食品微胶囊技术

第一章食品微胶囊技术第一节食品微胶囊技术历史和特点一概念微胶囊化技术是用特殊手段将固、液、气体等物质包埋在一个微小封闭的胶囊内的技术。MicroencapsulationMicro-encapsulation[in7kApsju5leiFEn]包装,封装MICROENCAPSULATIONisaprocessbywhichverytinydropletsorparticlesofliquidorsolidmaterialaresurroundedorcoatedwithacontinuousfilmofpolymeric[7pCli5merikmaterial二历史该技术出现于20世纪30年代，最先主要应用于医药工业。最先申请专利的是1936年美国大西洋海岸渔业公司提出的用石蜡制作鱼肝油明胶囊。

微胶囊技术大规模应用于食品工业始于20世纪80年代中期,它在开发新产品,更新传统工艺和提高产品质量等方面正发挥着越来越重要的作用。例如微胶囊化的香精香料在美国市场上已占食品香料销量的50%以上;美国、日本的胶囊化酸味剂已广泛使用于布丁粉、馅饼、点心粉及固体饮料等多种方便食品中。我国在20世纪80代中期引进了这一概念，到目前已得到了很大的发展。

Whymicroencapsulationisstillanemergingsector

?Despitethefactthatmicroencapsulationcouldbefoundineverylife-orindustrial-product,itsdevelopmentrequiresthecombinedexpertiseofalotofpeoplefromdifferentdomainofresearchanddevelopmentMoreover

:everymicroencapsulatedproductrequiresaspecificprocessdevelopment,&thedifficultyoffindingtherightinformationtobuildtheirbusinessisaveritable5veritEblobstaclepreventingentrepreneursinintroducingmicroencapsulationtechnologyinsomeoftheirprocesses.三.微胶囊的作用

具有独特的功能特点，大体有：(1)缓释性能:芯材通过囊壁逐步渗透挥发,延长作用时间；(2)物质外观形态的改变(3)物质外观性质的改变(4)保护和隔离性能：一些具有光敏、热敏或生物性的材料作为芯材包埋后，在需要释放时，破坏壁材即可释放。(5)发泡性能：主要用于食品发泡上；

1.改善物质的物理性质：将液态物质改制成固态剂型改变物质密度改善流动性可压性分散性

2.控制释放通过选择不同囊材组合和配比，使囊心物在适当条件下缓慢或立即释放该性质已在医药、农业和化肥行业、食品工业里得到广泛应用。

3.改善稳定性,保护囊心物免受环境影响有些物质很容易受氧气、温度、水分、紫外线等各种因素影响，通过微胶囊化，使囊心物与外界环境相隔离。

4降低对健康危害，减少毒副作用如硫酸亚铁,阿司匹林等药物包裹后，可通过控制释放速度来减轻对肠胃副作用。对于制药工业来说，可采用微胶囊技术制造靶制剂，达到定向释放效果。

5.屏蔽味道和气味微胶囊化可用于掩饰某些化合物令人不愉快的味道如β-环状糊精经常用于一些饮料中有异味特殊因子的包裹。

6减少复方制剂配伍禁忌

对于原料中相拮抗的物质，采用微胶囊化隔离各成分，阻止活性成分之间化学反应，故能保持其有效成分稳定性。四.微胶囊化技术的特点

微胶囊化技术是将被包埋物作为芯材，外面聚合物为壁壳的微容器或包装体。微胶囊的大小为:5～200μｍ囊壁的厚度一般在:0.2~9μｍ五微胶囊方法及分类

芯材壁材芯材芯材通常是气体、液体和固体有机溶剂类、增塑剂类、酸类或碱类、香料类、染料类、催化剂类、黏合剂类、8.复制材料类、9.药物类、10.生物材料类、11.食品类、12.农用化学剂类、13.泡胀剂类、14.防锈剂类等。壁材可选用多种无机或有机材料，尤其是高分子材料最为常用。比如：蛋白质类、植物胶类、纤维素类、缩聚物类、5.共聚物类、6.均聚物类、7.疗效聚合物类、8.蜡类、9.金属等无机材料等。类别壁材特点天然高分子材料明胶、阿拉伯胶、虫胶、紫胶、淀粉、糊精、蜡、松脂、海藻酸钠、玉米朊无毒、稳定、成膜性好半合成高分子材料羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素毒性小，粘度大，成盐后溶解度增加，但易水解，不耐高温，需临时配制全合成高分子材料聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚醚、聚脲、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚酰胺、聚丙烯酰胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、环氧树脂、聚硅氧烷成膜性好、化学稳定性好无机材料铜、镍、银、铝、硅酸盐、玻璃、陶瓷壁材要求

