农业物料学读书报告

1、微胶囊技术及其应用摘要：微胶囊技术是一种较先进的技术，在发达国家早已得到充分的发展和应用，而我国起步相对较晚。本文主要介绍一下从书中学到的微胶囊基本概念、制备方法及其应用。关键词：微胶囊技术、心材、壁材、制备方法、微胶囊技术的应用一、微胶囊技术的基本概念微胶囊技术是一种利用天然或合成高分子材料，将固体，液体，甚至是气体物质包裹起来，形成具有半透性或密封囊膜的微小粒子的技术。包裹胶囊的过程即为微胶囊化，形成的粒子成为微胶囊。（一） 微胶囊的组成及结构微胶囊由包囊材料和被包囊材料组成。微胶囊内被包囊的材料称为心材，包囊材料成为壁材。（二） 微胶囊的分类1、 按照微胶囊结构分单核微胶囊、多核微胶囊、

2、双壁或多膜微胶囊、复合微胶囊2、 按照心材的释放类型分缓释型微胶囊、压敏型微胶囊、热敏性微胶囊、pH敏感型微胶囊、光敏型微胶囊、膨胀型微胶囊二、微胶囊的心材与壁材 （一）心材心材可以是单一的固体、液体或气体，也可以是他们的混合物，在农产品加工中可作为心材的物质主要由以下一些类型溶剂：笨甲苯、环己烷氯代苯类、石蜡类、醇类和水等。加工助剂：固化剂、增塑剂、氧化剂、还原剂、引发剂、阻燃剂等。食品：油脂、酒类、饮料、调味剂等。食品添加剂：香精香料、酸味剂、抗氧化剂、防腐剂等。生物材料：酶制剂微、生物细胞、动物细胞、植物细胞和生物活性物质等。其他：杀虫剂、除草剂、肥料和饲料添加剂等。（二）壁材1、壁材的

3、分类可作为微胶囊壁材的物质有很多，主要分为天然高分子材料、半合成高分子材料、全合成高分子材料及无机材料。（1）天然高分子材料包括碳水化合物、蛋白质类、蜡与脂类物质（2）半合成高分子材料如纤维素衍生物、变性淀粉、氢化牛脂等（3）全合成高分子材料聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氨基酸等（4）无机材料如硫酸钙、石墨、硅酸盐、矾土、金属等2、壁材选择基本原则（1）根据壁材的物理性质来选择适宜的壁材，油溶性心材选择水溶性壁材，水溶性新材选择油溶性壁材。（2）了解壁材的本身性能。如渗透性、溶解性、可聚合性粘度、电性能等（3）要考虑制备微胶囊的方法对壁材的要求（4）对于食品工业所选壁材首先应符合食品卫生及食品安全的有

4、关规定（5）如果心材为生物活性物质，还要考虑壁材的毒性及其与心材的相容性（6）材料来源广泛、易得、便宜3常用壁材常用壁材有很多种包括阿拉伯胶、瓜尔豆胶、黄原胶、卡拉胶、海藻酸钠、壳聚糖、魔芋粉、纤维素衍生物、淀粉衍生物、明胶等。下面就阿拉伯胶和黄原胶做一下简要介绍：(1) 阿拉伯胶1） 溶解性：阿拉伯胶具有高度的水溶性，可配置成50%的水溶液且仍具有流动性，这是其他天然植物胶所不具备的特性。2） 粘度：阿拉伯胶在浓度低于40%时呈现出典型的牛顿流体特性，高于40%时溶液变为假塑性流体，随剪切应力增加粘度降低。3） 乳化特性：由于阿拉伯胶结构上带有主要分布在外侧的鼠李糖，鼠李糖的C4位上是CH3

5、，而不是COH3，因此具有良好的亲油性此外阿拉伯胶在结构上还连有2%左右的蛋白质，因此阿拉伯胶具有良好的亲水亲油性，是良好的天然水包油型稳定剂。4） pH稳定性：阿拉伯胶为天然阴离子高分子电解质，由于其结构中含有的自由羟基，在水溶液中阿拉伯胶分子带有负电荷，其溶液的自然pH值也呈弱酸性，一般为4到5（25%的水溶液）。pH值再4到8内变化时对阿拉伯胶的性状影响不大，当pH值低于三时，羟酸基团的离子化作用受到抑制，趋向于凝胶或者沉淀。5） 热稳定性：长时间高温加热会使得交替分子降解，导致乳化性能下降。6） 相容性：阿拉伯胶能溶于大部分天然胶、淀粉、糖类和蛋白质一起使用。在较低pH值条件下，阿拉伯

6、胶与阳离子电介质，如明胶形成凝胶。（2）黄原胶 1) 黄原胶的结构图 2）黄原胶的理化性质 a、溶解性：黄原胶在水中能够快速溶解，具有良好的水溶性，特别是在冷水中也易溶，可以省去繁杂的加热过程，使用方便。 b、显著的假塑性：黄原胶溶液是一种典型的假塑性流体，其溶液粘度随剪切应力的增加而明显降低。 c、增稠性：黄原胶在低浓度时仍可形成高粘度溶液，如0.03%的黄原胶溶液能产生0.09 Pa*s的有效粘度具有良好的增稠性。 3)与其他胶的协同作用 黄原胶与槐豆胶、瓜尔豆胶、魔芋胶等甘露聚糖类胶有显著的协同增粘效果。三、微胶囊的制备方法微胶囊制备技术与实践涉及多个学科，主要包括物理和胶体化学、高分子

