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微囊技術(shù)在食品添加劑中的應(yīng)用
來源: fbe-china.com作者: Kenny Fu 時間:2019-09-19 12:10:13點擊:5050

微膠囊技術(shù),又稱微膠囊造粒技術(shù),起源于20世紀(jì)50 年代。該技術(shù)就是將固體、液體或氣體物質(zhì)包埋、封存在一種微型膠囊中成為一種固體微粒產(chǎn)品的技術(shù)。微膠囊技術(shù)的最大優(yōu)點是能夠保護囊芯物質(zhì)不受環(huán)境條件的影響,將囊芯物質(zhì)或環(huán)境條件的負(fù)面影響大幅降低。在國內(nèi),微膠囊技術(shù)在食品行業(yè)擁有非常大的應(yīng)用前景。在美國,英國等西方國家,目前已經(jīng)擁有了數(shù)百計的微膠囊化食品添加劑或食品配料。

1 微膠囊造粒技術(shù)的基本原理

微膠囊技術(shù)的基本原理是針對不同的心材和用途,選用一種或幾種復(fù)合的壁材進行包埋。一般來說,油溶性心材應(yīng)采用水溶性壁材,而水溶性心材必須采用油溶性壁材。對一種微膠囊產(chǎn)品來說,合適的壁材很重要,不同的壁材在很大程度上決定著產(chǎn)品的物化性質(zhì)。選擇壁材的基本原則是:能與心材相配伍但不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),能滿足食品工業(yè)的安全衛(wèi)生要求,同時還應(yīng)具備適當(dāng)?shù)臐B透性、吸濕性、溶解性和穩(wěn)定性等。

2 微膠囊技術(shù)的功能作用

經(jīng)微膠囊化后,物質(zhì)的形狀、質(zhì)量、體積、色澤、溶解性、反應(yīng)性、耐熱性和貯藏性等性質(zhì)發(fā)生改變。這些性質(zhì)使微膠囊技術(shù)在食品工業(yè)中發(fā)揮了重要的作用。

2.1 改變物料的存在狀態(tài)、物料的質(zhì)量與體積

可使液體或半固體物料轉(zhuǎn)變成固體顆粒,以便加工、貯藏與運輸。微膠囊化后物料的質(zhì)量有所增加,且可通過制成含有空氣或空心的膠囊而使體積增大。在食品加工上,這個特性可改善某些食品配料之間的混合均勻性。

2.2 隔離物料間的相互作用,保護敏感性物料

避免在配料豐富的食品體系中,不相配伍的組分間相互影響。防止某些不穩(wěn)定的食品輔料揮發(fā)、氧化、變質(zhì),提高敏感性物質(zhì)對環(huán)境因素的耐受力,使芯材免受外界不良因素的影響,以保護食品添加劑原有的特性,減少與外界環(huán)境的接觸時間,提高其貯藏加工時的穩(wěn)定性并延長產(chǎn)品的貨架壽命。

2.3 掩蓋不良風(fēng)味、降低揮發(fā)性

掩蔽部分食品添加劑自身存在的臭味、辛辣味、苦味、異味等不良?xì)馕叮纳扑鼈冊谑称饭I(yè)中的使用性。部分易揮發(fā)的食品添加劑,如香精香料等,經(jīng)微膠囊化后可抑制揮發(fā),減少其在貯存加工時的揮發(fā)性,同時也減少了損失,節(jié)約了成本。

2.4 控制釋放

微膠囊可以使核心物質(zhì)以一定的速率逐漸向外釋放,因此可以延長活性物質(zhì)的釋放時間,如在食品中加入香味劑、風(fēng)味劑,可以達到風(fēng)味香味持久、連續(xù)的目的。