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可操作性能。能够乳化心材并能形成稳定的乳化体系。在加工过程以及储存过程中能够将心材完整的包埋在其结构中。易干燥以及易脱溶良好的溶解性可食性与经济性

壁材浓度大,包埋的效果就好,形成的外胶囊就厚.为此要求使用的壁材是高浓度低粘度的。阿拉伯胶就是典型的“高浓低粘”产品,性质稳定、无毒、成膜性好,是最常用的天然包囊材料之一。且由于其主要由钙盐、镁盐和钾盐以及糖苷酸组成,与其他天然胶相比,在水中的溶解度最大,在25OC时,它的浓度可达37%。一般常与明胶、海藻酸盐、壳聚糖等其他包囊材料混合使用,以起促进提高之效。六.微胶囊化技术的推广障碍主要是成本较高所用的壁材中，相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。

纳米技术作为这一技术的延伸，纳米技术具有更为宽广的发展前景；研究证明，纳米技术能在很大程度上改变物质的理化性质，这与微胶囊技术基本应用不谋而合。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。

第二节

微胶囊的制作

一.微胶囊的制作过程

是先将芯材加工成微粉状，分散在适当介质中，然后引入壁材（成膜物质），使用特殊方法将壁材物质在芯材粒子表面形成薄膜（也称外壳或保护膜），最后经过化学或物理处理，达到一定的机械强度，形成稳定的薄膜（也称为壁膜的固化）。将心材分散入微胶囊化的介质中再将壁材放入该分散体系中通过某种方法将壁材聚集、沉渍或包敷在已分散的心材周围；这样形成的微胶囊膜壁在很多情况下是不稳定的，尚需要用化学或物理的方法进行处理，以达到一定的机械强度。制作微胶囊最关键:芯材物质的选择:

选择芯材的原则是既要考虑芯材的物性，又要兼顾芯材和壁材的相容性及二者的相互作用2.成膜技术微胶囊的制作方法大体上可分为化学方法物理化学方法机械方法详细的划分方法和类别如表

微胶囊化的方法

喷雾干燥法喷雾冷却法和喷雾冷冻法空气悬浮成膜法挤压法凝聚法复相乳液法熔化分散与冷凝法8.囊心交换法9.粉末床法10.界面聚合法11.原位聚合法12.锐孔-凝固浴法13.包结络合物法MicroencapsulationprocessesSpraydrying喷雾干燥法Airsuspensioncoating空气悬浮成膜法Extrusion挤压法SpraycoolingandSpraychilling喷雾冷却法和喷雾急冷法Coacervation(phaseseparation)凝聚CentrifugalextrusionRotationalsuspensionseparationInclusioncomplexation包结络合物法SpraydryingSpraydryingsystemAirsuspensioncoatingSchematicofaconventionalairsuspensionsystem空气悬浮成膜法ExtrusionSchematicofextrusionprocessSpraycoolingandSpraychilling喷雾冷却法和喷雾急冷法Spraycooling45～67℃Spraychilling32～42℃SpraydryingsystemCoacervation(phaseseparation)凝聚SimplecoacervationComplexcoacervationSchematicflowdiagramofencapsulationprocessbasedonphaseseparationCentrifugalextrusionRotationalsuspensionseparationRotationalsuspensionseparationsystem(Benoitetal.,1996;Dziezak,1988)Inclusioncomplexation包结络合物法β-Cyclodextrinmoleculewithplanarrepresentationofstructure(Dziezak,1988)β-环糊精第三节微胶囊技术在食品中的应用

