食品微胶囊技术资料
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食品微胶囊造粒技术(食品高新技术课件)
（六）相分离法（凝聚法）
凝聚法又称相分离法，指在囊心物质与包囊材料 的混合物中，加入另一种物质或溶剂或采用其他 适当的方法，使包囊材料的溶解度降低，使其自 溶液中凝聚出来产生一个新的相，故叫做相分离 凝聚法。
此法一般按以下三步进行： 制备三种不相溶的化学相→囊膜的沉积→囊膜的 固化
凝聚法分单凝聚法、复凝聚法两种。
中(常用二氯甲烷)形成油包水乳液. 2.混合液经喷雾装置进入到冷的酒精中 3.有机溶剂中界面封以液氮,在-70℃温度下乙醇将微球中的
有机溶剂不断抽提,经过滤、干燥即可得包载药物的微胶 囊.
➢ 此方法制得的药物包封率可接近100%。
（三）空气悬浮法
1. 空气悬浮法的原理及特点 该方法是一种适合于多种包囊材料的微胶囊化技术。其工 艺过程是先将固体粒状的囊心物质分散悬浮在承载气流 中，然后在包囊室内将包囊材料喷洒在循环流动的囊心 物质粒子上，囊心物质粒子悬浮在上升的空气流中，并 靠承载气流本身的湿度调节来对产品实行干燥。该方法 可以使包囊材料以溶剂、水溶液乳化剂分散系统成热溶 物等形式包囊，通常只适用于包制固体的囊心物质，目 前一般多用于香精香料以及脂溶性维生素等的微胶囊化 。
，达到最大限度得保持原有的色香味、性能和生物活性， 防止营养物质的破坏与损失。此外，有些物料经过微胶囊 化后可以掩盖自身的异味，或由原先不易加工储存的气体 、液体转化成较稳定的固体形式，从而大大得防止或减缓 了产品劣变的发生。
➢ 将固体、液体或气体包埋在微小而密封的胶囊中 ，使其只有在特定条件下才会以控制速率释放的 技术。其中，被包埋的物质称为芯材，包括香精 香料、酸化剂、甜味剂、色素、脂类、维生素、 矿物质、酶、微生物、气体以及其它各种饲料添 加剂。包埋芯材实现微囊胶化的物质称为壁材。
微胶囊技术
微胶囊大小：大多采用显微镜法，一般要求观测625个微胶囊，分别
测定并计算其大小。
微胶囊化的方法
物理 机械法
喷雾干燥法 喷雾冷凝法和急冷法 空气悬浮分离法 其它（真空蒸发沉积法、静电结合法、多孔离心法） 水相分离法（单、复、盐） 凝聚法 油相分离法 变温相分离法 囊心交换法 挤压法、离心挤压法、旋转分离法 锐孔法 粉末床法 熔化分散法 复相乳液法 界面聚合法 原位聚合法 分子包囊法 辐射包囊法
剧烈的混合和摩擦作用将液体拉成细丝并很快断裂成球状小液滴，经干燥室完成干燥。
喷雾干燥法微胶囊造粒最重要的装置—干燥室
利用雾化器对初始溶液进行雾化是喷雾微胶囊过程的第一步，雾化形 成的液滴需在干燥室与干燥介质接触进行蒸发和干燥，而后与干燥介质混在 一起的微胶囊颗粒（或粉末）通过分离设备将它们分离收集。
微胶囊的作用
控制释放：利用微胶囊控制释放的特点可滞留一些挥发性化合物使其在最佳 条件下释放。 ✓ 如酸味剂在加工初期与其它配料混合可能会使部分配料（如蛋白质变性）发 生变化而影响产品的品质，微胶囊化后可控制释放； ✓ 饮料加工上防腐剂与酸味剂直接接触会失效，防腐剂微胶囊化后可增强对酸 的忍耐性； ✓ 通过预先设计并选取适当的壁材，还可实现特殊的释放模式以达到某种特殊 扥效果。如微胶囊化的低酸性杀菌是利用微胶囊缓释乙醇让定量乙醇在包装 容器中形成一定的蒸气压，达到杀菌防腐的效果。 降低食品添加剂的毒副作用，减轻对健康的危害：微胶囊前后乙酰水杨酸对 小白鼠的半数致死量LD50分别为1750mg/kg和2823mg/kg，说明毒副作用大幅 降低。 隔离不相溶组分：将一些难以水溶的营养成分微胶囊后添加。
这种微胶囊化溶液中加入黏合剂再经喷雾干燥即可形成双壁微胶囊，其初始溶 液称为囊浆型。
食品微胶囊技术
• 例如:有些粉状食品对酸味剂十分敏感。 因为酸味剂吸潮会引起产品结块;并且酸 味剂所在部位pH 值变化很大,导致周围 色泽变化,使整包产品外观不雅。将酸味 剂微胶囊化以后,可延缓对敏感成分的接 触和延长食品保存期限。
7 隔离活性成分
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。
释放的方式
• 1 碳水化合物
• 麦芽糊精、玉米淀粉糖浆这两种碳水化合物本身不 具备乳化能力,成膜能力也差,但它们具有高浓度时 低粘度的特点,因此如果与其他具有乳化性的壁材配 合后,可提高体系的固形物浓度,有利于降低干燥能 耗,减少生产成本。
• 环糊精也不具备乳化能力,但其分子中疏水性空腔能 同具有一定大小与形状的疏水性分子形成稳定的非 共价复合物,从而起到稳定心材,掩盖心材异味的作
• 之后,美国NCR 公司的B K Green利用相分 离复合凝聚法成功地制备了含油明胶微胶 囊
• 20 世纪50 年代末到60 年代,人们开始研 究把聚合方法应用于微胶囊制备,
• 20 世纪70 年代后微胶囊工艺日臻成熟,应 用范围也逐渐扩大,微胶囊技术得到了更大 的发展。
• 微胶囊技术是当今一项用途广泛而又发展迅 速的新技术，目前已成为食品科技领域内的研 究热点之一
• 油溶性囊心物需选水溶性包囊材料
• 水溶性囊心物则选油溶性包囊材料
• 即包囊材料应不与囊心物反应,不与囊心物混溶。
