CN101057636A - 一种耐受水分食品微胶囊的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种耐受水分食品微胶囊的生产方法，本发明以食用脂类或能溶于其中的食用组分为芯材，以食用蛋白为主要壁材，经过物理、化学或生物方法的固化后，喷雾干燥得到颗粒大小均匀、能自由流散的固态粉末状食品微胶囊，本发明食品微胶囊最大的特点是能迅速分散，并稳定悬浮于水中，但微胶囊不溶于水，能耐受水分的溶解作用，适合于对光、热、氧，特别是对水分敏感的食品组分的微胶囊化保护。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐受水分食品微胶囊的生产方法，属于食品加工技术领域。
背景技术
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”。通过特殊的方法，利用天然或合成的高分子材料包覆固体、液体甚至是气体物质，制成有囊壁的微型胶囊以及保留或截留其它物质的微粒，从而达到保护、控释等效果，这一过程称为微胶囊化，实现微胶囊化过程的技术称为微胶囊技术。微胶囊化时，被包覆、保护或控制释放的物质通常称为微胶囊的囊芯或芯材、核或填充物；用来包覆、保护或控制释放芯材的成囊物质称为微胶囊的囊壁或壁材、囊壳。壁材是构成微胶囊外壳的材料，也有的称为包衣或包材。
目前微胶囊技术在国外发展迅速，美国对它的研究一直处于领先地位。微胶囊技术作为食品加工中的一种新方法在欧美已较普及，在美国约有60％的食品采用这种技术。日本在20世纪60～70年代也逐步赶了上来，在日本每年申报的有关微胶囊技术方面的专利就达上百件。我国的研究起步较晚，但发展较快。近年来食品微胶囊技术日益受到关注，在很多食品的加工中得到广泛应用，这主要是因为食品组分经过微胶囊化后具有重要的意义，具体表现为几个方面：
首先，是改变物料的存在状态、质量和体积。在食品工业中应用最早、最广泛的微胶囊功能是物料形态的改变，即把液态原料固体化，变成微细、具流动性的粉末，除便于使用、运输、保存外，它还能简化食品生产工艺和开发出新型产品，芯材经胶囊化后，其质量有所增加，也可制成含有空气或空心胶囊而使其体积增加。
其次，是保护敏感性成分。微胶囊化可使芯材免受外界不良因素如光、氧气、温度、湿度、pH的影响，以保护食品成分原有的特性，提高其在加工时的稳定性并延长产品的货架寿命。许多食品组分制成微胶囊产品后，由于有壁材的保护，能够防止其氧化，避免或降低紫外线、温度和湿度等方面的影响，确保营养成分不损失，特殊功能不丧失。如许多维生素、高度不饱和的油脂(如DHA、EPA)等材料很易氧化而失去功能，生产中又要求这些成分在食品中高度分散于易被氧化的环境中，微胶囊化就是解决这一矛盾的最好方法。香精香料等风味物质容易挥发，特别是受热挥发损失，经微胶囊化后可抑制挥发、延长其风味滞留期、减少其在加工、保存时的损失，降低了成本。
第三，微胶囊可以控制芯材的释放。控制芯材释放速度，是微胶囊技术应用最广泛的功能之一。特别在医药、化肥工业中应用最广。食品工业有效成分需要控制释放的例子也很多。如日本有微胶囊化乙醇保鲜剂，在密封包装中缓缓释放乙醇蒸汽以防止霉菌。
第四，隔离组分。运用微胶囊技术，将可能相互反应的组分分别制成微胶囊产品，使它们稳定在一个物系中，各种有效成份有序地释放，分别在相应时刻发生作用，以提高和增进食品的风味和营养。
第五，掩蔽不良风味和色泽。有些食品组分，因带异味或色泽而影响被添加食品的品质。如果将其胶囊化，可掩盖其不良风味、色泽，改变其在食品加工中的使用性。某些营养物质具有令人不愉快的气味或滋味，这些味道可以用微胶囊技术加以掩蔽，这种微胶囊产品在口腔里不溶化，而在消化道中才溶解，释放出内容物，发挥营养作用。如鱼肝油、鱼油、大蒜油等营养油脂含有令人不愉快的风味(如鱼腥味、辛辣味等)，很大程度上限制了它们的应用和推广，将将这些油脂分别制成微胶囊后，既保护了营养成分，又掩蔽了不良风味，扩大了应用范围。
第六，降低食品添加剂的添加量和毒副作用。由于微胶囊化能提高许多敏感性食品添加剂的稳定性，并且可控制释放，因此可以降低其添加量和毒副作用。如硫酸亚铁包囊后，可通过控制释放速度以减轻对肠胃副作用。香精微胶囊化后，由于可降低加工和保存过程的挥发损失，从而可减少食品中添加量。
