村南发茗北多 微胶囊在食品工业中的应用研究 学院：食品科学与工程 专业：食品工程 姓 名：焦瑶瑶 学号：107331712199 指导老师：蒋玉梅教授 2017年11月28日 甘肃农业大学
微胶囊在食品工业中的应用研究 学 院： 食品科学与工程 专 业： 食品工程 姓 名： 焦瑶瑶 学 号： 107331712199 指导老师： 蒋玉梅教授 2017 年 11 月 28 日 甘肃农业大学
甘肃农业大学 摘要：现代食品工程高新技术由于科技水平不断进步而得到飞速发展，在食品工业的各个领 域都得到了广泛的应用。微胶囊技术在食品工业中的应用带动了食品行业的快速发展，解决 “食品生产加工中因技术的阻碍而导致不能开发产 品的难题。基于微胶囊的作用、壁材的选 择和胶囊制备方法，本文主要从食品包装、微胶囊化酶、乳制品加工中的应用及益生菌微胶 囊化等方面介绍。 关健词：微胶囊：食品：应用 Abstract:Due to the continuous improvement of science and technology,the modem high-tec food engineering has been developed rapidly and has been widely used in all fields of the food industry.The application of microcapsule technology in the food industry has led to the rapid development of the food industry and solved the problem that the products can not be developec due infood productionand p sing Based on the role of microcapsule walmaieridlselctionandcapsuicprepaaionmecthods,thisatcdemainlyiomhefod packaging.microencapsulated enzymes,the application of dairy products processing and probiotics microencapsulation and so on. Key words:microcapsule food,application 2
甘肃农业大学 2 摘要：现代食品工程高新技术由于科技水平不断进步而得到飞速发展，在食品工业的各个领 域都得到了广泛的应用。微胶囊技术在食品工业中的应用带动了食品行业的快速发展，解决 了食品生产加工中因技术的阻碍而导致不能开发产品的难题。基于微胶囊的作用、壁材的选 择和胶囊制备方法，本文主要从食品包装、微胶囊化酶、乳制品加工中的应用及益生菌微胶 囊化等方面介绍。 关键词：微胶囊；食品；应用 Abstract: Due to the continuous improvement of science and technology, the modern high-tech food engineering has been developed rapidly and has been widely used in all fields of the food industry. The application of microcapsule technology in the food industry has led to the rapid development of the food industry and solved the problem that the products can not be developed