• 高分子包囊材料本身的性能也是选择包囊材料所 要考虑的因素,如渗透性、稳定性、溶解性、可聚 合性、粘度、电性能、吸湿性及成膜性等。
微胶囊的不同结构 图
微胶囊的功能
敏感性成分经过胶囊化后，可改变产品原来 的色泽、形状、质量、体积、溶解性、反 应性、耐热性、贮藏性等待性，能够贮存 微细状态的心材物质并在需要时释放出来。
食品化学微胶囊化技术
微胶囊化技术一、基本概念微胶囊造粒技术：或称微胶囊是将固体、液体或气体物质包埋、封存在一种微型胶内成为一种固体微粒产品的技术，这样能够保护被包裹的物料，使之与外界不宜环境相隔绝，达到最大限度地保持原有的色香味、性能和生物活性，防止营养物质的破坏与损失。
二、微胶囊技术的优越性1、可以有效减少活性物质对外界环境因素(如光、氧、水)的反应2、减少心材向环境的扩散和蒸发3、控制心材的释放4、掩蔽心材的异味5、改变心材的物理性质(包括颜色、形状、密度、分散性能)、化学性质等对于食品工业，可以使纯天然的风味配料、生理活性物质融入食品体系，并能保持生理活性，它可以使许多传统的工艺过程得到简化，同时它也使许多用通常技术手段无法解决的工艺问题得到解决。
二、基本原理微胶囊技术实质上是一种包装技术 ,其效果的好坏与“包装材料”壁材的选择紧密相关，而壁材的组成又决定了微胶囊产品的一些性能如：溶解性、缓释性、流动性等，同时它还对微胶囊化工工艺方法有一定影响，因此壁材的选择是进行微胶囊化首先要解决的问题。
微胶囊造粒技术针对不同的心材和用途，选用一种或几种复合的壁材进行包覆。
一般来说，油溶性心材应采用水溶性壁材，而水溶性心材必须采用油溶性壁材。
心材：微胶囊内部装载的物料。
壁材：外部囊的壁膜。
一种理想的壁材必须具有如下特点：高浓度时有良好的流动性，保证在微胶囊化过程中有良好的可操作性能。
能够乳化心材并能形成稳定的乳化体系。
在加工过程以及储存过程中能够将心材完整的包埋在其结构中。
易干燥以及易脱溶。
良好的溶解性。
可食性与经济性。
三、功能1、液态转变成固态液态物质经微胶囊化后，可转变为细粉关产物，称之为拟固体。
在使用上它具有固体特征，但其内相仍是液体。
2、改变重量或体积物质经微胶囊后其重量增加，也可由于制成含有空气或空心胶囊而使胶囊而使物质的体积增加。
这样可使高密度固体物质经微胶囊化转变成能漂浮在水面上的产品。
3、降低挥发性易挥发物质经微胶囊化后，能够抑制挥发，因而能减少食品中的香气成分的损失，并延长贮存的时间。
2食品微胶囊技术
类别 天然高分子 材料 半合成高分 子材料 全合成高分 子材料
壁材 明胶、阿拉伯胶、虫胶、紫胶、 淀粉、糊精、蜡、松脂、海藻酸 钠、玉米朊 羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙 基纤维素 聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、 聚醚、聚脲、聚乙二醇、聚乙烯 醇、聚酰胺、聚丙烯酰胺、聚氨 酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯 吡咯烷酮、环氧树脂、聚硅氧烷 铜、镍、银、铝、硅酸盐、玻璃、 陶瓷
在研究微胶囊释放理论时，常常把微胶囊假设成一个理想模式情况：
其囊壁是由高聚物组成的连续均匀成一体的结构， 并且在囊心释放过 程中其形状保持不变。
过程:A. 外界的分散介质透过微胶囊壁材进入到胶囊内部 ;
B. 囊心物质分散到进入的介质 中形成乳状液； C. 分散囊心乳状液由微胶囊内部高浓度区扩散到微胶囊外界。
是固液、液液、固固或气液等物质的混合体。在食
品工业中，“气体”心材通常是指香精、香料之类
的易挥发性的配料或添加剂。由于心材的选择具有
一定的灵活性，因此根据具体要求可以设计出某些 特殊用途的微胶囊产品。
针对食品工业，已经使用的心材有：
① 生物活性物质：膳食纤维、活性多糖、超氧化物歧化酶 （SOD）、免疫球蛋白等； ② 氨基酸：赖氨酸、精氨酸和组氨酸等； ③ 维生素：维生素A、B1、B2、C和E等；
④ 防腐剂：山梨酸和苯甲酸钠等；
⑤ 酶制剂：蛋白酶、淀粉酶和果胶酶等； ⑥ 香精香油：桔子香精、柠檬香精、薄荷油和冬青油等；
⑦ 微生物细胞：乳酸菌、黑曲霉和酵母等；
⑧ 酸味剂：柠檬酸、苹果酸、酒石酸、乳酸、醋酸和磷酸 等；
⑨ 酒类：白酒、葡萄酒和乙醇浸出液等；
⑩ 其他：焦糖色素和酱油等。
壁 材
• 1. 2. 3. 4. 可选用多种无机或 有机材料， 尤其是高分子材料最为常用。 比如： 蛋白质类、 植物胶类、 纤维素类、 缩聚物类、 5. 6. 7. 8. 9. 共聚物类、 均聚物类、 疗效聚合物类、 蜡类、 金属等无机材料等。
食品微胶囊技术
微胶囊技术的基本原理及特点 微胶囊化方法和材料 微胶囊技术在食品工业中的应用
前景与展望
微胶囊技术在食品工业中的应用
微胶囊技术在传统液体产品固体粉末化过程
中的应用 微胶囊技术在食品添加剂包囊化过程中的应 用 微胶囊技术在乳制品生产中的应用 微胶囊应用于抗氧化剂 与发酵法结合应用
其他方面
包囊壁材应具有成膜性和粘着力 不与芯材发生反应 在适当条件下溶解且释放芯材 符合食品卫生要求、无味、无毒 经济性
微胶囊的包囊壁材主要是天然高分子化合物、
合成高分子化合物及其衍生物。