食品工业中使用的越来越多的食品配料,食品添加剂以及具有生物活性功能的物质都是通过微胶囊技术加以包埋和加以保护才能达到性能稳定的目的,可避免在食品加工过程中由于食品组分之间相互作用产生化学反应,造成食品品质劣变.通过微胶囊化,也可使食品配料,食品添加剂根据需求在恰当的时候和恰当的位置进行释放,而且有的需要瞬间释放,有的需要缓慢释放以延长作用时间。粉末油脂提高稳定性,流动性;便于加工和应用粉末酒饮用方便,便于携带饮料味道持久,营养丰富,稳定性佳调味料采用微胶囊技术置备出粉末酱油,粉末醋,扩大了这些调味料的应用范围,使之能够方便地用于汤精,汤料中,增大了这些调味品的市场需求一.活性物质微胶囊(一)多不饱和脂肪酸DHA与EPA

鱼油中富含DHA、EPA等多不饱和脂肪酸,但DHA、EPA具有高度不饱和性,极容易氧化,而且鱼油本身具有一定的腥味。DHA学名二十二碳六烯酸大脑营养必不可少的高度不饱和脂肪酸它除了能阻止胆固醇在血管壁上的沉积预防或减轻动脉粥样硬化和冠心病的发生更重要的是DHA对大脑细胞有着极其重要的作用。它占了人脑脂肪的10％，对脑神经传导和突触的生长发育极为有利。

自上世纪90年代以来，DHA即不饱和脂肪酸二十二碳六烯酸一直是儿童营养品的一大焦点。英国脑营养研究所克罗夫特教授和日本著名营养学家奥由占美教授最早揭示了DHA的奥秘，他们的研究结果表明：DHA是人的大脑发育、成长的重要物质之一。

人体维持各种组织的正常功能，必须保证有充足的各种脂肪酸，如果缺乏它们可引发一系列症状，包括生长发育迟缓、皮肤异常鳞屑、智力障碍等。DHA作为一种必需脂肪酸，其增强记忆与思维能力、提高智力等作用更为显著。人群流行病学研究发现，体内DHA含量高的人的心理承受力较强、智力发育指数也高。

人的记忆、思维能力取决于控制信息传递的脑细胞、突触等神经组织的功能，即信息在神经系统内的传递范围、方向和作用。DHA在神经组织中约占其脂肪含量的25%，突触是控制信息传递的关键部位，是由突触膜和间隙组成，DHA有助于其结构完整、功能发挥。当膳食中长期缺乏DHA时，突触膜中就会缺少含DHA的PL，结构就会遭到破坏，进而对信息传递、思维能力产生不良影响。

DHA的作用

DHA影响胎儿大脑发育孕期，DHA能优化胎儿大脑锥体细胞的磷脂的构成成分。尤其胎儿满5个月后，如人为地对胎儿的听觉、视觉、触觉进行刺激，会引起胎儿大脑皮层感觉中枢的神经元增长更多的数突，这就需要母体同时供给胎儿更多的DHA。DHA促进视网膜光感细胞的成熟DHA不仅对胎儿大脑发育有重要影响，而且对视网膜光感细胞的成熟有重要作用。孕妇在孕末三个月，可利用母血中的a-亚麻酸合成DHA，然后输送到胎儿大脑和视网膜，使那里的神经细胞成熟度提高。

所以，母亲在孕期应多吃一些含DHA的食物（如海鱼），在最后3个孕月，还应多吃含a-亚麻酸多的食物（如硬果类），有条件者可直接从a-亚麻酸或DHA营养品中补充。

合理选择补充DHA营养品

DHA是构成细胞及细胞膜的主要成份之一，但人类无法自行合成，必须从饮食中获得。DHA主要存在海洋鱼体内，而鱼体内含量最多的则是眼窝脂肪、其次是鱼油。普通消费者直接从海洋鱼类身上获取DHA是很困难的,因此建议可以吃些核桃油,它里面含有大量的不饱和脂肪酸,在人体内可以衍生为DHA。

☉在购买时应注意产品的DHA的含量，选用含量高的产品。☉目前市场上的许多DHA营养品属于鱼油类制品，产品均含有DHA和EPA（另一种Ω3不饱和脂肪酸），孕妇应选用含DHA高而EPA含量低的鱼油产品。由于中国海域的鱼油中DHA含量比大西洋及其他海域的高，所以国产的DHA营养品含DHA多，而EPA低。因此对孕妇来说，选择国产品比进口产品更合适和实惠☉a-亚麻酸营养品也是补充DHA的良好来源，而且安全无任何副作用。☉叶黄素是DHA的保护神。叶黄素可以促进婴幼儿大脑视网膜的发育，并促进大脑对DHA的吸收，起到互相促进吸收的作用，因此在给孕妇或是婴幼儿选择DHA补充时，可以考虑同时含有叶黄素和DHA的营养补充剂。

