第六章 食品工艺学 食品工业新技术

(2)琼脂
琼脂是红海藻多糖，其水溶液可形成具有一定 强度的稳定凝胶。琼脂溶液在32-39℃之间可以冻 结，而生成的凝胶在85℃以下不熔化。添加糊精和 蔗糖可使琼脂的凝胶强度提高，而添加海藻酸钠和 淀粉可使生成的凝胶强度下降。 (3）海藻酸钠 海藻酸钠易溶于冷水，在低浓度下也具有较高 的粘度，而且易形成透明、高韧性的薄膜。当海藻 酸钠经常被用于锐孔- 凝固浴法微胶囊制备，形成 的包囊无毒、有足够韧性强度，并具有半透性。
2.分类
超微粉碎技术分化学法和机械法。化学粉碎
法能够制得微米级、亚微米级甚至纳米级的 粉体，但产量低，加工成本高。 机械粉碎法产量大，成本低，是制备超微粒 粉体的主要手段，根据粉碎过程中颗粒的机 械运动形式及受力情况，机械粉碎法可分为 冲击粉碎、气流粉碎和媒体搅拌粉碎法。
二、食品超微粉碎技术的优点和应用
第六章 食品工业新技术
第一节 食品超微粉碎技术 第二节 食品微胶囊技术 第三节 食品分离技术
第一节 食品超微粉碎技术
一、食品超微粉碎的定义及分类

物料粉碎是用物理的方法克服物料内部 的结合力使其达到一定粒度的过程。根据原 料和成品颗粒的大小，粉碎可分为粗粉碎、 细粉碎、微粉碎（超细粉碎）和超微粉碎4种 类型。
6．囊芯交换法 囊芯交换法可将一些难以进行微胶囊化的水溶 液、高极性液体和低沸点液体微胶囊化。 囊芯交换法首先是采用复合凝聚法制成脂溶性 囊芯的微胶囊，在囊壁固化处理之前具有高渗透阶 段把水溶性囊芯溶解在介电常数较低的极性溶剂中， 通过壁膜内外的溶剂交换，将水溶性囊芯置换入微 胶囊中，然后再进行固化处理以得到水溶性囊芯的 微胶囊。
二、微胶囊化方法和材料 1.方法 微胶囊化的基本步骤是先将芯材分散成微粒，后以壁材包敷


其上，最后固化定形。芯材为固态时，可用磨细后过筛的方 法控制其粒度，或者制备成溶液，按液态芯材包 埋；液态芯材可用均质、搅拌、超声震动等方法分散成小液 滴，均匀分布在分散相中。 2.材料 微胶囊芯材和壁材的种类繁多，性能各异，在材料和工艺选 择上必须正确合理，才可能制备成功。 芯材：食品工业的芯材主要是：油脂类、调味品类、香精类、 色素类、酸味剂类、营养强化剂类和生物活性材料类，可以 是固体，也可以是液体；可能是亲油性的，也可能是亲水性 的。

四、微胶囊的主要制备方法 1．喷雾干燥法 最常用的微胶囊制备方法，其基本过程可分为，即
囊壁材料的溶解、囊芯在囊壁溶液中的乳化和喷雾 干制三个阶段。 根据芯材和壁材的组成可分为三种情况：①把脂溶 性囊芯或固体分散在水溶性壁材溶液中形成水包油 型乳液，为水溶液型；②把水溶性囊芯分散在疏水 性有机溶液壁材中形成油包水型乳液，为有机溶液 型；③以其他方法制成的湿微胶囊浓浆液为囊芯， 为囊浆型。


5．水相分离法 原理：在分散有囊芯材料的连续相(a）中，利 用改变温度、在溶液中加入无机盐、成膜材料的凝 聚剂，或其他诱导两种成膜材料间相互结合的方法， 使壁材溶液产生相分离，形成两个新相，使原来的 两相体系转变成三相体系（b)，凝聚胶体相可以自 由流动，并能够稳定地逐步环绕在囊芯微粒周围 （c)，最后形成微胶囊的壁膜（d)。壁膜形成后还 需要通过加热、交联或去除溶剂来进一步固化（ e)， 收集的产品用适当的溶剂洗涤，再通过喷雾干燥或 流化床等干燥方法，使之成为可以自由流动的颗粒 状产品。
2.作用 微胶囊能够以微细状态保存物质，而在需要时可以方便地

释放，对食品工业的贡献主要包括： (1)将液体、气体转变为容易处理的固体，使液态反应 物变得“易于操作”，可以在任 何指定的时间使微胶囊破裂，发生预期的化学反应。 (2)保护敏感成分免受由环境中的氧化、紫外辐射和温、 湿度等因素的影响，有利于保 持物料特性和营养。 (3)隔离活性成分，使易于反应的物质处于同一物系而 相互稳定。 (4）降低挥发性，保存易挥发物质，减少食品香气成分 损失，并掩盖不良气味的释放。 (5)控制物质的释放时机，包括风味物质的释放，减少 其在加工过程中的损失，降低生产成本。