微胶囊的制备方法可以分为化学法、物理化学法和物理法。化学法如界面聚合法、原位聚合法；物理化学法主要包括相分离法、干燥浴法、熔化分散法与冷凝法、粉末床法、锐孔-凝固浴法；物理法包括空气悬浮包衣法、喷雾干燥法、挤压法、超分子包合物形成法、空气蒸发沉积法、静电结合法等。食品工业中应用的方法主要有喷雾干燥法、空气悬浮包衣法、挤压法、超分子包合物形成、相分离法、锐孔-凝固浴法等，其中应用较多的是喷雾干燥法、挤压法、超分子包合物形成法。但研究最多和商业化生产应用最多的主要是喷雾干燥微胶囊化。
喷雾干燥法制备微胶囊的原理是将微细化芯材稳定地乳化分散于包囊材料的溶液中形成乳化分散液，然后通过雾化装置将此乳化分散液在干燥的热气流中雾化成微细液滴，溶解壁材的溶剂受热迅速蒸发，从而使包覆在微细化芯材周围的壁材形成一种具有筛分作用的网状膜结构，分子较大的芯材被包留在形成的囊膜内，而壁材中的水或其它溶剂等小分子物质因热蒸发而透过“网孔”顺利移出，使膜进一步干燥固化，得到干燥的粉粒状微胶囊。
目前，食品微胶囊化采用的壁材，特别是喷雾干燥微胶囊化壁材，绝大部分都是水溶性的，因此制备的微胶囊当遇到水分就会溶解，失去固态囊壁的保护作用。英国Manchester附近的Newton-Le-Willows流体科技的生物科技公司认为许多现存的微胶囊化技术存在弊端，水溶性使微胶囊在水环境不能保持原状，而且没有足够强度耐受高温和高压。为此，研究了用酿造工业广泛使用酵母(啤酒酵母Saccharomyces cerevisial)细胞来微胶囊化风味物质，这种技术被称为MICAP(Microencapsulated Ingredients to Create Amazing Products)微胶囊技术，制备的微胶囊产品具有耐受水分以及耐受剧烈剪切、高温、蒸发、煮沸和挤压膨化等苛刻的加工处理，该公司采用该技术包埋风味物质，提高耐热性能。英国Wigan流体技术公司也开发这种MICAP的微胶囊技术包埋风味物质，使其能包含70％的香料，而传统仅30-40％，而且使得食品中的香料使用量可减少75％。世界最大的微胶囊香精生产公司—瑞士芬美意香料有限公司(Firmenich)，已得到许可使用该公司的技术生产微胶囊香精，从而完善现有的Durarome和Flexarome微胶囊技术。2003年初英国天宇制药公司(Skyepharma Plc.)也投资该项技术用于药物的控制释放。日本已将该技术用于油脂，被包埋的油脂十分稳定，不会氧化，也不会泄漏，而消化吸收性与未经包埋的油脂相同，优于用其他微胶囊材料，如蛋白质、蜡等。不过，这种耐水、耐高温、耐剪切微胶囊产品的MICAP新型微胶囊技术需要对酵母进行特殊的培养和处理，芯材需要预先溶解在有机溶剂中，还要通过离心分离未包埋的芯材，操作技术复杂、芯材利用率低、产品成本高。
发明内容
本发明的目的就是提供一种囊壁遇到水份不会溶解的，能耐受水分的食品微胶囊生产方法，从而可以使微胶囊有效包埋保护对水、光、热、氧等敏感的芯材，也能提高微胶囊的抗剪切作用以及避免酸碱、金属离子等对芯材的影响。
本发明的技术构思是，以食用脂类或能溶于其中的食用组分为芯材，以食用蛋白为主要壁材，经过物理、化学或生物方法的固化后，喷雾干燥制备耐受水分的食品微胶囊。
本发明的技术解决方案，是一种耐受水分食品微胶囊的生产方法，其步骤是：
(1)以粮谷豆类蛋白、乳蛋白、鸡蛋蛋白、明胶蛋白等食用蛋白中的一种或几种为主要壁材，以葡萄糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、淀粉糖浆、变性淀粉等食用碳水化合物中的一种或几种为辅助壁材，辅助壁材占壁材质量百分比为0～90％；以各种功能油脂、油溶性维生素、香辛料精油、油溶香精等食用脂类或能溶于其中的食用组分为芯材；
(2)各种壁材粉碎到80目以上，混合均匀，然后在搅拌情况下，缓缓加入芯材(芯材占微胶囊质量百分比为0.5～60％)，搅拌混合均匀后，将形成的芯材/壁材团粒状混合物在搅拌下均匀分散在水中，壁材充分水化后，经过均质机20～40MPa下均质2～4次，得到稳定的乳状液，完成微胶囊包埋过程；
(3)采用高温热处理、醛类交联、酶法交流等物理、化学或生物的方法固化壁材蛋白，使微胶囊囊壁不溶于水，在水中呈固态或半固态囊膜包覆芯材；
(4)固化液采用喷雾干燥变成自由流散的固态粉末，喷雾干燥进风温度150℃～200℃，出风温度90℃～120℃。
上述物理方法固化壁材蛋白是通过高温热处理蛋白变得不溶于水；化学方法固化壁材蛋白是通过醛类交联变性处理蛋白变得不溶于水；生物方法固化壁材蛋白是通过酶交联变性处理蛋白变得不溶于水；可以是一种或几种固化方法同时使用。
