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微胶囊加工技术论文
微胶囊加工技术论文 微胶囊加工技术论文篇一 微胶囊技术及其应用 【摘要】为了全面了解微胶囊技术的研究现状，为我国微胶囊技术的 开发利用提供思路。介绍了微胶囊化的特点、常见微胶囊化的方法、及微胶囊技 术的应用现状等方面的内容。【关键词】微胶囊 技术 应用 【中图分类号】TQ460.6 【文献标识码】A 【文章编号】 1672-5158(2012)11-0379-02 微胶囊制备技术起源于20世纪50年代，美国的NCR公司在1954年首次 向市场投放了利用微胶囊制造的第一代无碳复印纸，开创了微胶囊新技术的时代。
微胶囊是一种能包埋和保护某些物质的具有聚合物壁壳的半透性或密封的微型 “容器”或“包装物”。微胶囊化就是将固、液、气态物质包埋到微小的胶囊中，在 一定条件下有控制地将其释放出来。被包埋的材料称为芯材，包埋材料称为壁材。
简单地说微胶囊成形的过程就称为微胶囊化。
1、微胶囊化的特点 (1)改变物态，能将液体或半固体物料转变为干燥的粉末状态，以提 高其溶解性、流动性和贮藏稳定性;
(2)保护敏感成分，使芯材免受外界不良因素如光、氧气、温度、湿 度、pH的影响，以保护食品添加剂原有的特性;
(3)降低挥发性，较好地保存易挥发的风味物质，延长其风味滞留期;
(4)保持活性，能保持食品中微量营养素和生理活性物质对人体的活 性作用;
(5)隔离组分，将相互反应的组分分别微胶囊化后，稳定地存在于同 一物质中;(6)控制释放，控制香精香料等物质在最适时间以最适速率缓慢释放;
(7)掩蔽不良风味，如臭味、辛辣味、苦味、异味等;
(8)防止和延缓食品的腐。
2、常见微胶囊化的方法 2.1 喷雾干燥法 喷雾干燥是利用雾化器将料液分散为细小的雾滴，并在热干燥介质中 迅速蒸发溶剂形成干粉产品的过程，一般喷雾干燥包括四个阶段：(1)料液雾化;(2) 雾群与热干燥介质接触混合;(3)雾滴的蒸发干燥;(4)干燥产品与干燥介质分离。料 液的形式可以是溶液、悬浮液、乳浊液等泵可以输送的液体形式，干燥的产品可 以是粉状、颗粒状或经过团聚的。我国常用的物化形式有三种：气流式喷嘴雾化、 压力式喷嘴雾化、旋转式喷嘴雾化。雾化形式的选择取决于料液的性质和最终产 品所要求的特性。
喷雾干燥法是目前制造香精香料微胶囊最普遍的方法，其优点是可连 续化生产;生产操作简单、方便、经济、环保;设备是常规设备;产品得率较高，颗 粒均匀，且溶解性好。其缺陷是颗粒太小，使得流动性较差;操作控制不好时， 会有较多的香料吸附在胶囊的表面发生氧化，影响风味;而且，在干燥过程中， 为了迅速把水蒸发，干燥温度会比较高，容易造成高挥发性香料的损失。
2.2 挤压法 挤压包埋法是一种新的加工方法，是在低温过程中进行的，此方法适 用于热敏性物质。其过程是将芯材分散到作为壁材的熔融的碳水化合物中，再将 混合物排到吸水剂中，使其脱水、硬化，分离干燥后成为产品。
挤压法的优点在于：(1)微胶囊表面孔面积非常小，能防止挥发性和 氧气的渗入;(2)表面油量小，货价寿命长;(3)操作温度较低，对风味物质的损害 小;(4)具有吸引人的颜色、大小和外观，适合于对外观有较高要求的产品。其不 足之处在于产率不高，只有70%而喷雾干燥法可达90%～95%。另外它的硬糖颗 粒物性也限制了它在某些食品体系中的应用。
3、微胶囊技术的应用3.1 微胶囊技术在食品中的应用 微胶囊技术在食品及调味品方面的应用十分广泛。长期以来，人们都 是将天然香辛料直接加入菜肴调味，而有些香辛料如花椒、大料等，由于本身的 特性决定了它在菜肴中不能被充分利用，造成了很大浪费，同时又给使用带来了 许多的不利。在科学技术突飞猛进的今天，人们对调味品提出了更高的要求，要 求使用方便，易于携带，储存时间长。从香辛料中提取的挥发油是承味主体，为 了减少它的挥发氧化，多采用微胶囊技术将其转变为固体粉末，如花椒油微胶囊、 大蒜油微胶囊、生姜油微胶囊等。
