微胶囊在食品工业中的应用

1、微胶囊技术及其在食品工业中的微胶囊技术及其在食品工业中的 研究进展研究进展汇报人：姜金龙汇报人：姜金龙指导老师：朱秋劲指导老师：朱秋劲微胶囊技术发展简史在微胶囊化领域里，Wuster和Green是两位伟大的先驱者。微胶囊化始于本世纪30年代，但发展非常迅速。迄今有一百多个研究室在开发微胶囊技术。隐色压敏复写纸的发明是微胶囊化技术第一次成功应用于商业中，至1981年，此种微胶囊的产量就超过5106t.应用范围扩大到医药，农用化学品，黏胶剂和夜晶等各个领域。基本概念微胶囊：指一种具有聚合物壁壳的微型容器或包物。其大小微胶囊：指一种具有聚合物壁壳的微型容器或包物。其大小一般为一般为5-2005-20

2、0m m不等，形状多样，取决于原料与制备方法。不等，形状多样，取决于原料与制备方法。微胶囊化：制备微胶囊的过程称为微胶囊化。微胶囊化：制备微胶囊的过程称为微胶囊化。微胶囊化技术：指将固体、液体或气体包埋在微小而密封的微胶囊化技术：指将固体、液体或气体包埋在微小而密封的胶囊中，使其只有在特定条件下才会以控制速率释放的技术。胶囊中，使其只有在特定条件下才会以控制速率释放的技术。其中，被包埋的物质称为其中，被包埋的物质称为芯材芯材，包括香精香料、酸化剂、甜，包括香精香料、酸化剂、甜味剂、色素、脂类、维生素、矿物质、酶、微生物、气体以味剂、色素、脂类、维生素、矿物质、酶、微生物、气体以及其它各种饲料添

3、加剂。包埋芯材实现微囊胶化的物质称为及其它各种饲料添加剂。包埋芯材实现微囊胶化的物质称为壁材壁材。芯材：芯材：可为油溶性、水溶性化合物或混合物可为油溶性、水溶性化合物或混合物, ,其状态可为粉其状态可为粉末、固体、液体或气体。可包囊物的品种极其繁多末、固体、液体或气体。可包囊物的品种极其繁多, ,如交联如交联剂、催化剂、化学反应剂、显色剂、给湿剂、药物、杀虫剂、剂、催化剂、化学反应剂、显色剂、给湿剂、药物、杀虫剂、矿物油、水溶液、染料、颜料、洗涤剂、食品、液晶、溶剂、矿物油、水溶液、染料、颜料、洗涤剂、食品、液晶、溶剂、气体、疏水化合物及无机胶体等。气体、疏水化合物及无机胶体等。壁材：壁材：可

4、用作微胶囊包囊材料的有天然高分子、半合成高分可用作微胶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子和合成高分子材料, ,视所包囊物质视所包囊物质( (囊心物囊心物) )的性质的性质, ,油溶性油溶性囊心物需选水溶性包囊材料囊心物需选水溶性包囊材料, ,水溶性囊心物则选油溶性包囊水溶性囊心物则选油溶性包囊材料材料, ,即包囊材料应不与囊心物反应即包囊材料应不与囊心物反应, ,不与囊心物混溶。高分不与囊心物混溶。高分子包囊材料本身的性能也是选择包囊材料所要考虑的因素子包囊材料本身的性能也是选择包囊材料所要考虑的因素, ,如渗透性、稳定性、溶解性、可聚合性、粘度、电性能、吸如渗透性、稳定

5、性、溶解性、可聚合性、粘度、电性能、吸湿性及成膜性等。湿性及成膜性等。 微胶囊的不同结构图 微胶囊的形状一般呈球形、肾形、粒状、块状等。囊壁可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。以是单核的，也可以是多核的。单核多核多核-无定型 复合微胶囊双 壁微胶囊簇微胶囊产品的大致形状微胶囊产品的大致形状针对食品工业，已经使用的心材有：针对食品工业，已经使用的心材有： 生物活性物质：膳食纤维、活性多糖、超氧化物歧化酶（生物活性物质：膳食纤维、活性多糖、超氧化物歧化

6、酶（SODSOD）、免）、免疫球蛋白等；疫球蛋白等； 氨基酸：赖氨酸、精氨酸和组氨酸等；氨基酸：赖氨酸、精氨酸和组氨酸等； 维生素：维生素维生素：维生素A A、B1B1、B2B2、C C和和E E等；等； 防腐剂：山梨酸和苯甲酸钠等；防腐剂：山梨酸和苯甲酸钠等； 酶制剂：蛋白酶、淀粉酶和果胶酶等；酶制剂：蛋白酶、淀粉酶和果胶酶等； 香精香油：桔子香精、柠檬香精、薄荷油和冬青油等；香精香油：桔子香精、柠檬香精、薄荷油和冬青油等； 微生物细胞：乳酸菌、黑曲霉和酵母等；微生物细胞：乳酸菌、黑曲霉和酵母等； 酸味剂：柠檬酸、苹果酸、酒石酸、乳酸、醋酸和磷酸等；酸味剂：柠檬酸、苹果酸、酒石酸、乳酸、醋酸

