊的作用。微胶囊的壁厚度通常在0.2~

10µm范围内。

微胶囊的形状一般呈球形、肾形、粒状、块状等。囊壁可以是单层结构，也可以是多层结构，囊壁包埋的核心物质可以是单核的，也可以是多核的。心材

微胶囊内部装载的物料称为心材（或囊心物质），外部包囊的壁膜称为壁材（或称为包囊材料）。1.心材（囊心物质）

心材可以是单一的固体、液体或气体物质，也可以是固液、液液、固固或气液等物质的混合体。在食品工业中，“气体”心材通常是指香精、香料之类的易挥发性的配料或添加剂。由于心材的选择具有一定的灵活性，因此根据具体要求可以设计出某些特殊用途的微胶囊产品。

心材针对食品工业，已经使用的心材有：①生物活性物质：膳食纤维、活性多糖、超氧化物歧化酶（SOD）、免疫球蛋白等；②氨基酸：赖氨酸、精氨酸和组氨酸等；③维生素：维生素A、B1、B2、C和E等；④防腐剂：山梨酸和苯甲酸钠等；⑤酶制剂：蛋白酶、淀粉酶和果胶酶等；⑥香精香油：桔子香精、柠檬香精、薄荷油和冬青油等；⑦微生物细胞：乳酸菌、黑曲霉和酵母等；⑧酸味剂：柠檬酸、苹果酸、酒石酸、乳酸、醋酸和磷酸等；⑨酒类：白酒、葡萄酒和乙醇浸出液等；⑩其他：焦糖色素和酱油等。2.壁材（成膜物质）

无机材料和有机材料都可以作为微胶囊的壁材，但目前常用的是高分子材料，包括天然和合成两大类。在食品工业中的应用有：①植物胶：阿拉伯胶、琼脂、藻酸盐、卡拉胶等；②多糖：黄原胶、阿拉伯半乳聚糖、半乳糖干露聚糖和壳聚糖等；③淀粉：玉米淀粉、马铃薯淀粉、交联改性淀粉等；④蛋白质：明胶、玉米蛋白和大豆蛋白等；⑤纤维素：羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、二醋酸纤维素、丁基醋酸纤维素等；⑥聚合物：聚乙烯醇、聚苯乙烯和聚丙烯酰胺等；⑦蜡与类脂物：石蜡蜂蜡、硬脂酸和甘油酸酯等。

经微胶囊化后，可改变物质的色泽、形状、质量、体积、溶解性、反应性、耐热性和贮藏性等性质，能够储存微细状态的心材物质并在需要时释放出。由于这些特性，使得微胶囊技术在食品工业上能够发挥许多重要的作用。1.改变物料的存在状态、质量与体积2.隔离物料间的相互作用，保护敏感性物料3.掩盖不良风味、降低挥发性4.控制释放5.降低食品添加剂的毒副作用二、微胶囊的功能三、微胶囊造粒的步骤与方法1.微胶囊造粒的步骤

形象地说，微胶囊造粒是物质微粒的包衣过程。其过程可分为以下四个步骤：ABCD微胶囊化的基本步骤A心材在介质中分散；B加入壁材；C壁膜沉积；D壁膜固化

①物理方法包括：喷雾干燥法、喷雾凝冻法、空气悬浮法、真空蒸发沉积法、静电结合法等；②物理化学方法包括：水相分离法、油相分离法、挤压法、囊心交换法、熔化分散法、复相乳液法等；③化学方法包括：界面聚合法、原位聚合法、分子包囊法和辐射包囊法等。2.微胶囊造粒的方法喷雾冻凝微胶囊制作流程图举例：1.释放方法

微胶囊所含的心材即可以立刻释放出来，也可缓慢释放出来。如要使所有的心材立刻释放出来可采用机械法（如加压、揉破、毁形或摩擦等）、加热下燃烧或融化法以及采用化学方法（如酶的作用、溶剂及水的溶解、萃取等）。在心材中掺入膨胀剂或应用放电或磁力方法也可使微胶囊即可释放。而缓慢释放则是在环境中心材缓慢释放出来，一般不需要外加条件。医药、化肥等一般常要求缓慢释放，以提高作用效果。四、微胶囊的释放（一）活性心材物质通过囊壁膜的扩散释放

这是一种物理过程，心材通过囊壁膜上的微孔、裂缝或者半透膜进行扩散而释放出来。微胶囊遇到水会逐渐吸胀，水由囊壁膜渗入开始溶解心材，此时出现了囊壁内外的浓度差，水的继续渗入会使心材的溶解液透过半透膜扩散到溶剂中，扩散过程持续进行到囊壁内外浓度达到平衡或整个囊壁溶解为止。（二）用外压或内压使囊壁膜破裂释放出心材

此类方法也是使心材得以释放的一种有效方法，一般而言，借助各种形式的外力作用使囊壁破裂释放出心材，或在内部靠心材的自身动力使囊膜降解而释放出心材。（三）用水等溶剂浸渍或加热等方法使囊膜降解而释放出心材

这种释放机理对食品工业来说，在许多方面能发挥较好的作用。如对一些用在象焙烤食品中的微胶囊化香料或酸味剂来说，就是利用在一定温度下囊壁的熔化而释放出心材来发挥其作用。另外，对于一些本身具有异味的营养物质来说，需制成在口中不溶解而能在肠胃中溶解吸收的胶囊化产品，要靠肠胃液中的酶来溶解囊壁释放出心材。随着微胶囊造粒技术的日趋成熟，它在食品工业中的应用范围也在扩大，各种新的用途被不断开发