在食品添加剂微胶囊产品中，供作包囊壁材
的纤维素类有CMC、乙基纤维素、甲基纤 维素；动植物胶类有明胶、阿拉伯胶、卡拉 胶、海藻酸钠、络蛋白等；碳水化合物类有 麦芽糊精、β--环糊精、糊精、淀粉、白糊 精、单糖、双糖和多糖、变性淀粉；蜡、脂 类有石蜡、硬脂酸等；其他类有聚丙烯、聚 乙烯醇、聚乙二醇等
其他方面
微胶囊技术还应用于糖果、烘烤食品、保健
食品以及固定化酶等方面
现在研究比较多的有：
（1）酶解生产微胶囊胡萝卜速溶粉工艺研究 （2）维生素C微胶囊的制备及应用 （3）微胶囊化榛仁油的制备工艺研究‘ （4）调配料微胶囊化技术 （5）斥水微胶囊DHA在食品中的应用研究 （6）微胶囊血粉及补血酥 （7）增稠剂在食品微胶囊技术的应用
食品微胶囊技术
1 2 3 4
微胶囊技术的基本原理及特点 微胶囊化方法和材料 微胶囊技术在食品工业中的应用 前景与展望
前景与展望
微胶囊技术是当今一项用途广泛而又
发展迅速的新技术，目前已成为食品 科技领域内的研究热点之一，微胶囊 技术应用于食品工业上，解决了食品 工业的部分难题，极大地推动了食品 工业由低级的农产品初加工业向高级 产业转变。
《微胶囊技术讲义》课件
05
微胶囊技术的挑战与前 景
微胶囊技术的挑战
稳定性问题
微胶囊中的活性成分可能会在 储存或运输过程中发生泄漏，
影响产品的稳定性。
生产成本高
微胶囊技术的生产过程复杂， 需要高精度设备，导致生产成 本较高。
粒径控制难度大
微胶囊的粒径大小直接影响其 性能，粒径过大或过小都可能 导致产品性能不佳。
应用领域有限
微胶囊的载药量与释放性能
要点一
载药量
要点二
释放性能
指微胶囊中药物的含量，是衡量微胶囊性能的重要指标。
指药物从微胶囊中释放的速度和方式，影响药物的治疗效 果和副作用。
微胶囊的稳定性与安全性
稳定性
指微胶囊在储存和使用过程中的物理和化学稳定性，影响产品的有效期和使用安全性。
安全性
微胶囊应无毒、无刺激性，对机体无不良影响，符合相关药物安全标准。
微胶囊技术讲义
目录
• 微胶囊技术概述 • 微胶囊的制备方法 • 微胶囊的特性与性能 • 微胶囊技术的应用实例 • 微胶囊技术的挑战与前景
01
微胶囊技术概述
定义与特点
定义
微胶囊技术是一种将小分子物质或活 性物质封装在微小容器中的技术。
特点
具有保护性、缓释性、稳定性、可控 制释放等特性。微胶囊技术的应用领域源自在食品工业的应用01
02
03
食品添加剂
微胶囊技术可以用于包裹 食品添加剂，如香精、色 素和防腐剂等，以提高其 稳定性和延长保质期。
营养强化
通过微胶囊技术将营养素 包裹在微胶囊中，可以将 其添加到食品中，提高食 品的营养价值。
风味改良
利用微胶囊技术可以控制 风味物质的释放，改善食 品的口感和风味。
第二章 食品微胶囊造粒技术
3 、壁材选择原则
如果囊心是亲油性物质，一般宜选用亲水性聚合物作壁材， 反之则选用非水溶性物质。 包囊壁材在包覆“核心物质”时，具有成膜性和粘着力。 包壁材料与核心物质不起化学反应，同时考虑渗透性、吸 湿性、溶解性和乳化性。 包壁材料一定要符合食品卫生要求。
材料要来源广泛，易得、成本比较低廉。
三、空气悬浮法
将流态化技术与微胶囊技术结合起来即是空气 悬浮微胶囊造粒法，系美国威斯康辛大学 D．E．Wurster教授最先提出，故又称为Wurster 法。 1、Wurster法的原理
当空气气流速度u界于临界流态化速度umf和悬浮速度 ut之间时(即umf＜u＜ut)，固体芯材颗粒在流化床所产生的 湍动空气流中剧烈翻滚运动，这时往这些作悬浮运动的芯 材颗粒外表面喷射预先调制好的壁材溶液使芯材表画湿润 (即包囊)。之后，芯材表面的成膜溶液逐渐被空气流所干 燥，(若采用加热空气则有助于加速囊膜的干燥)，形成了 一定厚度的薄膜，从而完成芯材的包囊与固化过程。
蒸发水分所需的热量 100 % 向干燥系统输入的总热量
喷雾干燥能耗较大，一般情况下，热效率为 30%~50%，若要提高效率，可在不影响产品质量的 前提下，尽量提高进风温度以及利用排风的温度预热 进风。
（1）雾化器
离心式雾化器 离心式雾化器是将初始溶液送到高速旋转的圆盘上， 利用离心力将之扩展成液体薄膜从盘缘甩出，并受到周围 空气摩擦力的作用而碎裂成液滴。对一定结构和尺寸的离 心圆盘来说，影响因素以转速最为显著，其次是进液量和 液体粘度。 气流式雾化器 气流式雾化器是利用高速气流对液膜的摩擦分裂作用 而使液体雾化的。高速气流一般用压缩空气流，也可用蒸 汽流。气流式雾化器有二流式、三流式和四流式等几种形 式。影响气流式雾化液滴大小的因素除雾化器结构之外， 主要是气液流量比和气液相对速度，尤其是气液流量比的 影响更大。
4第3章微胶囊技术详解
举例：
凝聚剂： ①乙醇， 丙酮，丙醇 异丙醇 之类的沉淀剂） ② 硫酸钠，硫酸铵之类的强亲水亲 ③ 酸碱之类pH值调节剂
（3）复凝聚法
两种带不同电荷胶体水溶液混合时会产生因受
电荷作用而成的复合物，这种复合因溶解度降低
而会产生相分离现象， 从而可从水溶液中析出成 微胶囊 。
原理示意
（4）应用举例
第2步：极性液的微胶囊化
用(需胶囊化的)极性溶剂(乘壁尚有高渗透性)
对初始微胶囊中的非极性溶剂进行置换；
第3步：微胶囊壁处理成非渗透性
再用明胶的非溶剂(如乙醇,丙酮等)处理。