due to technical obstacles in food production and processing. Based on the role of microcapsules, wall material selection and capsule preparation methods, this article mainly from the food packaging, microencapsulated enzymes, the application of dairy products processing and probiotics microencapsulation and so on. Key words: microcapsule; food; application
甘肃农业大学 1.微胶囊简介 微胶囊技术是指一种利用具有成膜性的天然高分子材料或聚合物将均匀分 散的固、液、气体状态的芯材进行微型包装的技术，其粒径大小一般在1~1000 μm,随着技术的进步，已制备出一些纳米胶囊，其粒子大小在1000nm范围四。 其制备技术起源于20世纪50年代，在70年代中期得到迅猛发展，在此期间 出现了许多微胶囊化产品和工艺，并广泛应用于医药、食品、涂料、油墨、添加 剂等多个领域倒。尤其是在食品生产加工中很多产品由于技术的阻碍而导致产品 不能开发，而利用微胶囊技术可以很好地实现食品的生产和加工，最主要的是通 过微胶囊技术还能够让食品产品的质量得到全面提升网。本文主要介绍微胶囊技 术在食品工业中的最新应用，为后续微胶囊技术在食品工业的发展提供理论基础。 2.微胶囊的作用 微胶囊具有保护物质免受环境条件的影响，掩盖异味和颜色，降低毒性，改 善物质的可加工性和稳定性，延长挥发性物质储存时间，延缓或控制囊心材的释 放，将不可混的化合物隔离等功能。由于微胶囊技术具有良好的隔绝和控释性 能，在保护生物活性成分，掩盖不良色泽和风味上的良好表现使之得以广泛应用 于食品工业。 3.微胶囊的制备 微胶囊技术的最大特点是使芯材具有靶向性和控释性，即根据需要在恰当的 时间和恰当的位置以一定的速率进行释放，如经微胶囊化的风味物直到食用时才 释放出来，不仅增加了口味，而且减少了在烘焙时挥发性风味的损失，可以大大 减少风味物的使用量，节约了成本，提高了附加值。目前广泛应用于医疗行业， 基于微胶囊的这一最大特点，国内外最新研究是应用于双歧杆菌。 (1)微胶囊壁材 壁材选择必须遵循的三个原则： ①壁材与芯材不发生化学反应： ②壁材具有一定的力学强度： 3
甘肃农业大学 3 1. 微胶囊简介 微胶囊技术是指一种利用具有成膜性的天然高分子材料或聚合物将均匀分 散的固、液、气体状态的芯材进行微型包装的技术[1]，其粒径大小一般在 1～1000 μm，随着技术的进步，已制备出一些纳米胶囊，其粒子大小在 1000nm 范围[2]。 其制备技术起源于 20 世纪 50 年代，在 70 年代中期得到迅猛发展，在此期间 出现了许多微胶囊化产品和工艺，并广泛应用于医药、食品、涂料、油墨、添加 剂等多个领域[3]。尤其是在食品生产加工中很多产品由于技术的阻碍而导致产品 不能开发，而利用微胶囊技术可以很好地实现食品的生产和加工，最主要的是通 过微胶囊技术还能够让食品产品的质量得到全面提升[4]。本文主要介绍微胶囊技 术在食品工业中的最新应用，为后续微胶囊技术在食品工业的发展提供理论基础。 2. 微胶囊的作用 微胶囊具有保护物质免受环境条件的影响，掩盖异味和颜色，降低毒性，改 善物质的可加工性和稳定性，延长挥发性物质储存时间，延缓或控制囊心材的释 放，将不可混的化合物隔离等功能[5]。由于微胶囊技术具有良好的隔绝和控释性 能，在保护生物活性成分，掩盖不良色泽和风味上的良好表现使之得以广泛应用 于食品工业[1]。 3. 微胶囊的制备 微胶囊技术的最大特点是使芯材具有靶向性和控释性，即根据需要在恰当的 时间和恰当的位置以一定的速率进行释放，如经微胶囊化的风味物直到食用时才 释放出来，不仅增加了口味，而且减少了在烘焙时挥发性风味的损失，可以大大 减少风味物的使用量，节约了成本，提高了附加值[5]。目前广泛应用于医疗行业， 基于微胶囊的这一最大特点，国内外最新研究是应用于双歧杆菌。 （1） 微胶囊壁材 壁材选择必须遵循的三个原则[6]： ① 壁材与芯材不发生化学反应； ② 壁材具有一定的力学强度；