2.5 降低對健康的危害,減少毒副作用

利用控制釋放的特點,減少食品添加劑的毒副作用等。

3 微膠囊造粒步驟

微膠囊造粒是物質(zhì)微粒(核心)的包衣過程,其過程分為四個步驟:一,將心材分散入微膠囊化的介質(zhì)中;二,再將壁材放入該分散體系中;三,通過某一種方法將壁材聚集、沉漬或包敷在已分散的心材周圍;四,這樣形成的微膠囊膜壁在很多情況下不穩(wěn)定的,尚需要用化學(xué)或物理的方法進行處理,以達到一定的機械強度。

自微膠囊技術(shù)問世以來,其制備的新工藝、新方法就一直是許多科研工作者研究的主要方向之一, 目前已有的微膠囊的制備技術(shù)已超過200種[8],通常根據(jù)其性質(zhì)、囊壁形成的原理和微膠囊化條件分為物理法、物理化學(xué)法、化學(xué)法等3大種方法范圍。在每種方法范圍內(nèi)又因為制備工藝的不同而進一步分成許多種具體的制備技術(shù)和方法。物理法主要包括噴霧干燥法、噴霧凝凍法、空氣懸浮法、真空 蒸發(fā)沉積法、靜電結(jié)合法、多孔離心法;化學(xué)法主要包括界面聚合法、原位聚合法、分子包囊法、輻 射包囊法;物理化學(xué)法主要包括水相分離法、油相分離法、囊心交換法、擠壓法、銳孔法、粉末床 法、熔化分散法、復(fù)相乳液法。

4 在食品添加劑中應(yīng)用

4.1 酸味劑

許多酸味劑直接添加到食品配料中,會與果膠、蛋白質(zhì)、淀粉、色素等成分作用而影響食品品質(zhì)。另外,酸味劑可促進食品氧化,改變配料系統(tǒng)的pH 值,有很強的吸濕性。因此,采用微膠囊技術(shù),將酸味劑包埋起來,大大減少酸味劑與外界的接觸,延長食品的貯存期,并可通過控制釋放,以增進風(fēng)味。目前,微膠囊化乳酸、檸檬酸、抗壞血酸等產(chǎn)品已商品化,廣泛應(yīng)用于布丁粉、點心粉、餡餅填充物、固體飲料及肉類的加工中。生產(chǎn)微膠囊化酸味劑通常使用物理方法,如在乳酸鈣顆粒上噴涂乳酸形成乳酸微膠囊,或把酸味劑用氫化油脂、脂肪酸等臘質(zhì)材料融化、涂布、包覆、冷卻形成微膠囊或在流化床中形成包覆。

4.2 甜味劑

甜味劑在加工、儲存過程中極易受溫度和濕度等條件的影響。將甜味劑微膠囊化后可使其吸濕性大為降低,同時微膠囊的緩釋作用能使甜味持久。如阿斯巴甜是目前最常用的一種甜味劑,其甜度高,

為蔗糖的150~200倍,而熱量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于等量蔗糖,但由于這種甜味劑在酸性環(huán)境中不穩(wěn)定,使其使用受到限制,通過微膠囊技術(shù)可克服阿斯巴甜在酸性環(huán)境不穩(wěn)定的缺點 。

4.3 色素

一些天然色素在應(yīng)用中存在溶解性與穩(wěn)定性差的問題,微膠囊化后不僅可以改變?nèi)芙庑阅埽瑫r也提高了其對光、熱、氧、pH , 維生素C 等的穩(wěn)定性。番茄紅色素、β-胡蘿卜素、葉黃素、玉米色素、姜黃色素、花青素等多種色素的微膠囊化均有相關(guān)研究。如孫傳慶[9]等對番茄紅色素的微膠囊化及穩(wěn)定性進行了研究。