（三）挤压法与锐孔法
1.挤压法
原理
----心材壁材乳化液→挤压成丝→冷却固化→打断 成粒→分离、水洗和干燥→成品。 特点 ----基本上在低温下操作 适合热不稳定性产品 应用 ----香精香料,维生素C等100多种产品用此法生产
例2：
2.油相分离法 心材为水溶性物质。
3.复相乳液法 W/O/W， O/W/O
W/O/W
（二）囊心交换法
1.基本原理
----用 真正需要的心材替换先被包囊的 心材
2.适用于
大多数水溶液，高极性液， 低沸点液体,
结构与比例非常易变的混合型囊心物 （如
柠檬油）
3.操作步骤
第1步：非极性溶剂预微胶囊化 用复凝聚法，用明胶和阿拉伯胶作壁材；
（二）材
料
1．心材(囊心物质) ----微胶囊内部装载的物料
食品工业中心材举例： 生物活活性物 食用油脂 酒类 酶和微生物细胞 甜味剂，酸味剂，防腐剂 香精，精油 色素 ……
2．壁材(包囊物质) ----外部包囊的壁膜物料
（1）组成 有机和无机, 天然或合成的高分子材料 （2）壁材的选材原则 能与心材配伍但不发生化学反应； 满足安全卫生要求； 适当的渗透性、吸湿性、溶解性和稳定性等。
微胶囊技术及其应用
01微胶囊技术1.1 微胶囊技术的概念微胶囊是由聚合材料外壳包裹内容物的一种包容物或包装物，其内部装载的物质称为芯材，外部包裹的物质称为壁材。
微胶囊技术是指由高分子的聚合材料作为壁材，使其在芯材表面形成连续的薄膜，隔绝内容物，从而形成微胶囊的一种新型技术。
微胶囊技术可以将固态、液态或气态的物质进行包覆，尽可能的保留芯材物质的色、香、味、营养及活性，如今已在食品、医药、日用品、化学材料等领域得到了广泛的研究与应用。
1.2 微胶囊技术的特点特殊的芯材物质在经过微胶囊化处理后，其颜色、形态、体积、质量、溶解性以及贮藏性等都会发生一定的变化，在特定的条件下，芯材物质会被缓慢释放从而发挥作用。
微胶囊产品的粒径一般在1 滋m~1 000 滋m之间。
微胶囊的形状各异，主要有不规则型、简单型、多芯型、多壁型、填质颗粒型等；按功能特性区分，包括缓释型、压敏型、热敏型、光敏型、膨胀型、pH值敏感型等。
1.3 芯材和壁材的选择芯材大多是单一的某种物质，也可以是几种物质的混合物，常用作芯材的物质可大致分为精油、色素、油脂、菌种、酶、活性物质、营养成分等几类，具体的芯材物质如表1所示。
表1 制备微胶囊常用的芯材分类一般来说，芯材只有从微胶囊的囊壁中释放出来才会发挥其功效，释放速率分为瞬间释放和缓慢释放两种，释放速率易受到壁材厚度、孔洞大小、反应方式等多种因素影响；芯材本身的溶解度、扩散系数也会对释放速率产生影响，一般芯材的释放过程遵循零级或一级释放速率方程。
在饮料工业的生产加工中，色素类、活性物质类和营养成分类的芯材选用较多，微胶囊化的芯材物质添加到饮料中，提升了饮料的品质和价值，丰富了饮料的口感与风味。
壁材的选择对微胶囊应用的效果具有很大影响，如渗透性、溶解性、流动性等。
所用壁材应符合国家标准中食品添加剂的要求，同时具有良好的成膜性、溶解性、乳化性、干燥性、相容性，且黏度低、无毒、无刺激、可降解、来源广、成本低，不与芯材发生化学反应。
食品的微胶囊造粒技术
色素的微胶囊化
将色素包覆在微胶囊中，可以防止色 素在加工和储存过程中的降解，保持 食品颜色鲜艳。
营养强化剂的微胶囊化
维生素的微胶囊化
将维生素包覆在微胶囊中，可以保护维生素不被氧化，同时控制 其在食品中的释放速度，提高维生素的生物利用率。
矿物质的微胶囊化
将矿物质包覆在微胶囊中，可以提高矿物质的稳定性，使其在加工 和储存过程中不易损失，同时提高矿物质的生物利用率。
增加食品安全性
微胶囊技术可以掩盖食品中的不良味道或气味，提高食品的接受度， 同时还可以作为食品防腐剂的载体，延长食品的保质期。
降低生产成本
微胶囊技术可以提高生产效率，简化生产流程，降低生产成本。
微胶囊造粒技术的挑战
技术难度高
微胶囊造粒技术需要精确控制各种参数， 如颗粒大小、壁材选择、工艺条件等，
以达到最佳效果。
食品的微胶囊造粒技术
目录
• 引言 • 微胶囊造粒技术的原理 • 微胶囊造粒技术在食品工业中的应用 • 微胶囊造粒技术的优势与挑战 • 结论
01
引言
主题简介
微胶囊造粒技术是一种先进的食品加 工技术，通过将食品成分或活性物质 包裹在微小的胶囊中，以改善食品的 品质、口感、稳定性及延长保质期。
该技术广泛应用于食品、饮料、保健 品等领域，为消费者提供更加健康、 美味的食品选择。
微胶囊造粒技术的定义
01
微胶囊造粒技术是指通过物理或 化学手段，将一种或多种物质包 裹在微小的胶囊中，形成微小颗 粒的技术。
02
这些微胶囊通常由天然或合成的 高分子材料制成，直径通常在微 米级别，可以包含液体、固体或 气体。
微胶囊造粒技术在食品行业的应用
微胶囊造粒技术在食品行业中广泛应 用于改善食品的口感、品质和稳定性， 以及延长保质期。
第一章食品微胶囊技术1
和聚苯乙烯等；
(7)蜡与类脂物：石蜡、蜂蜡、硬脂酸和甘油酸酯等。
3.2、芯材 (囊心物质)
1) 芯材物质：单一的固体、液体或气体，也可以
是固液、液液、固固或气液混合体等。 2) 食品工业已经使用或试图使用的芯材
(1) 生物活性物质:膳食纤维、活性多糖、超氧化物歧化酶
(S0D)、硒化物和免疫球蛋白等；