甘肃农业大学 ③壁材具备适当的溶解性、流动性、乳化性、渗透性和稳定性等。 微胶囊壁材的选择对微胶囊产品的性能起决定性作用，常见壁材原料如表 1所示。壁材选择要考虑的因素，壁材自身的性质，包括粘度、渗透性、稳定 性及溶胀性等。壁材还需要同囊心物匹配，如油溶性囊心物应选择水溶性壁材， 而水溶性囊心物的壁材需是油溶性的等等。 表1。食品微胶囊中常用的壁材物质 Table.1 Wall materials used for microencapsulation in food 类别 常见举例 蛋白类 动物蛋白如酪蛋白、乳清分离蛋白、B-乳球蛋白、Q-乳蛋白、牛血 清白蛋白等 植物蛋白如大豆分离蛋白、豌豆分离蛋白、玉米醇溶蛋白等 碳水化合物类淀粉即淀粉类衍生物如淀粉、改性淀粉等 非淀粉类多糖如壳聚糖、植物纤维、麦芽糖糊精、玉米糖浆等 亲水性胶体 植物型胶体如刺槐豆胶、甜菜胶、阿拉伯胶、果胶等 微生物胶体如黄原胶、结冷胶等 海藻胶如卡拉胶、琼脂、海藻酸钠等 (2) 微胶囊制备方法 制备微胶囊的方法一直是许多科研工作者的主要研究方向之一，从原理上可 分为物理法、化学法和物理化学法三大类，具体的方法据统计多达200种以上， 根据不同的操作工艺又可进一步分成若干种制备方法，各制备方法都具有各自的 特点、适用范围和使用对象间，而食品工业中应用的微胶囊制备方法主要包括喷 雾干燥法、冷冻干燥法、锐孔凝固浴法、挤压法、相分离法、包合法、空气悬 浮法等。目前益生菌的微胶囊化所用的方法主要有以下几种：挤压法、交联法、 相分离凝聚法、喷雾干燥法及界面聚合法。其中最常用的是挤压法、乳化法及喷 雾干燥法. 4
甘肃农业大学 4 ③ 壁材具备适当的溶解性、流动性、乳化性、渗透性和稳定性等。 微胶囊壁材的选择对微胶囊产品的性能起决定性作用，常见壁材原料如表 1 [7]所示。壁材选择要考虑的因素，壁材自身的性质，包括粘度、渗透性、稳定 性及溶胀性等。壁材还需要同囊心物匹配，如油溶性囊心物应选择水溶性壁材， 而水溶性囊心物的壁材需是油溶性的等等[5]。 表１．食品微胶囊中常用的壁材物质 Table. 1 Wall materials used for microencapsulation in food 类别 常见举例 蛋白类 动物蛋白如酪蛋白、乳清分离蛋白、β-乳球蛋白、α-乳蛋白、牛血 清白蛋白等 植物蛋白如大豆分离蛋白、豌豆分离蛋白、玉米醇溶蛋白等 碳水化合物类 淀粉即淀粉类衍生物如淀粉、改性淀粉等 非淀粉类多糖如壳聚糖、植物纤维、麦芽糖糊精、玉米糖浆等 亲水性胶体 植物型胶体如刺槐豆胶、甜菜胶、阿拉伯胶、果胶等 微生物胶体如黄原胶、结冷胶等 海藻胶如卡拉胶、琼脂、海藻酸钠等 （2） 微胶囊制备方法 制备微胶囊的方法一直是许多科研工作者的主要研究方向之一，从原理上可 分为物理法、化学法和物理化学法三大类，具体的方法据统计多达 200 种以上， 根据不同的操作工艺又可进一步分成若干种制备方法，各制备方法都具有各自的 特点、适用范围和使用对象[6]，而食品工业中应用的微胶囊制备方法主要包括喷 雾干燥法、冷冻干燥法、锐孔-凝固浴法、挤压法、相分离法、包合法、空气悬 浮法等[1]。目前益生菌的微胶囊化所用的方法主要有以下几种：挤压法、交联法、 相分离凝聚法、喷雾干燥法及界面聚合法。其中最常用的是挤压法、乳化法及喷 雾干燥法[8]