4.4 防腐劑

一些常用化學(xué)合成防腐劑對人體健康有害,許多國家的食品法律中有嚴(yán)格的限制[10]。為了解決這些問題,人們研制開發(fā)出防腐劑微膠囊,在實際應(yīng)用中這類產(chǎn)品主要利用微膠囊的控制釋放及緩釋的特點,避免在加工過程中直接加入山梨酸、苯甲酸等防腐劑影響產(chǎn)品質(zhì)量。例如,飲料、罐頭等食品的防腐劑微膠囊化,可以減少添加量,控制緩釋,達到對使用者健康無害的目的。微膠囊化乙醇?xì)⒕栏瘎?,采用變性淀粉、乙基纖維素、硅膠等為壁材制成的高濃度固體防腐劑,應(yīng)用于食品、水果的包裝袋中緩慢釋放乙醇蒸汽而達到殺菌的目的[11]。

4.5 營養(yǎng)強化劑

隨著生活水平不斷提高,營養(yǎng)強化劑在食品加工中的應(yīng)用越來越廣泛,對營養(yǎng)強化劑的穩(wěn)定性要求也隨之提高。氨基酸、維生素和礦物質(zhì)等營養(yǎng)素在加工或貯藏過程中,易受外界環(huán)境因素的影響而喪失營養(yǎng)價值或使制品變色變味。例如,含鐵食品不僅鐵腥味重而且鐵鹽具有很強的催化氧化作用,使食品變色、變味、變質(zhì),難以保存,效價降低。若經(jīng)微膠囊化后,則可避免上述問題。陳發(fā)河[ 12]等采用β-環(huán)糊精制備天然胡蘿卜素微膠囊,提高了它的穩(wěn)定性和水溶性,減少了貯存過程中的損失,擴大了其在食品中的應(yīng)用范圍。

4.6 抗氧化劑

維生素E是一種天然的油溶性抗氧化劑,它的氧化物可以與抗壞血酸反應(yīng)。用脂質(zhì)體包埋維生素E,維持維生素E被包裹在脂質(zhì)體壁內(nèi),而抗壞血酸鹽被親水相捕獲[13]。微膠囊加到親水相里,并被水油界面聚集。這樣抗氧化劑就集中在氧化反應(yīng)發(fā)生的地方,同時也避免了與其它食品組分的反應(yīng)。微膠囊化可提高抗氧化劑的穩(wěn)定性,延長食品的貨價期,提高經(jīng)濟效益。陳梅香[ 14 ]等用分子包埋法對BHT進行微膠囊化,對阻止或減緩油脂的氧化,BHT微膠囊化產(chǎn)品的效果明顯優(yōu)于未包埋的BHT的效果,且BHT用量明顯降低。

4.7 生理活性物質(zhì)

保健食品中的膳食纖維、活性多糖、多不飽和脂肪酸、活性肽和活性蛋白等活性物質(zhì),由于不穩(wěn)定,易與其它配料發(fā)生相互作用,用微膠囊化處理可提高它們在功能性食品中的可用性[15]。

5 微膠囊技術(shù)的展望

微膠囊化技術(shù)是食品添加劑行業(yè)中引入的一項新技術(shù),具有很高的實用價值。國外特別是美國和日本微膠囊技術(shù)已取得了相當(dāng)?shù)某删停覈鴮ξ⒛z囊的需求隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷增加而增大。食品的微膠囊化,既方便食用又不影響產(chǎn)品外觀和口感,還能掩蓋某些不良?xì)馕?。但目前對于微膠囊技術(shù)本身而言,完全依賴進口的現(xiàn)狀使國內(nèi)的應(yīng)用開發(fā)成本增加,限制了微膠囊在國內(nèi)的廣泛使用。因此,必須解決制備成本過高和壁材及輔助料的安全性等問題。隨著人們對微膠囊技術(shù)認(rèn)識的不斷加深,科學(xué)研究的進一步推進,微膠囊技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用將會越來越廣泛。另外,作為這一技術(shù)的延伸,納米微膠囊具有更為寬廣的發(fā)展前景。新材料新設(shè)備的不斷開發(fā),微膠囊化技術(shù)將會沿著它這一獨特的方式活躍于食品添加劑工業(yè)中,這將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

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