微胶囊化方法
出处:按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《软饮料工业手册》第613页(2835字)
(一)喷雾干燥法
喷雾干燥是微胶囊化的最一般方法,在溶解聚合物的液体中添加少量芯材物质,乳化,将芯材包入保护的胶囊内进行喷雾干燥,壁材选用亲水性胶体(明胶、植物性胶)、化工淀粉、糊精、非凝胶化蛋白质等。将芯材物质与壁材物质混合后,乳化,将乳化液喷雾在加热空气中,干燥,形成胶囊,进而用蒸汽处理喷雾干燥粒子,利用粒子的黏着性,形成更大的凝聚粒子,以改善粉体的流动性和溶解性,该方法适合用于风味剂胶囊的制造。一般风味剂为亲油性物质,壁材选用亲水性多糖,因多糖难以扩散,壁材物质中的水分被蒸发,而亲油性物质易保留在壁材物质中,因此喷雾干燥后香味保留良好。壁材物质的浓度、分子质量及风味物质的扩散性、微胶囊粒径等都会影响风味的保存。
(二)喷雾冷却或喷雾制冷法
喷雾冷却或喷雾制冷是将芯材物质悬浊和分散在熔融状态下的壁材物质中,根据需要在乳化处理后从加热喷嘴送至循环低温空气的干燥腔中,液滴喷雾后壁材固化,形成微胶囊。这与喷雾干燥将热的液体喷雾在热风中是有很大不同的,而且喷雾干燥时,壁材使用亲水性物质,将其溶于热水或水中,而喷雾冷却壁材选用不溶于水的高熔点(45~122℃)油脂和蜡状物质,在熔融状态下使用。喷雾制冷则选用低熔点(32~42℃)的油或氢化硬化油。喷雾制冷时干燥腔内的空气温度比喷雾冷却低得多,芯材物质多为固形和细粉状态,当芯材为液体物质时在冻结粉碎后混入壁材物质中进行喷雾制冷同时胶囊化。
喷雾冷却的芯材物质有固形食品原料硫酸铁、维生素、食用有机酸(柠檬酸、苹果酸、酒石酸等),例如与铁盐共存的维生素类容易氧化,因此可用软脂作壁材将铁盐包入,再与维生素共存。
(三)包入法
包入法即气体悬浮包入法,一般称为灌肠法,基本上依据流动层造粒原理,芯材物质被上行热空气从底部吹向中央柱,液体壁材从中央也吹向同一方向,在此过程中将芯材粒子包入,然后到达上方干燥腔内,干燥后落下,此过程反复进行直至达到规定包入厚度。可用于功能性食品原料的微胶囊化。
(四)挤压法
挤压装置由液粒成形和液粒硬化两部分组成,壁材多用糊精制备成近于过饱和的溶液,加热至130℃,水分降至100%以下,然后添加15%~33%的风味物质(芯材)和少量乳化剂激烈搅拌后均质乳化,装入模内挤入冷的异丙醇溶液中,成细丝状,过滤,完全去除异丙醇溶剂,细碎成风味剂的微胶囊。由于异丙醇不是食品添加剂,故在固体饮料中用得较少。
(五)双毛细管挤压法
在微胶囊化的内柱管装入液体芯材,外柱管装入明胶、琼脂等壁材,由同心的挤出口挤至冷却油(硬化槽)中,壁材硬化,将芯材包入形成微胶囊,壁材多为明胶、琼脂组成的弹性膜成形物质,配合着色、着香和矫味用的物质,此方法广泛用于DHA、EPA、维生素类、小麦胚芽油、风味剂等,用于配合。
(六)环糊精包接法
使用的环糊精由浸蔗芽孢杆菌(Bacillus macerans)分泌的环糊精合成酶与淀粉作用而成,聚合度为6、7、8的环糊精有α、β、γ等类型,其特性是将一定大小的分子包接在内部大小各不相同的孔隙内。包接疏水性物质,使不溶于水的物质可溶化,这种包接在有水存在时发生反应,处于非极性空洞内的水分子容易进入低极性寄生分子内,脂溶性维生素A、维生素E、维生素K以及大蒜油用环糊精包接可以防止其氧化,提高稳定性。
(七)微脂粒法
微胶囊化技术使用不作食品添加剂的有机溶剂,同时设备费用高,因此在食品中的应用一直受到限制。新开发的微脂粒法比较简单,当将磷脂制成含50%以上的水或盐类的溶液时,就会自动形成两层脂质组成的封闭小胞,这小胞称为微脂粒(Liposome)。微脂粒受到机械振动时就形成直径0.1~10μm具有薄层构造的多层微脂粒。
微胶囊化使用的微脂粒由磷脂混合物组成,加水可以完成微脂粒化,形成磷脂的双层膜状,水溶性和脂溶性两种芯材物质都可微脂粒化。对于油溶性芯材物质,可以添加微脂粒原(微脂粒促进剂,Proliposame),然后再进行微脂粒化。水溶性芯材物质可以预先以高浓度溶解或分散在水中,将该溶液加入微脂粒原内。再次将水加入高浓度微脂粒内,使其包接、搅拌成乳浆状后,亲水性芯材物质可以包接70%~80%,亲油性芯材物质几乎100%能包接。
选择适当磷脂组成的微脂粒原制造微脂粒香味胶囊,仅需利用口腔内温度就可使胶囊内香味释放。
(八)有孔淀粉法
玉米淀粉经过淀粉分解酶的作用就可使淀粉粒形成圆形微孔,这种淀粉称为有孔淀粉。
在淀粉微孔中包埋香料、甜味剂、色素、EPA、DHA等,并用涂膜物质涂布粒子表面,制成慢放性胶囊,并可保持易氧化和光不稳定性的DHA、EPA、卢-胡萝卜素和α-亚麻酸等芯材物质的稳定性。DHA微胶囊制造过程如图2-6-6所示,玉米淀粉经过酶处理,制成有孔淀粉,将DHA、EPA、香料、甜味剂、食用色素等芯材物质与乳化剂和水一起混合搅拌,将其包接在有孔淀粉中,然后进行过滤。另一方面,玉米麸粉用酒精浸出,用提取的玉米蛋白酒精溶液包涂有孔淀粉的表面,完成胶囊化过程。这种微胶囊粒子平均直径20~30μm,可以添加在固体饮料、巧克力及汤料中。
图2-6-6 有孔淀粉法DHA微胶囊生产工艺流程
这种微胶囊化利用玉米蛋白的隔氧性,同时在食品加工过程中这种微胶囊粒子在水或油中不容易崩坏。用这种方法制成的DHA微胶囊加入焙烤食品内,经过50℃、4个星期的保藏,DHA仍保存56%以上。这种技术已成功用于DHA微胶囊的制造,由于这种微胶囊不溶于水,因此用途受到限制,可以与面粉和巧克力用可可等混合,制成各种食品。改变芯材物质,同时包涂物质改用玉米蛋白以外的其他物质,可以扩大其应用范围。