EPA二十碳五烯酸一种多不饱和脂肪酸。同DHA一样，EPA组成磷脂、胆固醇酯等，是大脑、神经系统的重要组成部分。在人体内，亚麻酸可以转化成EPA，所以EPA并不是人体必需脂肪酸。EPA对降低低密度脂蛋白胆固醇有很好的作用。EPA存在于鱼类、母乳等食物中。

EPA和DHA有什么区别

EPA和DHA两种不饱和脂肪酸。EPA和DHA即二十碳五烯酸以及二十二碳六烯酸，其烯键即碳碳双键化学结构很不稳定，容易被氧化。EPA和DHA同属于Ω-3系列多不饱和脂肪酸，是人体自身不能合成但又不可缺少的重要营养素，因此称为人体必需脂肪酸。DHA是大脑细胞形成发育及运作不可缺少的物质基础，同时也能对活化衰弱的视网膜细胞有帮助，从而起补脑健脑以及提高视力，防止近视眼的作用。DHA还是母乳中必要成分，能增强人体免疫能力。深海鱼油适用病症包括高血压、高胆固醇、高血脂、脑血管障碍、心肌梗塞、动脉硬化、青光眼、白内障等。EPA被称为“血管清道夫”，它具有疏导清理心脏血管的作用，采用微胶囊技术制成微胶囊化鱼油既能掩盖鱼油的腥味又解决了DHA和EPA在加工过程和储存期氧化稳定性问题耐储藏、流动性好，可作为营养强化剂添加到许多食品中,其应用前景十分广阔。(二)双歧杆菌微胶囊

一种专性厌氧菌,对氧极为敏感,对低PH的抵抗力差,活性保持较困难。另外,双歧杆菌必须通过胃环境以大量的存活菌到达肠道并定殖于肠粘膜上才能发挥其生理功能。但由于双歧杆菌在胃酸的环境下,存活菌数会大幅度下降。Bifidobateria双歧杆菌Core:

Bifidobacterium

pseudolongumWall:CAP(celluloseacetatephthalate)Method:

Coacervation(phaseseparation)胃液Gastricjuice:pH1.33肠液Intestinaljuice:pH7.43MRS肉汤MRSbroth:pH6.06蛋白胨Peptonewater:pH7.13醋酸纤维素,纤维素乙酸酯;邻苯二甲酸盐(或酯)酞酸盐(或酯)BifidobateriaSurvivaloffreeze-driedB.pseudolonguminsimulatedgastricjuice(Raoetal.,1989)三株口服液2006新财富“500富人榜”第221名：吴炳新

221吴炳新

10亿元

三株集团

男68出生于山东荣城大专

公司总部:山东济南

主要行业:保健品、中药制品

2005年吴炳新的三株进行销售渠道洗牌,撤销了遍布全国的子公司和办事处,实现个人买断。三株还最新注册了一家称为“昊海集团”的公司,准备搭上国家首批直销牌照颁发的顺风车。

三株集团：吴炳新1998年因一场人命官司，三株销售额下滑，吴炳新卧病在床，三株步入绝境微胶囊技术能将双歧杆菌与氧气等外界不利环境隔离;易于添加到各种液态,固态等各种食品中;采用肠溶性壁材后,还能能够防止胃液的破坏,从而使尽可能多的菌体到达肠道,以确保制品的保健功效。(三).肉碱

维生素BTL-CarnitinL-肉碱左旋肉碱化学名：4-氨基-3羟基丁酸

被认为是"类维生素"的营养素

1、促进脂肪燃烧，在体育运动中提高体力，恢复疲劳，体内肉碱不足就会使脂肪得不到充分利用。2、肉碱有促进脂肪代谢的功效，即促进脂肪分解，起减肥作用。3、肉碱与饮酒：饮酒会促进脂肪合成，造成脂肪在肝脏中积蓄，形成脂肪肝。左旋肉碱能活跃脂肪分解，抑制中性脂肪蓄积，从而治疗脂肪肝。4、人吃肉碱，使肌肉、血液中肉碱浓度增大，从而增加氧摄取量，并使激烈运动后血中乳酸，丙酮酸含量降低，提高运动持久力，减少运动后的疲劳感。