空蒸发沉积法、静电结合法、多孔离心法。 水相分离法、油相分离法、囊心交换法、 2. 物理化学方法： 挤压法、锐孔法、粉末床法、熔化分散 法、复相乳液法。
3. 化学方法：界面聚合法、原位聚合法、
分子包囊法、辐射包囊法。
五、微胶囊的释放
方法：1、机械方法(如加压、揉破、毁形或摩擦)
2、加热下燃烧或融化方法 3、采用化学方法(如酶的作用、溶剂及水 的溶解、萃取等) 4、在心材中掺入膨胀剂或应用放电或磁 力的电磁方法。
三、微胶囊的功能与局限
功 能
1.改变物料的存在状态、物料的质量与体积 2.隔离物科间的相互作用，保护敏感性物料
3.掩盖不良风味、降低挥发性
4.控制释放 5.降低食品添加剂的毒理作用
微胶囊的局限
心材释放后残留的壁壳会引起一些问题
四、微胶囊造粒的步骤与分类
(一) 微胶囊造粒的步骤
(1) 将芯材分散入微胶囊化的介质中；
(2) 再将壁材放入该分散体系中；
(3) 通过某一种方法将壁材聚集、沉渍或包敷
在已分散的芯材周围；
(4) 这样形成的微胶囊膜壁在很多情况下是不稳
定的，尚需要用化学或物理的方法进行处理，
以达到一定的机械强度。
（二）微胶囊造粒 的分类
根据微胶囊造粒的原理不同，可将各种微胶囊技 术分成三大类：
22食品微胶囊技术
1958年 3月；静电复印(xerox)公司提出了制备含有液体显像调节剂的微胶囊 的专利申请。
1958年5月；NCR公司提出了利用微胶囊化制备热敏粘合剂的专利申请。
1958年6月：NCR公司提出了有关含油的聚苯乙烯微胶囊制备方法的专利申 请。该法中使用了单体，并应用了原位聚合反应的工艺。
1958年12月：厄普约翰(Upjohn)公司提出了近20个专利申请。它们均是有 关“乳液”的微胶囊化方法。在这些专利中，有的改进了NC R的凝聚方法， 应用了增稠剂；有的提出了在有机溶剂体系中的相分离方法；有的提出了明 胶微胶囊固化的方法……类似的一些方法。1963年，所有的这些专利全都转 让给了NCR公司。
微胶囊的不同结构图
微胶囊的分类
缓释型 压敏型 热敏型 光敏型 膨胀型
微胶囊的功能
1 粉末化 将不易加工贮存的气体、液体原料固体化,从而提高其溶解性、流动性 和贮藏稳定性,如粉末香精、粉末食用油脂、粉末乙醇等。例如:将液 体油脂作为心材,选择适当的壁材,运用微胶囊技术就可产生出固体粉 末油脂,非常方便地添加于各种食品原料中。有报导说,在国外,目前约 有数十种微胶囊产品的粉末油脂作为食品工业原料,应用于各类营养 保健食品或功能型食品。
❖ 阿拉伯胶由于含有约1 %左右具乳化性的蛋白质,能够乳化心材,而且溶解性 能好,因此在微胶囊技术中用途最为广泛,研究最多,它主要应用在风味料的 微胶囊化技术中,但阿拉伯胶的来源价格高且供应不稳定。
❖ 黄原胶是一种微生物多糖,虽然和海藻胶、瓜儿胶、卡拉胶一样不具乳化能 力,但它在溶液中粘度较大,利于改善乳状液的流变性,增加乳化体系的稳定 性,另外在体系固形物含量较低时添加适量的黄原胶,可以提高进料粘度,这 对于喷雾干燥过程中形成较大的雾滴十分有利,因此在体系中使用黄原胶有 利于微胶囊化工艺过程的实现,便于降低生产成本,黄原胶来源广,其价格与 其他胶质相比也不算贵,因此黄原胶是较为实用的一种微胶囊壁材辅料。
微胶囊加工技术
三、微胶囊化原理（微胶囊的制备方法）
（二） 物理化学法： 1. 水相分离法
1）基本过程
三、微胶囊化原理（微胶囊的制备方法）
（二） 物理化学法： 1. 水相分离法
2）具体方法：可分为单凝聚法和复凝聚法
① 单凝聚法：在溶有单一的高分子包囊材料的水溶液 中，加入油溶性囊心，使之分散，再加入强亲水性 电解质（如硫酸钠、硫酸铵等）或非电解质（如乙 醇、丙酮等）凝聚剂，使水与其结合，导致高分子 包囊材料溶解度降低凝聚出来，形成微胶囊。 注：若选择适当的温度、pH值、盐或溶剂等条件，任何 聚合物的水溶液都能发生单凝聚。 若凝聚剂使用醇，则要求囊心既不溶于水，也不溶于醇
其控制释放的类型：可基于一种或几种机制，概括起来可分 为两类：缓慢释放和瞬间释放。 1） 缓释MCS：其壁材大多具有半透性，心材可通过溶解、 渗透、扩散、生物降解等过程，不断缓慢的透过壁膜而释 放到环境中。 2） 瞬间释放（爆释）：通过各种物理、化学或生化（酶反 应）等方法使囊壁破裂，使心材迅速释放到环境中。 ① 压敏型MCS：如压敏复写纸 ② 热敏型：如烘烤到最后使甜味剂释放可避免形成焦糖物质 ③ pH敏感性：如肠溶型MCS在胃酸性环境中几乎不释放 ④ 膨胀型：壁材为高气密性物质，心材为易挥发低沸物，当 温度升到高于其沸点而蒸发使其膨胀。
三、微胶囊化原理（微胶囊的制备方法）
1. 界面聚合法： 1） 基本过程：
① 在反应前，先将两种单体分别溶于水相或有机溶剂相
（或称油相）；然后根据心材的溶解性选择水相与有机 相的相对比例，数量较少的作为分散相，较多的作为连 续相，囊心溶解在分散相中。
② 把两种不相混容的液体混入乳化剂后混合以形成水包油
① 形成液滴。
② 聚合物交联：囊膜表面聚合物通过交联形成共价键，
微胶囊化技术
体肠道才能发挥生理功能，而其对 营养条件要求高、对氧极为敏感、对低pH值的抵抗力差以及 胃酸的杀菌作用等使得产品中绝大多数活菌被杀死。采用微 胶囊技术可以保护双歧杆菌以抵抗不利的环境，现采用双层 包裹法，用棕榈油作内层壁材将双歧杆菌包裹起来，再用大 分子明胶溶液包裹制成双层微囊，活菌数高、保存性好，可 到达人体肠道，发挥相应的生理功能，真正起到有益于 健康的作用。