微胶囊技术应用到油脂生产上，极大地提高了粉末油脂产品的质量， 并拓宽了应用范围，几乎所有的油脂均可转化成固体粉末油脂。粉末油脂流动性 好，包装、运输、使用都很方便，而且易于和食品原料混合均匀，高效包埋的粉 末油脂还可以避免氧化，掩盖特殊异。
酶作为生物催化剂具有不稳定性，在食品加工过程中，酶易受外界因 素影响而失活，将酶制剂用微胶囊包埋起来，在加工过程中会保持性质稳定，缓 慢的发挥作用，在其它方面还有微胶囊甜味剂、微胶囊防腐剂、微胶囊天然色素、 微胶囊营养强化剂、微胶囊生理活性物质等都有广泛的应用。
3.2 微胶囊技术在农药中的应用 农药的微胶囊制剂具有延长药效、降低高毒农药毒性、减少药物挥发、 提高药剂选择性、减少环境污染的作用。澳大利亚利用喷雾干燥法将杀螟松、灭 多威等多种高毒农药微胶囊化;目前我国已有以聚脲为囊材的硫磷、马拉硫磷等 微胶囊品种出售。随着人们对安全生态环境可持续发展的意识的增强，微胶囊制 剂必将成为农药制剂的重要发展方向。
3.3 微胶囊技术在其它方面的应用 微胶囊技术也用于涂料工业。把具有香味和驱虫效果及其它功能微胶 囊助剂加入到涂料中，使涂料具有各种特殊性能。微胶囊技术还应用于纺织工业、 日用化妆品行业等。
4、结束语 微胶囊制备技术起源于20世纪50年代，近20年来发展迅速得到了广泛的应用，大大提高了其他行业产品的技术含量。通过对壁材、填料及微胶囊制备 方法的研究，在化工、食品、医药等领域的应用将日益广泛。然而对于微胶囊技 术本身，在理论和应用方面还有一些问题需要深入研究。随着人们对微胶囊技术 认识的不断深入以及新材料、新设备的不断出现，微胶囊技术将在人类文明发展 史上大放异彩。
微胶囊加工技术论文篇二 微胶囊技术的功能特性及耐高温型微胶囊的研究现状 摘要：微胶囊技术是近年来应用较为广泛的生产技术，通过对食品成 分的微胶囊化，可以有效保护其功能成分，增加产品的稳定性。本文综述了微胶 囊技术的特点，功能，以及在食品工业中的应用，同时指出了微胶囊制备技术今 后的发展趋势和前景。
关键词：微胶囊 功能 应用 食品工业 随着人们生活水平的提高，食品工业飞速发展，微胶囊技术越来越受 到人们的青睐。微胶囊技术就是指利用高分子材料，将固体，液体，气体物质包 裹起来，形成具有半透性或密封囊膜的，粒子处于2-1000μm范围内的技术[1]。
微胶囊内部包埋的物质称为芯材，外部包囊的囊膜称为壁材[2]。微胶囊自问世 以来， 得到了快速的发展， 已越来越多的应用于医药、材料、日化、农业方面， 尤其是在食品行业，许多由于技术屏障而难以利用的产品，通过微胶囊技术便得 以实现，使原有产品的品质得到了大大的提高，与人们的生活息息相关[3]。
1. 微胶囊的功能与作用 微胶囊的功能作用很多，很多产品利用微胶囊技术，其潜力可以得到 大大提高。总的来说，微胶囊的作用有如下几个方面：
1.1 改变物质的质量、体积、状态和性能 液体物质或者气态物质由于自身物理性质的决定，在运输、应用、保 存方面有较大的限制。但是若能将其制成微胶囊产品，便可以改变其物理状态， 由自由流动的液体、气体等物质变成固态，便可以有效解决上述问题，提高在保 藏、运输方面的优势[4]。1.2 控制芯材释放 微胶囊产品最大的特点就是控制芯材释放[5]。因为微胶囊是具有半 透性或全封闭式囊膜的微小粒子，因此在其中包裹的芯材，其释放能够得到一定 的控制。可以通过渗透原理，选择合适的壁材或合适的制备方法制造出以设计好 的释放速度释放芯材物质的微胶囊，利用这一特点，可以很好的调节目标物质的 释放速度和释放方式[6]。如在医药行业中使用某种药品时，若想在一定时间内 慢慢释放出药物，就可以采用微胶囊技术，用具有一定半透性作用的材料为壁材， 所制备出的微胶囊制剂就会在进入人体后以一定的速度释放出药物，以达到调节 控制药物释放的作用，这样便可以制备出高质量、具有一定控释作用的药品，增 大了药物的应用空间[7]。
