在食品工业中,被微胶囊包覆的芯材主要有香料精油及其油树脂、功能性油脂、维生素、 色素、氨基酸、菌种以及食物中的天然活性成分,如生物酶等。可作为微胶囊壁材的物质包括天然高分子材料、半合成高分子材料、完全合成高分子材料及无机材料。
一般来说作为食品微胶囊的壁材,具有以下特征:①安全无毒,生物可降解性好;②不与芯材发生反应;③稳定,成膜性质优良;④自身形成的溶液黏度低,吸湿性低;⑤无臭、无特殊刺激性气味;⑥遇水可自动释放出包埋的芯材;⑦价格便宜、容易购买。此外,根据使用目的不同,还要适当考虑其机械强度、传热性能和高温稳定性。
常用的食品微胶囊壁材主要来源于天然高分子材料,有蛋白质类,如明胶、豌豆蛋白、乳清分离蛋白、大豆分离蛋白和丝素蛋白等;有碳水化合物类,如淀粉及变性淀粉,胶体类的果胶、阿拉伯胶、海藻酸钠、琼脂和卡拉胶,多糖类的壳聚糖等;还有脂类,如大豆卵磷脂、硬脂酸等。在使用时,根据成囊机理不同,壁材可以单一使用,也可以联合使用。
![胶囊](https://www.lynabio.cn/wp-content/plugins/wp-fastest-cache-premium/pro/images/blank.gif)
胶囊
01
油脂来源广泛,营养丰富,功能较多,在医药、食品及化妆品等领域中具有很高的应用价值,但因含有不饱和脂肪酸而极易氧化变质,导致其应用受到一定的限制。微胶囊技术能有效地将油脂包裹在一个密封的、微小的囊中,使其由液态变成固态,有助于改善油脂的多方面性质,如体积、色泽、气味等。
微胶囊化油脂芯材按油脂来源可分为植物油脂、动物油脂与微生物油脂3类。常用于油脂微胶囊化的壁材主要有碳水化合物类和蛋白质类,常见的胶囊形成方法主要有喷雾干燥法、 真空冷冻干燥法等。
![微囊](https://www.lynabio.cn/wp-content/plugins/wp-fastest-cache-premium/pro/images/blank.gif)
微囊
02
随着科技的进步,消费水平的提升,消费者对饮料的要求也越来越高,微胶囊技术的引入可以改善原有饮料缺陷或赋予其特殊的功能性。利用微胶囊技术可以改善饮料产品缺陷, 如褪色、褐变、沉淀分层、营养价值降低、风味劣变及溶解性差等。
一些果蔬汁饮料会含有彩色微小纤维,使饮料的颜色不稳定,容易褪色并形成沉淀。采用微胶囊包埋微小彩色果肉或纤维颗粒,制成彩色微胶囊,则可以综合改善果蔬饮料的色泽、风味甚至口感。利用微胶囊技术还可以提高饮料产品营养价值或让其获得特定功能。
乳制品是营养强化或功能化的主要食品载体,但部分营养成分携带不愉快的气味,或本身性质不稳定,增加了营养强化的难度。若将这些营养物质进行微胶囊包埋,既可增强产品的稳定性,又能使产品具有独特的风味,掩蔽异味。对粉状乳制品而言,还可以改善结块性和冲调性,延长保质期。
微胶囊技术被广泛用于多不饱和脂肪酸和益生菌等的包埋,如 DHA 经过微胶囊化处理后,成分活性高、不易氧化、质量稳定,添加到乳制品中后掩蔽了鱼腥味, 提高了产品的适口性。
保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌和双歧杆菌等益生菌经微胶囊技术包埋后,不易被胃酸破坏溶解,在肠液中经过2~3 min再释放出来,保证了益生菌在肠道中的准确定植。乳制品加工企业在干酪生产中,借助微胶囊技术能促进催熟作业流程的加快,进而提高企业的生产效率,降低生产成本。
食品添加剂是食品工业中不可或缺的角色,种类和功能多样,合规使用能提高食品品质或延长保质期、改善加工性能。研究表明,经微胶囊技术处理后的部分食品添加剂,其功能、稳定性和使用效果会大大提高,主要表现在以下几个方面。
①改变食品添加剂的物理状态,使其使用便捷性和易加工性被提高;②控制食品添加剂的释放时间和速度,达到缓释或定时作用的效果;③增强食品添加剂的稳定性,降低环境因素对其的干扰或获得保护;④掩蔽部分食品添加剂自身的不良气味,扩大使用范围。
如天然香料很多为油溶性精油,在饮料、调味料中使用不方便,如果以水溶性高分子材料作为壁材,辅以乳化剂,采用喷雾干燥等方法对油溶性香料进行微胶囊包埋,制成粉状香精,就可以添加到很多食品中,特别是固态食品。
山梨酸作为一种常见的食品防腐剂,若直接添加到肉制品中,极易引起蛋白质变性而使其失去弹性和保水性,通过微胶囊技术对其进行包埋,既能避免山梨酸与肉制品直接进行接触,又能通过壁材的缓释作用增加其杀菌有效期,能够延长肉制品货架期,消除负面效应。
天然色素很多是光敏、热敏性物质或对酸碱敏感,以淀粉、环状糊精、明胶和阿拉伯胶等材料为壁材,通过复凝聚、喷雾干燥等方法对番茄红素、β-胡萝卜素、叶黄素和原花青素等进行微胶囊包埋,能够不同程度抵抗光照、温度、pH、氧浓度等变化造成的影响。
在焙烤食品加工过程中,若添加酸性配料,易与另一种配料碳酸氢钠发生反应,释放出 CO2,降低面团的膨发效果,导致焙烤制品不够蓬松。利用微胶囊技术对碳酸氢钠进行包埋,再于特定的条件下释放出来,能够最大程度保证焙烤制品的蓬松度。
缓释技术应用于食品风味主要是以微胶囊缓释技术为主。微胶囊缓释技术对食品风味产生的主要影响和作用有以下几点:
①减缓易挥发性风味成分的挥发速度,减少风味在食品加工过程中的损失;②延长风味物质在品尝时的释放速度;③控制风味物质的释放点,在特定的时间给微胶囊一定的条件进行控制性释放;④风味中的敏感物质与外界环境接触诱发变质,从而影响食品风味品质变差。微胶囊化就可以减少接触,抑制其变质和损失,更好地保持其原有的风味;⑤抑制某些令人不愉快的物质对食品的风味产生的不良影响。
如苦瓜粉在食品中的应用,既要抑制其过重的苦味带给消费者的厌恶感,也要保有苦瓜淡淡的苦味特征,对其进行微胶囊化就可以使其缓慢地释放,使消费者更易接受。
随着微胶囊技术的发展和广泛应用,其在功能性食品的加工生产过程中的应用也越来越受到重视,如利用纳米微胶囊技术对各种活性成分进行包埋、增强其在生物体内的功能、靶向释放性能、控制释放速率、提高生物利用度和延长保存期等。
在食品领域中,食品微胶囊包封技术将会得到长足的发展,不过,此项技术依然处于应用的起步阶段,部分食品微胶囊技术仍处于理论与实验阶段,未投入市场,尚未达到产业化,未来仍需要进行深入探究。