服用左旋肉碱减肥成功后,可否停用,停用后会反弹吗??脂肪燃烧因子—左旋肉碱

分子生物学的研究证实了：脂肪燃烧只能在细胞线粒体内进行。可问题是，脂肪的大分子很难穿透线粒体膜，所以无法持续、大量的燃烧。要想让脂肪顺利进入线粒体，就必须有一种辅助酶的参与，那就是左旋肉碱。作为国际上公认的安全无毒的营养强化剂，左旋肉旋在脂肪燃烧中发挥着巨大的作用，是促进脂肪“燃烧”的减肥药。

左旋肉碱是脂肪代谢过程中的一种必需的辅酶，能促进脂肪酸进入线粒体进行氧化分解。它好像一部铲车铲起脂肪进入燃料炉中燃烧。脂肪如果不进入线粒体，不管你如何锻炼、如何节食，你都不能消耗它。而左旋肉碱正好充当了脂肪到线粒体的“搬运工”。

要想达到理想的脂肪燃烧程度，体内便需要一个理想的肉碱含量平衡。然而人体自身的肉碱合成量及从食物中摄入的量远远达不到需要，所以随着年龄的增长，脂肪堆积逐渐成为必然。就是因为体内左旋肉碱含量水平在逐渐降低，所以只有很少人能保持一定的左旋肉碱含量，“有钱难买老来瘦”就是这个道理。因此，适当补充左旋肉碱，让你的脂肪及时燃烧，会让你健康、苗条，拥有迷人的身材！

肉碱微胶囊化的目的:在于形成保护层,从而与外界环境隔绝,使之在长期曝露于空气的过程中保持稳定和不产生结块,延长其储存稳定性;采用肠溶性壁材,防止胃液的破坏,从而使肉碱能更好地被人体利用,同时具有缓释性能;作为营养强化添加于不同的食品中,可增加食品的附加值。(四).大蒜素

通过蒜粉的微胶囊化,可以掩盖”蒜臭味”,可以防止对胃壁的刺激作用。并可以通过缓释和控释作用,从而延长生物活性成分的作用时间,提高生物利用率。(五).活性肽与功能性蛋白二.营养强化剂微胶囊(一).维生素

许多维生素自身不稳定,容易受外界环境的影响和分解,因此将他们制成微胶囊,可以大大提高其稳定性,不易被氧化,可以很好地延长产品的保质期。

VitaminsMicroencapsulatedvitamins:Vit.A,B1,B2,B3,B6,B12,C,D2,D3,E,K,Biotin,FolicAcidand维生素H,生物素\叶酸,维生素BCalciumPantothenate,etc.泛酸钙Applications:Microencapesulationprovidesstability,tastemasking,preventsinteractionsandissuitableforcapsulefilling,tabletinganddifferentfoodapplications.VitaminsStoragestabilityof–caroteneencapsulatedinmaltodextrinbyspray-drying制备维生素E的实例:壁材配方:阿拉伯胶4%

明胶3%

糖酯1.0%

麦芽糊精12%2.将阿拉伯胶和明胶用蒸馏水在60oC水中溶解,再加入麦芽糊精和蔗糖酯3.用磁力搅拌器边高速搅拌边加入维生素E进行乳化,经高质机匀质4.然后立刻喷雾干燥。(二).矿物质

矿物质即使以相当低的浓度添加到食品中,由于它们会与食品中的其他组分相互作用从而影响其利用率。

微胶囊化矿物质元素就是要解决矿物质元素自身稳定性以及矿物质元素对食品产生不良风味等问题,如亚铁添加到食品中,有异味且会产生使人感到不愉快的口感,以及亚铁容易被氧化等。MineralsMajorMinerals

Calcium

Chloride

Magnesium

Phosphorus

Potassium

Sodium

Sulfur

TraceMinerals

Iodine

Iron

Zinc

Selenium

Fluoride

Chromium

Copper

Manganese

Molybdenum

OtherTraceMinerals

Arsenic

Boron

Nickel

Silicon

OtherTraceElements

Aluminum

Bromine

Cadmium

Germanium

Lead

Lithium

Rubidium

Tin

VanadiumMinerals

Microencapsulatedminerals:Iron,copperandiodine,etc.2.Applications:

Microencapsulationprovidestastemasking,avoidinteractionsandi