1.3 保护敏感成分 由于一些物质很容易受氧气、温度、水分、pH值等环境因素的影响， 从而产生不良的应用效果，影响产品的品质。利用微胶囊技术可以将这些不稳定、 易受环境因素影响的物质包埋起来，便可阻挡其与环境的接触，提高敏感成分在 环境中的耐受力，免于氧化变质，保证产品的营养品质和应用效果[8]。例如香 精香料是一种广泛用于食品的添加剂，若以阿拉伯胶、明胶包埋后既可提高该化 合物的抗氧化能力，提高其稳定性;又能控制易挥发物质的挥发损失，延长贮存 时间[9]。
1.4 掩盖不良味道和色泽 有些物质因自身带有一些让人不愉快的气味，如臭味、海鲜类的腥味、 花椒、辣椒等调味料的辛辣、刺激味等，影响整体食品体系的感官和应用[8]。
或者因为一些物料色泽不佳也会影响整个食品体系的品质。利用微胶囊技术，能 够有效地屏蔽隔离这些不良气味和色泽，同时还能保证产品的营养和作用，制得 的微胶囊产品在口腔中不溶化，而在消化道中溶解，释放出内容物，发挥其营养 作用。氨基酸有维持机体生长发育的氨平衡功能， 能治疗肝病及乙基砷、苯中 毒， 但其奇特的臭味使人难以接受， 微胶囊化后， 就可掩盖其臭味。
1.5 降低对人体的毒副作用 在医药工业中，一些药品会带有一定的毒副作用，在使用中会对人体 其他器官造成一定的伤害。将这些药物制剂制成微胶囊已形成半透性或全封闭的囊膜，不光能大大提高药物敏感成分的稳定性，而且具有控制释放、缓释的作用， 不会造成短时间内大剂量对人体的伤害，还能降低药物的添加量[11]。如乙酰水 杨酸、FeSO4等药物通过微胶囊的手段可以控制药物在人体中的释放速度来减轻 肠胃疼痛。因此对于制药工业来说，可采用微胶囊技术制造一些药物的靶制剂， 已达到降低对人体的毒副作用的效果[12]。
1.6 隔离不相容组分[13] 一些物质有可能在一个体系中互相反应，从而影响整个食品的品质。
若能够将这些能互相反应成分分别进行微胶囊化，就能有效避免不兼容的组分间 相互影响的缺点。同时，由于微胶囊的缓释控释作用使得目的物有序释放，分别 发生作用，从而提高整个食品的质量。比如说有些食品对酸度敏感，若添加酸度 大的添加剂，酸度值会变化很大，会引起食品感官品质的变化，如能将这些添加 剂制成微胶囊，便可以避免这些缺点，并且还能延长产品货架期[14]。
2.耐高温微胶囊的制备技术及其研究进展 随着食品工业的飞速发展，研制适合不同加工条件需要的微胶囊已变 得越来越重要，在某些加工条件较高的食品行业中，如高温焙烤行业，加工的温 度常常高达200℃以上，如果将香精微胶囊应用到焙烤食品、微波食品或油炸食 品中时，要求香精微胶囊能够在高温中不释放或缓慢释放芯材，而在食用过程中 大量释放芯材。但目前工业上广泛采用喷雾干燥法制备的微胶囊有多种缺陷。
如：颗粒表面经常有孔隙，会导致芯材渗出进而氧化挥发。此外微胶囊壁材具有 水溶性，特别是在焙烤制品制作过程中加水配料时会导致微胶囊壁材溶解破裂， 芯材香精释放，影响了其作为微胶囊的使用效果，因此，单纯的喷雾干燥法不适 宜直接制备具有耐高温特性的微胶囊产品。应该选择其他方法制备此类微胶囊， 目前应用较多的方法有以下几种：
2.1 环糊精法制备微胶囊 环糊精(CDs)是一种由淀粉经过酶解后形成的具有环状结构的淀粉衍 生物。整个分子成中空的环状，环的外侧由具有亲水性的葡萄糖的多羟基组成， 内部由疏水性的C-H键和环氧基组成，所以整个分子具有外部亲水内部疏水的特 殊结构。因此可以利用这种特性来包埋疏水性的物质，由于环中内腔与疏水性的 芯材物质之间的作用力是较为紧密的氢键、疏水作用力等，因此结合较为紧密牢 固，芯材物质不容易逸出，结构较为稳定，在高温的作用下这种结构不易被破坏[36]。