7、化学及物理、材料科学、分散与干燥技术等用于制备微胶囊的方法有很多，目前文献报道的大约有200多种。（一）方法分类：图层方法传统分类：化学法界面聚合法机械法喷雾法喷雾干燥法喷雾冷冻法喷雾包埋喷雾缩聚原位聚合法以水为介质以有机溶剂为介质以气体为介质锐口-凝固浴法物理化学法凝聚法（相分离法）水相分离法单凝聚法复凝聚法旋转悬浮分离法锅包法多空离心法静电结合法真空蒸发沉积法蔗糖共结晶法挤压法分子包埋法油相分离法浮相乳液法熔化分散冷凝法粉末床法机械法空气悬浮成膜法（Wurster法）（二）几种制备方法介绍：1、界面聚合法：包括多种缩聚反应和加聚反应主要采用缩合聚合法和乳液聚合法2、原位聚合法：在原位聚合法

8、胶囊化的过程中不是把反应性单体分别加到心材料滴液和悬浮介质中，而是单体与引发剂全部加入分散相或者连续相中，即单体和催化剂全部位于心材液滴的内部或外部。3、锐口-凝固浴法：是指将喷嘴喷出的微粒通过多联化而后形成微胶囊由Mabbs于1940年和Rabool于1950年提出4、水相分离法：水相分离法的生产不需要特殊设备，它以水为介质形成微胶囊的为水溶性的聚合物。聚合物的凝聚相自水溶液中分离出来，形成微胶囊。5、油相分离法：向作为胶囊囊壁材料的聚合物有机溶剂的初始均相溶液中，加入一种对该聚合物为非溶剂的液体引发相分离而将囊心物包裹形成胶囊。6、浮相乳液法：将壁材与心材的混合物以微滴状态分散到介质中随后

9、挥发性的分散介质快速从液滴中蒸发形成囊壁，在通过加热、减压、搅拌、溶液萃取、冷却或冻结的手段将囊壁中的有机溶剂出去实现微胶囊化。7：熔化分散冷凝法：利用蜡状脂肪和聚合物等可熔融材料在受热时的独特性质实现微胶囊化。8、粉末床法：利用液滴可以湿润细小的固体粉末并在液滴周围形成一定的壁膜而制备微胶囊。9、喷雾干燥法：首先制备乳化分散相,即把心材分散在已液化的壁材中混合形成溶液,后加入乳化剂,热分散体系经均质变成水包油型乳状液,最后进行喷雾干燥即可。10、喷雾冷却法：先将心材与熔融油脂混合调成胶囊化熔融液,再用雾化器形成熔融状微胶囊细颗粒后,然后用冷空气快速冷却让壁材固化。11、挤压法：它是将心材物质

10、分散于熔化了的糖类物质中,再将其挤压成细丝状,进入脱水溶液,糖类物质凝固,心材被包埋于其中,再经破碎、分离干燥即得成品。四、微胶囊技术的应用1、在食品工业中的应用：微胶囊技术应用于食品工业，使许多传统的工艺过程得到简化，同时也是许多用通常技术手段无法解决的工艺问题得到了解决，极大地推动了食品工业由低级初加工向高级深加工的转变。目前利用该技术已经开发出许多微胶囊化食品，如粉末油脂、粉末酒、胶囊饮料、固体饮料等，风味剂（风味油、香辛料）等。概括来说，微胶囊技术应用于食品工业可以起到以下作用：改变物料的状态、保护敏感成分、控制心材释放、降低或掩盖不良味道、隔离组分在2、农产品加工业中的应用该技术在农

11、业工程中主要应用于化肥农药和饲料（1）化肥方面包覆硫酸铵、磷酸铵、的胶囊不仅可以防止化肥吸潮结块，而且由于微胶囊的缓释作用，可以减少施肥次数，延长肥效期，不会因为化肥施加过多而造成土壤中化肥过量“烧死”植物（2）、饲料方面1) 反刍动物饲料中的应用。为了提高牛奶中不饱和脂肪酸的含量,需要在奶牛饲料中添加油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸或脂肪酸含量高的植物油。但是这些脂肪酸进入牛胃后即被吸收,并在消化过程中被软化成饱和脂肪酸。如将不饱和脂肪酸包被后掺到饲料中喂牛,就可以使这些不饱和脂肪酸被肠吸收,并在新陈代谢过程中以不饱和脂肪酸的形式进入牛奶,使牛奶的营养价值提高。有实验表明,用掺有亚油酸微胶囊的饲料喂奶牛,牛奶脂肪酸中亚油酸含量占总脂肪酸含量的13. 6%;而用未微胶囊化的亚油酸喂奶牛,牛奶中亚油酸含量只占总脂肪酸含量的2. 7%。2) 在鱼饲料中的应用。微胶囊形式的鱼饲料,不仅不会使氨基酸和维生素等饲料成分因溶于水而散失或在海水环境中被破坏,而且可以通过控制胶囊的粒径和密度,使其悬浮在水中酷似浮游生物,有利于幼鱼捕食。这样可以用廉价的植物蛋白代替动物蛋白或活的浮游生物做饲料。维生素和饲料添加剂微胶囊化后,不仅可以减少它们之间的互助,提高饲料的适口性,而且可以减少在加工过程的损失,并可以控制在消化道不同部位释放。此外微胶囊技术还广泛用于造纸业、化妆品