(2)油相干燥法 用油性材料作分散介质，使水包油（O/W 型）乳液分散其中形成「(O/W)/O型」复相乳 液，再用加热、冷冻、加人吸水的粉末等方 式使溶剂水去除，使水溶性壁材凝聚将囊芯 包覆形成微胶囊。



8.锅包法 糖衣锅是广泛使用的片剂、微丸的包衣设备。 锅包法是利用糖衣锅在恒速翻动的情况下用壁材雾 滴均匀润湿囊芯，干燥成衣后形成微胶囊的方法。 具体操作是：糖衣锅在电机驱动下作旋转运动，而 且方向可以变动，颗粒随糖衣锅旋而上升，然后在 重力作用下降落和分散，与雾状的壁材均匀混合， 并在干燥气流（热空气或冷空气）作用下成型。 锅包法制备的微胶囊固体颗粒一般大于500um。

第二节食品微胶囊技术





一、微胶囊的基本组成和作用 1.组成 微胶囊是一种具有聚合物壁壳的微型包覆体，制备时先 将被包覆内容物分散成微粒，然后使成膜材料在微粒上沉积 聚合或于燥固化，形成外层包衣而制成，被包覆的物料称为 芯材，微胶囊外部的包覆膜称为壁材。 微胶囊粒子的大小和形状因制备工艺不同而在很大差异， 通常制备的微胶囊粒子大小一般在2-1000um范围。 微胶囊可以包埋一种或多种物质芯材，可形成单核、多核、 多核无定形微胶囊；囊壁可以是单层、多层和不同壁层，可 形成微胶囊簇和复合微胶囊。
1.定义
超微粉碎是在20世纪70年代以后诞生的一种
物料加工新技术，通常是将物料粉碎到10um 以下，而一般的粉碎技术只能使物料粒径达 到45um左右。当物料被加工到10umm以下 后，微粉体就具有巨大的比表面积、空隙率 和表面能，从而使物料具有高溶解性、高吸 附性、高流动性等多方面的活性和物理化学 方面的新特性。
超微粉碎在粉碎过程中不产生局部过热现 象，在低温状态下也能达到粉碎的目的，避 免了在高温对营养素的损害。 经过超微粉碎后的食品，尤其是保健食品， 更容易被机体所吸收。食物细胞破壁后，细 胞内的有效成分的释放速度及释放量会大幅 提高，容易被人体吸收。

三、超微技术在食品工业中的应用
1.畜、禽鲜骨的利用。 2.农产品加工后的副产品如小麦麸皮、 燕麦皮、苹果皮等膳食纤维资源的利用。 3.蔬菜在低温下经超微粉碎。 4.茶叶超微粉碎。

3．界面聚合法 界面缩聚反应是将 两种含有双（多）官能 团的单体分别溶解在不 相混溶的两种液体中， 在两相界面上两种单体 接触后发生缩聚反应。

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4．原位聚合法 原位聚合的单体是可溶的，而聚合物是 不可溶的。聚合反应同样在芯材液滴表面上 发生，生成的聚合物薄膜可覆盖住芯材液滴 的全表面。 当芯材为固体时，单体和催化剂应处于 微胶囊化介质中。当芯材为液体时，单体和 催化剂可处于芯材液滴或介质中，但芯材为 疏水性液体时，单体一般处于芯材中。
壁材：
食品微胶囊的壁材首先要求安全无毒，可降
解，因此常用天然高分子化合物做壁材。 如：谷蛋白，清蛋白，明胶，骨胶原，阿拉 伯树胶，黄蓄胶，角叉胶，黄原胶，琼脂， 海藻酸盐，淀粉，壳聚糖，甲基纤维素，乙 基纤维素，乙酸纤维素，乙酸丁酸纤维素等。



三、部分壁材的性能 1.碳水化合物类 (1）环糊精环糊精（CD） 是最常用的食品微胶囊壁材之一，其结构是α -1,4连接 的D-吡喃葡萄糖环状聚糖，聚合度为6, 7, 8个葡萄糖单元 的依次称为α -CD,β -CD和γ -CD 。 a-环糊精分子结构形成一个无还原基的闭合环形分子， 中心部分为疏水基，而葡萄糖单体的氢原子朝向环糊精的空 腔，形成疏水性，能与有机分子形成包结络合物。α 、β 和 γ 环糊精的空腔直径分别是47-53nm, 60-65nm和75-83nm， 要形成良好的络合物，必须使环糊精空腔壁与客体分子相互 匹配，因此不同大小的芯材分子应选择不同的环糊精。
3．蛋白质类
在大多数油脂的微胶囊化工艺中都要用蛋白质 做壁材。蛋白质分子带有许多双亲基团，当蛋白质 分子与油滴接触时能强烈地吸附在油滴上，疏水基 吸附于油滴表面，而亲水基则深人水相。 用蛋白质做壁材时，一般要考虑到蛋白质的等电点， 如果乳液的pH值接近蛋白质的等电点，必然发生蛋 白溶解度降低、蛋白乳化性能下降，以及蛋白质之 间的作用力增加，最终降低蛋白质的成膜性。 用于壁材的常用蛋白质有明胶、酪蛋白及其盐类等。