朱卫红，许时婴[37]研究发现，经β-环糊精包埋的薄荷油比辛烯基琥 珀酸酯化淀粉制备的微胶囊具有更好的热稳定性。高晗等[38]研究了β- 环糊精对 山楂黄铜的包合作用，优选出的包合工艺条件为：芯材与壁材的比为1∶5 (mL/g)， 壁材浓度为3%，包合时间为15min，在这种情况下，包埋效率达76.3%。李柱[39， 40]对比了β-环糊精法和喷雾干燥法制备的甜橙油微胶囊，在200℃的高温下，环 糊精微胶囊的释放速率低于喷雾干燥微胶囊，环糊精法制备的微胶囊在高温下具 有较好的热稳定性。赵星华[41]等用β-环糊精包埋了蓝桉油，包和率达81.4%，稳 定性大大提高。同时，改性的β-环糊精也可以应用于微胶囊的制备，改性之后， 其各方面的性质得到改观，性质更为稳定，因此制得的微胶囊性质也会更加稳定， 如进行烷基化、羧基化、酰化等方法[42]。改性的环糊精也如改性纤维素一样在 食品、药品中得到了较大的发展。
2.2 复合凝聚法 复凝聚法制备的微胶囊经固化后壁膜能够形成稳定的网状结构，即使 在高温，高湿作用下微胶囊也不易解聚，可以较好地保持微胶囊的状态，能够最 大程度的减少芯材的损失。然而由于其制备过程较为繁琐，生产成本也比较高， 且在生产中使用甲醛、戊二醛等有毒化学物质作为固化剂，不适合应用于食品行 业。关于复凝聚的研究并不是很多，很多都在实验室阶段或处于专利保护状态， 但是复凝聚法的发展方向主要集中在新型壁材的使用，固化方法的研究及不同芯 材的包埋。
复凝聚法最最具代表性的壁材是明胶和阿拉伯胶，他们在微胶囊方面 的应用已经比较成熟了，而近年来也在突破与此寻找更好的能够代替他们的壁材。
朱丽云[43]等用壳聚糖和阿拉伯胶为壁材，用复凝聚法对香精香料进行了包埋。
在此基础上加入多糖溶液或蛋白质溶液，再进行喷雾干燥，可以适当增加膜厚， 提高产品的货架期。有报道的一项专利[44]以阴离子糖类和乳清蛋白为壁材，用 复凝聚法包埋维生素。经验证，用乳清蛋白代替明胶也能取得较好的包埋效果， 其优点是条件温和，生产的柑橘油微胶囊具有较长的货架期及良好抗氧化性。肖 作兵[45]等采用复凝聚-喷雾干燥法，以壳聚糖和三聚磷酸钠为壁材，制备出了牛 肉香精的纳米级微胶囊，得到的香精的装载量为71.6%，香气稳定。羧甲基纤维 素、乙基纤维素等阴离子型多糖也可用来做壁材，常用来与壳聚糖复配 [46，47]， 实验证明，用这些壁材制得的微胶囊也能取得较好的包埋效果。近些年来，研究 已突破传统的壁材，寻找和开发新型壁材以提高复凝聚的效果，或与其他制备方 法相结合，更好的发挥耐热功效，这些都将具有重大的意义。在固化过程中，通常是采用化工常用的甲醛、戊二醛等作为固化剂， 其原理是在明胶分子的脯氨酸和羟脯氨酸之间形成共价联接，生成具有稳定性质 的三维网状结构的微胶囊。近年来许多学者研究开发利用其他对人体无害的固化 剂或采用新型的工艺来达到固化效果，以免除对人体的危害。Subram[48]等用含 有多酚类物质作为固化剂，将壁材固化，与传统的用甲醛固化的效果相比，具有 更好的热稳定性。一项专利表明[49]等以明胶、阿拉伯胶、改性纤维素为壁材， 对油进行包埋。采用戊二醛、甲醛共同作为固化剂，没有发现升温后粘度提高、 结块、溶液变色等现象。而单独以戊二醛作为固化剂时，会出现此类现象。
2.3 挤压法 挤压法以碳水化合物作为壁材对不稳定、高敏性或易发挥发的香精香 料等物质进行微胶囊，是目前研究较热的方法。如二十碳五烯酸(EPA)、二十二 碳六烯酸(DHA)、油树脂以及香精香料等[50]，壁材多选用糖类、或可形成弹性 膜的物质。这种方法的优点是，产品的保质期时间长、敏感的风味物质能够得以 保护，但它的不足之处是，保藏温度不能过于高，包埋率比较低;有报道以蛋白 质作为微胶囊的壁材，采用挤压法对许多调味香精如香蕉、香橙、草莓香精进行 了微胶囊化，取得了良好的效果[51]。
3.展望 随着微胶囊技术的不断深入研究，其在食品工业中已经取得了很大进 步，但仍存在许多亟待解决的问题，特别是在耐高温微胶囊的领域中，有关报道 还相对较少，目前主要的解决途径是，探讨壁材的作用机理，新型壁材的开发， 壁材的复配，以及制备方法的开发，有助于开展具有耐高温微胶囊的研究。
基金项目：研究生专项科研项目(12YKZ040)