上述高温热处理温度在80℃以上；醛类为甲醛或戊二醛；酶为谷氨酰氨转氨酶。
本发明的有益效果是，以食用蛋白为主要壁材，经过物理、化学或生物方法的固化后，喷雾干燥制备得到囊壁不溶于水的食品微胶囊，提高微胶囊对食品加工中苛刻条件的耐受性，使被包埋的芯材能更为安全、有效、方便地在食品中应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施列1
(1)以乳蛋白15份、明胶蛋白5份、麦芽糊精80份混合均匀作为壁材；
(2)将鱼油20份在搅拌情况下缓缓加入到80份壁材中，混合均匀后，将形成的混合物在搅拌下均匀分散在250份水中，壁材充分水化溶解后，真空脱气，过均质机40MPa下均质3次，得到稳定的乳状液；
(3)在乳状液中滴加1份戊二醛，调pH9左右，继续搅拌30分钟，缓慢升温50℃时固化完成；
(4)固化囊液采用高速离心喷雾干燥变成自由流散的固态粉末，喷雾干燥进风温度180℃，出风温度92℃。
实施列2
(1)以乳蛋白20份、变性淀粉20份、麦芽糊精60份混合均匀作为壁材；
(2)将油状维生素E40份在搅拌情况下缓缓加入到60份壁材中，混合均匀后，将形成的混合物在搅拌下均匀分散在300份水中，壁材充分水化溶解后，真空脱气，过均质机40MPa下均质3次，得到稳定的乳状液；
(3)在乳状液添加0.2％的谷氨酰胺转胺酶，调pH5～8，继续搅拌30分钟，缓慢升温50℃时，保温10min，固化完成，然后升温至80℃灭酶6min；
(4)固化囊液采用高速离心喷雾干燥变成自由流散的固态粉末，喷雾干燥进风温度180℃，出风温度92℃。
实施列3
(1)以蛋清蛋白30份、蔗糖10份、麦芽糊精60份混合均匀作为壁材；
(2)将香辛料精油5份在搅拌情况下缓缓加入到95份壁材中，混合均匀后，将形成的混合物在搅拌下均匀分散在300份水中，壁材充分水化溶解后，真空脱气，过均质机40MPa下均质3次，得到稳定的乳状液；
(3)在连续搅拌下，缓缓加热至90℃，保温15min，固化完成；
(4)固化囊液采用高速离心喷雾干燥变成自由流散的固态粉末，喷雾干燥进风温度180℃，出风温度92℃。
Claims (6)
1.一种耐受水分食品微胶囊的生产方法，其特征在于：
(1)以具有优良亲油亲水和溶解性能的食用蛋白为主要壁材，以食用碳水化合物为辅助壁材，辅助壁材占壁材质量百分比为0～90％；
(2)微胶囊包埋过程：各种壁材粉碎到80目以上，混合均匀；在搅拌的情况下，缓慢加入芯材，芯材占微胶囊质量百分比为0.5～60％，搅拌混合均匀；将形成的芯材/壁材团粒状混合物在搅拌下均匀分散在水中；壁材充分水化后，经过均质机20～40MPa下均质2～4次，得到稳定的乳状液，完成微胶囊包埋过程；
(3)采用物理、化学或生物的方法固化壁材蛋白，使微胶囊囊壁不溶于水，在水中呈固态或半固态囊膜包覆芯材；
(4)固化囊液采用喷雾干燥变成自由流散的固态粉末，喷雾干燥进风温度150℃～200℃，出风温度90℃～120℃。
2.根据权利要求1所述的耐受水分食品微胶囊的生产方法，其特征在于：所述的主要壁材是粮谷豆类蛋白、乳蛋白、鸡蛋蛋白、明胶蛋白，如大豆蛋白、酪蛋白、鸡蛋清蛋白、明胶蛋白，可以是其中的一种或几种蛋白配合。
3.根据权利要求1所述的耐受水分食品微胶囊的生产方法，其特征在于：上述物理方法固化壁材蛋白是通过高温热处理蛋白变得不溶于水；化学方法固化壁材蛋白是通过醛类交联变性处理蛋白变得不溶于水；生物方法固化壁材蛋白是通过酶交联变性处理蛋白变得不溶于水；可以是一种或几种固化方法同时使用。
4.根据权利要求3所述的耐受水分食品微胶囊的生产方法，其特征在于：高温热处理温度在80℃以上；醛类为甲醛或戊二醛；酶为谷氨酰氨转氨酶。
5.根据权利要求1所述的耐受水分食品微胶囊的生产方法，其特征在于：所述的芯材包括食用脂类或能溶于其中的食用组分，如各种功能油脂、油溶性维生素、香辛料精油、油溶香精。
6.根据权利要求1所述的耐受水分食品微胶囊的生产方法，其特征在于：所述的辅助壁材是葡萄糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、淀粉糖浆、变性淀粉中的一种或几种。
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