5、膨松剂
利用微胶囊技术对膨松剂进行包埋，可有效地控制气体 的产气速度。
6、抗氧化剂
不饱和脂肪酸易于氧化变质，在食品工业中常用油溶性
天然VE作为抗氧化剂，其氧化产物可以与抗坏血酸反应重新 生成VE。但其氧化产物存在于油相中很难与水相中的抗坏血
酸盐反应。最近研究用脂质体包埋抗氧化剂如VE形成稳定的
微囊系统，VE被包裹在脂质体壁内，而抗坏血酸盐被亲水相 捕获。微胶囊加到亲水相中，并聚集在水油界面，因此，抗 氧化剂就集中在氧化反应发生的地方，也避免了与其它食品 组分的反应。
10、其它微囊化产品
一些营养强化剂、色素、维生素、矿物质、多肽、风 味剂等不稳定的成分都可以采用微胶囊技术增加其稳定性， 拓展其应用范围。
微胶囊化技术是21世纪重点研究开发的高新技术之一， 应用于食品工业上极大的推动了其由低级产业向高级产业的 转变。今后，微胶囊化技术以及理论研究还需进一步深入；
二、微胶囊化基本步骤
首先将心材分散成细粒，然后再用微胶囊的壁材包裹。
如图所示：(a)将已细化的心材分散入微胶囊化的介质中。(b)再将 壁材加入该分散体系中。(c)通过某一种方法，将壁材聚集，沉积或 包裹在已分散的心材周围。(d)在很多实例中，经(c)形成微胶囊的 壁膜是不稳定的，尚需用化学方法或物理方法处理以使其达到一定
5、膨松剂
利用微胶囊技术对膨松剂进行包埋，可有效地控制气体 的产气速度。
6、抗氧化剂
不饱和脂肪酸易于氧化变质，在食品工业中常用油溶性
天然VE作为抗氧化剂，其氧化产物可以与抗坏血酸反应重新 生成VE。但其氧化产物存在于油相中很难与水相中的抗坏血
酸盐反应。最近研究用脂质体包埋抗氧化剂如VE形成稳定的
微囊系统，VE被包裹在脂质体壁内，而抗坏血酸盐被亲水相 捕获。微胶囊加到亲水相中，并聚集在水油界面，因此，抗 氧化剂就集中在氧化反应发生的地方，也避免了与其它食品 组分的反应。
10、其它微囊化产品
一些营养强化剂、色素、维生素、矿物质、多肽、风 味剂等不稳定的成分都可以采用微胶囊技术增加其稳定性， 拓展其应用范围。
微胶囊化技术是21世纪重点研究开发的高新技术之一， 应用于食品工业上极大的推动了其由低级产业向高级产业的 转变。今后，微胶囊化技术以及理论研究还需进一步深入；
二、微胶囊化基本步骤
首先将心材分散成细粒，然后再用微胶囊的壁材包裹。
如图所示：(a)将已细化的心材分散入微胶囊化的介质中。(b)再将 壁材加入该分散体系中。(c)通过某一种方法，将壁材聚集，沉积或 包裹在已分散的心材周围。(d)在很多实例中，经(c)形成微胶囊的 壁膜是不稳定的，尚需用化学方法或物理方法处理以使其达到一定
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第 2章
食品微胶囊技术
微胶囊技术概述 微胶囊心材、壁材及辅材ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ微胶囊的制备方法 微胶囊技术在食品工业中的应用及展望
微胶囊技术的发展
• 该技术出现于 20 世纪 30 年代，最先主要应 用于医药工业。
• 最先申请专利的是 1936 年美国大西洋海 岸渔业公司提出的用石 蜡制作鱼肝油明胶囊。
微胶囊技术大规模应用于食品工业始于20世纪
特点 无毒、稳定、成膜性好
毒性小，粘度大，成盐后溶解 度增加，但易水解，不耐高温， 需临时配制 成膜性好、化学稳定性好
无机材料
壁材要求
1. 具有乳化性、成膜性、分散性、稳定性等 2. 具有一定的强度和力学性能，能将心材密封在起结 构内，与外界环境隔绝； 3. 能在适当条件下溶解并释放心材； 4. 不会与心材发生反应； 5. 具有良好的操作性； 6. 经济性。
•
壁材浓度大,包埋的效果就好,形成的外胶囊就厚.为此要求使用的 壁材是高浓度低粘度的。 阿拉伯胶就是典型的“高浓低粘”产品,性质稳定、无毒、成膜 性好,是最常用的天然包囊材料之一。 且由于其主要由钙盐、镁盐和钾盐以及糖苷酸组成,与其他天然
•
•
胶相比,在水中的溶解度最大,在25OC时,它的浓度可达37%。
•
一般常与明胶、海藻酸盐、壳聚糖等其他包囊材料混合使用,以 起促进提高之效。
80年代中期,它在开发新产品,更新传统工艺和提高 产品质量等方面正发挥着越来越重要的作用。
•
例如微胶囊化的香精香料在美国市场上已占食品香 料销量的50%以上; 美国、日本的胶囊化酸味剂已广泛使用于布丁粉、 馅饼、点心粉及固体饮料等多种方便食品中。
•
• 我国在 20 世纪 80 代中期引进了这一概念，到目前 已得到了很大的发展。
④ 防腐剂：山梨酸和苯甲酸钠等；
⑤ 酶制剂：蛋白酶、淀粉酶和果胶酶等； ⑥ 香精香油：桔子香精、柠檬香精、薄荷油和冬青油等；
⑦ 微生物细胞：乳酸菌、黑曲霉和酵母等；
⑧ 酸味剂：柠檬酸、苹果酸、酒石酸、乳酸、醋酸和磷酸 等；
⑨ 酒类：白酒、葡萄酒和乙醇浸出液等；
⑩ 其他：焦糖色素和酱油等。
壁 材