7、和磷酸等； 酒类：白酒、葡萄酒和乙醇浸出液等；酒类：白酒、葡萄酒和乙醇浸出液等； 其他：焦糖色素和酱油等。其他：焦糖色素和酱油等。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：应用有： 植物胶：阿拉伯胶、琼脂、藻酸盐、卡拉胶等；植物胶：阿拉伯胶、琼脂、藻酸盐、卡拉胶等； 多糖：黄原胶、阿拉伯半乳聚糖、半乳糖干露聚糖和壳多糖：黄原胶、阿拉伯半乳聚糖、半乳糖干露聚糖和壳聚糖等；聚糖等； 淀粉：玉米淀粉、马铃薯淀粉、交联改性淀粉等；

8、淀粉：玉米淀粉、马铃薯淀粉、交联改性淀粉等； 蛋白质：明胶、玉米蛋白和大豆蛋白等；蛋白质：明胶、玉米蛋白和大豆蛋白等； 纤维素：羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、二醋酸纤维素、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；丁基醋酸纤维素等； 聚合物：聚乙烯醇、聚苯乙烯和聚丙烯酰胺等；聚合物：聚乙烯醇、聚苯乙烯和聚丙烯酰胺等； 蜡与类脂物：石蜡蜂蜡、硬脂酸和甘油酸酯等。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，能够储存微细状态解性、反应性、耐

9、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。技术在食品工业上能够发挥许多重要的作用。1.1.改变物料的存在状态、质量与体积改变物料的存在状态、质量与体积2.2.隔离物料间的相互作用，保护敏感性物料隔离物料间的相互作用，保护敏感性物料3.3.掩盖不良风味、降低挥发性掩盖不良风味、降低挥发性4.4.控制释放控制释放5.5.降低食品添加剂的毒副作用降低食品添加剂的毒副作用 二、微胶囊的功能二、微胶囊的功能 三、微胶囊造粒的步骤及方法三、微胶囊造粒的步骤及方法1.1.

10、微胶囊造粒的步骤微胶囊造粒的步骤 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 将心材分散在微胶囊化的介质中；将心材分散在微胶囊化的介质中； 再将壁材放入该分散体系中；再将壁材放入该分散体系中； 通过某一种方法将壁材聚集、沉渍或包敷在已分散的心通过某一种方法将壁材聚集、沉渍或包敷在已分散的心材周围；材周围； 对于形成的不稳定的微胶囊进行化学或物理的方法处理对于形成的不稳定的微胶囊进行化学或物理的方法处理，以达到一定的机械强度。，以达到一定的机械强度。 2.2.

11、微胶囊造粒的方法微胶囊造粒的方法 根据微胶囊造粒原理的不同，可将造粒方法归为三类。但根据微胶囊造粒原理的不同，可将造粒方法归为三类。但这种分类方法并未包括目前的所有方法，而且有些具体方法这种分类方法并未包括目前的所有方法，而且有些具体方法属于交叉的，因此分类是相对的。属于交叉的，因此分类是相对的。 物理方法物理方法 包括：喷雾干燥法、喷雾凝冻法、空气悬浮法、真空蒸包括：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；发沉积法、静电结合法等； 物理化学方法物理化学方法 包括：水相分离法、油相分离法、挤压法、囊心交换法、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

12、、复相乳液法等；熔化分散法、复相乳液法等； 化学方法化学方法 包括：界面聚合法、原位聚合法、分子包囊法和辐射包包括：界面聚合法、原位聚合法、分子包囊法和辐射包囊法等。囊法等。喷雾冻凝微胶囊制作流程图喷雾冻凝微胶囊制作流程图空气悬浮微胶囊制作流程图空气悬浮微胶囊制作流程图四、微胶囊的释放四、微胶囊的释放1.1.释放方法释放方法 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压、揉破、毁形或摩擦

13、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。用效果。（一）活性心材物质通过囊壁膜的扩散释放（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、裂这是一种物理过

14、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。囊壁溶解为止。（二）用外压或内压使囊壁膜破裂释放出心材（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，此

15、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，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。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（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材 这种释放机理对食品工业来说，在许多方面能发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或酸味

16、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。化产品，要靠肠胃液中的酶来溶解囊壁释放出心材。六、微胶囊造粒技术的应用六、微胶囊造粒技术的应用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出来。微胶囊技术，围也在扩大，各种新的用途被不断开发出来。微胶囊技术

17、，正为食品工业开发新产品、更新传统工艺和改善产品质量等正为食品工业开发新产品、更新传统工艺和改善产品质量等方面展示出美好的应用前景。目前而言，微胶囊技术主要在方面展示出美好的应用前景。目前而言，微胶囊技术主要在三个方面取得了工业化的应用：三个方面取得了工业化的应用： 酶或细胞的固定化；酶或细胞的固定化； 传统液体产品的固体粉末化；传统液体产品的固体粉末化； 食品添加剂的胶囊化。食品添加剂的胶囊化。食品及原料的微胶囊化食品及原料的微胶囊化食品添加剂的微胶囊化食品添加剂的微胶囊化营养强化剂的微胶囊化营养强化剂的微胶囊化粉末油脂、粉末酒类粉末油脂、粉末酒类固体饮料、粉末酱油固体饮料、粉末酱油粉末香精、食用色素粉末香精、食用色素抗氧化剂、甜味剂、防腐剂抗氧化剂、甜味剂、防腐剂微量元素、天然维生素微量元素、天然维生素大豆卵磷脂、其他生理活性物质大豆卵磷脂、其他生理活性物质展望目前， 微胶囊技术已经成为备受关注的高新技术之一。微胶囊技术在国外发展迅速，美国、日本在这方面的研究处于领先地位