甘肃农业大学 表2徽胶制备方法 Table.2 The preparation methods of microcapsule 类型 方法 物理法 喷雾干燥法、喷雾冷冻法、空气悬浮法、静电沉积法、喷雾冻结法、 喷雾冷却法、挤压法、超临界流体法、包接络合物法、真空蒸发沉 积法、旋转分离法 化学法 锐孔-凝固浴法、原位聚合法、界面聚合法、界面配位法、乳化交联 法、液中硬化法 物理化学法相分配凝聚法、界面沉积法、干燥浴法、融化分散冷凝法、粉末床 4.微胶囊在食品工业中的应用 4.1微胶囊技术在食品包装中的应用 微胶囊在抗菌、防虫包装中，植物精油是作为天然的抗菌物质。利用微胶囊 技术对精油包埋处理，可有效解决精油挥发、耐热性差、不容于水的难题并提高 其稳定性，从而再加入到包装材料中表现出很好的控制释放杀菌效果。孙淼 采用饱和水溶液法制备B环糊精丁香精油微胶囊，以聚乙烯醇为基材，通过 流延法制得包装膜，将该膜置于多层复合膜的中间层，具有长效缓释抗菌效果， 但是微胶囊加入量的多少会在一定程度上影响薄膜的性能。闫丹丹等1研究了微 胶囊的质量分数等因素对淀粉膜综合性能影响，制得的薄膜具有抗菌性能，但需 进一步研究来提高含微胶囊的淀粉膜的力学性能。微胶囊技术应用在果蔬保鲜方 面，能够延长果蔬保鲜期，同时还可以防止有害物质直接与果蔬接触，保持果蔬 的抗氧化潜力，延缓果蔬的衰老腐败山。 目前，可食膜的己成为食品包装行业研究的热点话题，是食品包装史上新的 里程碑。采用一定方法制备以乳清蛋白为壁材的微胶囊，可以包埋多种功能成分， 然后制备可食性蛋白膜，比如可以包埋钙等营养成分直接食用，也可以包埋其他 成分作为食品包装提高食品的货架期2，乳清蛋白作为壁材在食品包装中的应用 尚处于研究阶段。此外，对于冷鲜肉的包装，李学红到通过先将环糊精固载于纤 维基包装材料上，然后通过固载环糊精包埋异硫氰酸烯丙酯，制成缓释抗菌包装
甘肃农业大学 5 表 2 微胶囊制备方法 Table. 2 The preparation methods of microcapsule 类型 方法 物理法 喷雾干燥法、喷雾冷冻法、空气悬浮法、静电沉积法、喷雾冻结法、 喷雾冷却法、挤压法、超临界流体法、包接络合物法、真空蒸发沉 积法、旋转分离法 化学法 锐孔-凝固浴法、原位聚合法、界面聚合法、界面配位法、乳化交联 法、液中硬化法 物理化学法 相分配凝聚法、界面沉积法、干燥浴法、融化分散冷凝法、粉末床 法 4. 微胶囊在食品工业中的应用 4.1 微胶囊技术在食品包装中的应用 微胶囊在抗菌、防虫包装中，植物精油是作为天然的抗菌物质。利用微胶囊 技术对精油包埋处理，可有效解决精油挥发、耐热性差、不容于水的难题并提高 其稳定性，从而再加入到包装材料中表现出很好的控制释放杀菌效果。孙淼[9] 采用饱和水溶液法制备 β-环糊精-丁香精油微胶囊，以聚乙烯醇为基材，通过 流延法制得包装膜，将该膜置于多层复合膜的中间层，具有长效缓释抗菌效果， 但是微胶囊加入量的多少会在一定程度上影响薄膜的性能。闫丹丹等[10]研究了微 胶囊的质量分数等因素对淀粉膜综合性能影响，制得的薄膜具有抗菌性能，但需 进一步研究来提高含微胶囊的淀粉膜的力学性能。微胶囊技术应用在果蔬保鲜方 面，能够延长果蔬保鲜期，同时还可以防止有害物质直接与果蔬接触，保持果蔬 的抗氧化潜力，延缓果蔬的衰老腐败[11]。 目前，可食膜的已成为食品包装行业研究的热点话题，是食品包装史上新的 里程碑。采用一定方法制备以乳清蛋白为壁材的微胶囊，可以包埋多种功能成分， 然后制备可食性蛋白膜，比如可以包埋钙等营养成分直接食用，也可以包埋其他 成分作为食品包装提高食品的货架期[12]。乳清蛋白作为壁材在食品包装中的应用 尚处于研究阶段。此外，对于冷鲜肉的包装，李学红[13]通过先将环糊精固载于纤 维基包装材料上，然后通过固载环糊精包埋异硫氰酸烯丙酯，制成缓释抗菌包装