(1)水浴干燥法
该方法适合于水溶液囊芯的微胶囊。具体过程是：首先 将囊壁材料溶解在一种与水不相混溶、沸点比水低的易挥发 有机溶剂中，然后把囊芯水溶液分散到该溶液中，加入表面 活性剂并均质形成油包水型(W/O）乳液。 其次，制备一种含有保护胶体稳定剂的水溶液作为微胶 囊化的介质溶液，在搅拌下将油包水乳液加到介质溶液中并 分散形成水包（油包水）乳液的复相乳液仁[(W/O)/W]，最 后通过加热、溶剂萃取等方法使壁材溶液中的有机溶剂进入 分散介质水中，壁材溶液逐渐浓缩、析出，包覆水溶性囊芯， 硬化后完成微胶囊化，因此这种方法也称为复相乳液法。

(4)黄原胶 黄原胶与其他胶体具有协同作用，能稳定悬浮
液和乳状液，具有良好的冻融稳定性。在粉末油脂 微胶囊制备时，壁材中添加黄原胶，无论是对微胶 囊化的产率及效率、产品抗氧化性、芯材的保留率 及乳状液稳定性，还是对产品的微观结构，都起到 了非常有利的作用。 (5)卡拉胶 卡拉胶能与酪蛋白、大豆蛋白、乳清蛋白、明 胶等发生协同作用，有利于提高微胶囊壁材的稳定 性和致密性。
影响喷雾干燥法微胶囊化的主要因素：
①物料的浓度和黏度。 一般为30%-60％。通常只要不出现严重的粘
结现象，物料浓度愈高、粘度度愈大，愈有 利于形成稳定的微胶囊体。 ②乳化结构。 ③干燥温度和速率。
2．喷雾冷却法 首先都是将芯材均匀地分散于液化的壁材中，用喷 雾方法使液滴雾化，在设定条件下使壁膜较快地固 化。 喷雾冷却法是通过加热手段使壁材呈熔融的液体状， 而通过在干燥室内通入循环冷风，使原来熔融状态 的壁材（油脂类或蜡类）冷凝成微胶囊，或利用冷 的有机溶剂脱溶剂作用而干燥来完成的。 对于香料等易挥发或对热特别敏感的囊芯适合采用 喷雾冷却法。
(2）麦芽糊精 优缺点为：①麦芽糊精不易吸水，包埋的粉状产品
不结块，可自由流动；②麦芽糊精水溶性好，遇水 即可释放出所包埋的芯材物料；③麦芽糊精价格低 廉；④麦芽糊精的成膜能力和保香效果随DE值的增 加而提高；⑤麦芽糊精的乳化稳定性差，需与阿拉 伯胶等混合使用。 麦芽糊精的物化指标中最重要的是DE值，通常DE值 为15-20的麦芽糊精不易潮解，而且制备的微胶囊 化乳状液具有较低的黏度，便于操作和保证微胶囊 化效果。
(3)变性淀粉 变性淀粉是以植物淀粉经化学修饰而得到的具有不同 理化性能的产品，具有亲油性的变性淀粉，有良好的包埋性 质，对易挥发成分的保留性很好。与阿拉伯胶相比，变性淀 粉粘度度要低得多，制备的乳状液更稳定，进料时的固形物 浓度可以更高。 (4)糖类 蔗糖、麦芽糖和乳糖均可作为油脂的微胶囊化壁材，但 是它们必须与其他的壁材成分复合使用。O/W型乳状液中， 界面膜上的蛋白质是完全水化的，在喷雾干燥时水分的蒸发 会导致蛋白膜的收缩；当乳状液中含有乳糖时，乳糖会部分 与蛋白质结合，在干燥时减少蛋白膜的收缩、增加产品表面 稳定性。

2．植物胶类
(1）阿拉伯胶阿拉伯胶分子中含有自由的梭
基，在pH 3以上的水溶液中都带负电荷，易 溶于水，溶解度可达50%，而且其水溶液黏度 低。阿拉伯胶具有良好的附着力和成膜性， 并具有乳化性能，而且耐酸性强，在pH值为3 时仍很稳定，是一种性能良好呈弱酸性天然 阴离子高分子电解质，因此很适于用作微胶 囊壁材。

7. 干燥浴法
用作微胶囊化的介质是水或挥发性油。 把壁材溶液和芯材形成的乳化体系以微滴状 态分散到上述介质中，然后通过加热、减压 搅拌、溶剂萃取、冷却或冻结等方式使壁材 溶液中的溶剂逐渐去除，壁材从溶液中析出 并将囊芯包覆形成囊壁。 根据微胶囊化介质的不同，干燥浴法可 分为水浴干燥法和油浴干燥法两种，制备的 微胶囊大小一般在数微米至数百微米之间。