• 1. 2. 3. 4. 可选用多种无机或 有机材料， 尤其是高分子材料最为常用。 比如： 蛋白质类、 植物胶类、 纤维素类、 缩聚物类、 5. 6. 7. 8. 9. 共聚物类、 均聚物类、 疗效聚合物类、 蜡类、 金属等无机材料等。
微胶囊技术的作用
具有独特的功能特点，大体有：
(1)改变物料的状态、质量、体积和性能；
(2)控制心材释放 (3)保护敏感成分，增强稳定性 (4)隔离组分，降低对健康的危害，减少毒副作用 (5)降低或掩盖不良味道，降低挥发性；
改变物料的状态、质量、体积和性能：
• 将液态物质改制成固态剂型 • 改变物质密度 （空心胶囊） • 改善流动性 • 可压性 • 分散性
类别 天然高分子 材料 半合成高分 子材料 全合成高分 子材料
壁材 明胶、阿拉伯胶、虫胶、紫胶、 淀粉、糊精、蜡、松脂、海藻酸 钠、玉米朊 羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙 基纤维素 聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、 聚醚、聚脲、聚乙二醇、聚乙烯 醇、聚酰胺、聚丙烯酰胺、聚氨 酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯 吡咯烷酮、环氧树脂、聚硅氧烷 铜、镍、银、铝、硅酸盐、玻璃、 陶瓷
微胶囊心材、壁材及辅材
• 微胶囊内部装载的物料称为心材（或囊心物质）， 外部包囊的壁膜称为壁材（或称为包囊材料）。 微胶囊造粒（微胶囊化）的基本原理是，针对不 同的心材和用途，选用一种或几种复合壁材进行 包覆。一般而言，油溶性心材应采用水溶性壁材， 而水溶性心材必须采用油溶性壁材。
心 材
心材可以是单一的固体、液体或气体物质，也可以
基本概念与原理
• 利用天然或合成高分子等成膜材料包埋固体、液体或气体，形成
具有半透性或密封的微小粒子的技术，来保护囊心物质免受不利
环境因素如光线、氧气等影响，以此来提高产品的稳定性和货架 期，扩展囊心的应用范围，并控制释放的一种技术。 • 此外，有些物料经微胶囊化后可掩盖自身的异味，或由原先不易 加工的气体、液体转化成为较稳定的固体形式，从而大大地防止 或延缓了产品劣变的发生。
控制释放
• 通过选择不同囊材组合和配比，使囊 心物在适当条件下缓慢或立即释放 • 该性质已在医药、农业和化肥行业、 食品工业里得到广泛应用。
改善稳定性,保护敏感成分免受环境影响
• 有些物质很容易受氧气、温度、水分、 紫外线等各种因素影响，通过微胶囊 化，使囊心物与外界环境相隔离。
降低对健康危害，减少毒副作用 • 如硫酸亚铁,阿司匹林等药物包裹后，可通 过控制释放速度来减轻对肠胃副作用。 • 对于制药工业来说，可采用微胶囊技术制 造靶制剂，达到定向释放效果。
是固液、液液、固固或气液等物质的混合体。在食
品工业中，“气体”心材通常是指香精、香料之类
的易挥发性的配料或添加剂。由于心材的选择具有
一定的灵活性，因此根据具体要求可以设计出某些 特殊用途的微胶囊产品。
针对食品工业，已经使用的心材有：
① 生物活性物质：膳食纤维、活性多糖、超氧化物歧化酶 （SOD）、免疫球蛋白等； ② 氨基酸：赖氨酸、精氨酸和组氨酸等； ③ 维生素：维生素A、B1、B2、C和E等；
屏蔽味道和气味
• 微胶囊化可用于掩饰某些化合物令人 不愉快的味道
• 如 β-环状糊精经常用于一些饮料中有 异味特殊因子的包裹。
减少复方制剂配伍禁忌
• 对于原料中相拮抗的物质，采用微胶 囊化隔离各成分，阻止活性成分之间 化学反应，故能保持其有效成分稳定 性。
四.微胶囊化技术的特点
• 微胶囊化技术是将被包埋物作为芯材， 外面聚合物为壁壳的微容器或包装体。 • 微胶囊的大小为 : 5～200μｍ • 囊壁的厚度一般在: 0.2~9μｍ
基本概念与原理
• 微胶囊颗粒的大小一般都在 5~ 200µm 范围内，在某些应用中，
这个范围可以扩大到 0.25 ~ 1000 µm 。当胶囊粒子小于 5µm时， 因布朗运动加剧而很难收集。而当粒度超过 300µm时，其表面
静电摩擦系数会突然减少，从而失去微胶囊的作用。微胶囊的壁
厚度通常在0.2~ 10µm 范围内。
食品微胶囊技术
微胶囊技术概述 微胶囊心材、壁材及辅材ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ微胶囊的制备方法 微胶囊技术在食品工业中的应用及展望
微胶囊技术的发展
• 该技术出现于 20 世纪 30 年代，最先主要应 用于医药工业。
• 最先申请专利的是 1936 年美国大西洋海 岸渔业公司提出的用石 蜡制作鱼肝油明胶囊。
微胶囊技术大规模应用于食品工业始于20世纪
特点 无毒、稳定、成膜性好
毒性小，粘度大，成盐后溶解 度增加，但易水解，不耐高温， 需临时配制 成膜性好、化学稳定性好
无机材料
壁材要求
1. 具有乳化性、成膜性、分散性、稳定性等 2. 具有一定的强度和力学性能，能将心材密封在起结 构内，与外界环境隔绝； 3. 能在适当条件下溶解并释放心材； 4. 不会与心材发生反应； 5. 具有良好的操作性； 6. 经济性。
•
壁材浓度大,包埋的效果就好,形成的外胶囊就厚.为此要求使用的 壁材是高浓度低粘度的。 阿拉伯胶就是典型的“高浓低粘”产品,性质稳定、无毒、成膜 性好,是最常用的天然包囊材料之一。 且由于其主要由钙盐、镁盐和钾盐以及糖苷酸组成,与其他天然
•
•
胶相比,在水中的溶解度最大,在25OC时,它的浓度可达37%。
•
一般常与明胶、海藻酸盐、壳聚糖等其他包囊材料混合使用,以 起促进提高之效。
80年代中期,它在开发新产品,更新传统工艺和提高 产品质量等方面正发挥着越来越重要的作用。
•
例如微胶囊化的香精香料在美国市场上已占食品香 料销量的50%以上; 美国、日本的胶囊化酸味剂已广泛使用于布丁粉、 馅饼、点心粉及固体饮料等多种方便食品中。
•
• 我国在 20 世纪 80 代中期引进了这一概念，到目前 已得到了很大的发展。
④ 防腐剂：山梨酸和苯甲酸钠等；
⑤ 酶制剂：蛋白酶、淀粉酶和果胶酶等； ⑥ 香精香油：桔子香精、柠檬香精、薄荷油和冬青油等；
⑦ 微生物细胞：乳酸菌、黑曲霉和酵母等；
⑧ 酸味剂：柠檬酸、苹果酸、酒石酸、乳酸、醋酸和磷酸 等；
⑨ 酒类：白酒、葡萄酒和乙醇浸出液等；
⑩ 其他：焦糖色素和酱油等。
壁 材
• 1. 2. 3. 4. 可选用多种无机或 有机材料， 尤其是高分子材料最为常用。 比如： 蛋白质类、 植物胶类、 纤维素类、 缩聚物类、 5. 6. 7. 8. 9. 共聚物类、 均聚物类、 疗效聚合物类、 蜡类、 金属等无机材料等。
微胶囊技术的作用
具有独特的功能特点，大体有：
(1)改变物料的状态、质量、体积和性能；
(2)控制心材释放 (3)保护敏感成分，增强稳定性 (4)隔离组分，降低对健康的危害，减少毒副作用 (5)降低或掩盖不良味道，降低挥发性；
改变物料的状态、质量、体积和性能：
• 将液态物质改制成固态剂型 • 改变物质密度 （空心胶囊） • 改善流动性 • 可压性 • 分散性
类别 天然高分子 材料 半合成高分 子材料 全合成高分 子材料
壁材 明胶、阿拉伯胶、虫胶、紫胶、 淀粉、糊精、蜡、松脂、海藻酸 钠、玉米朊 羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙 基纤维素 聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、 聚醚、聚脲、聚乙二醇、聚乙烯 醇、聚酰胺、聚丙烯酰胺、聚氨 酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯 吡咯烷酮、环氧树脂、聚硅氧烷 铜、镍、银、铝、硅酸盐、玻璃、 陶瓷
微胶囊心材、壁材及辅材
• 微胶囊内部装载的物料称为心材（或囊心物质）， 外部包囊的壁膜称为壁材（或称为包囊材料）。 微胶囊造粒（微胶囊化）的基本原理是，针对不 同的心材和用途，选用一种或几种复合壁材进行 包覆。一般而言，油溶性心材应采用水溶性壁材， 而水溶性心材必须采用油溶性壁材。
心 材
心材可以是单一的固体、液体或气体物质，也可以
基本概念与原理
• 利用天然或合成高分子等成膜材料包埋固体、液体或气体，形成
具有半透性或密封的微小粒子的技术，来保护囊心物质免受不利
环境因素如光线、氧气等影响，以此来提高产品的稳定性和货架 期，扩展囊心的应用范围，并控制释放的一种技术。 • 此外，有些物料经微胶囊化后可掩盖自身的异味，或由原先不易 加工的气体、液体转化成为较稳定的固体形式，从而大大地防止 或延缓了产品劣变的发生。
控制释放
• 通过选择不同囊材组合和配比，使囊 心物在适当条件下缓慢或立即释放 • 该性质已在医药、农业和化肥行业、 食品工业里得到广泛应用。
改善稳定性,保护敏感成分免受环境影响
• 有些物质很容易受氧气、温度、水分、 紫外线等各种因素影响，通过微胶囊 化，使囊心物与外界环境相隔离。
降低对健康危害，减少毒副作用 • 如硫酸亚铁,阿司匹林等药物包裹后，可通 过控制释放速度来减轻对肠胃副作用。 • 对于制药工业来说，可采用微胶囊技术制 造靶制剂，达到定向释放效果。
是固液、液液、固固或气液等物质的混合体。在食
品工业中，“气体”心材通常是指香精、香料之类
的易挥发性的配料或添加剂。由于心材的选择具有
一定的灵活性，因此根据具体要求可以设计出某些 特殊用途的微胶囊产品。
针对食品工业，已经使用的心材有：
① 生物活性物质：膳食纤维、活性多糖、超氧化物歧化酶 （SOD）、免疫球蛋白等； ② 氨基酸：赖氨酸、精氨酸和组氨酸等； ③ 维生素：维生素A、B1、B2、C和E等；
屏蔽味道和气味
• 微胶囊化可用于掩饰某些化合物令人 不愉快的味道
• 如 β-环状糊精经常用于一些饮料中有 异味特殊因子的包裹。
减少复方制剂配伍禁忌
• 对于原料中相拮抗的物质，采用微胶 囊化隔离各成分，阻止活性成分之间 化学反应，故能保持其有效成分稳定 性。
四.微胶囊化技术的特点
• 微胶囊化技术是将被包埋物作为芯材， 外面聚合物为壁壳的微容器或包装体。 • 微胶囊的大小为 : 5～200μｍ • 囊壁的厚度一般在: 0.2~9μｍ
基本概念与原理
• 微胶囊颗粒的大小一般都在 5~ 200µm 范围内，在某些应用中，
这个范围可以扩大到 0.25 ~ 1000 µm 。当胶囊粒子小于 5µm时， 因布朗运动加剧而很难收集。而当粒度超过 300µm时，其表面
静电摩擦系数会突然减少，从而失去微胶囊的作用。微胶囊的壁
厚度通常在0.2~ 10µm 范围内。