專利名稱：一種耐受水分食品微膠囊的生產方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種耐受水分食品微膠囊的生產方法，屬于食品加工技術領域。
背景技術：
微膠囊是一種能包埋和保護某些物質的具有聚合物壁殼的半透性或密封的微型“容器”或“包裝物”。通過特殊的方法，利用天然或合成的高分子材料包覆固體、液體甚至是氣體物質，制成有囊壁的微型膠囊以及保留或截留其它物質的微粒，從而達到保護、控釋等效果，這一過程稱為微膠囊化，實現(xiàn)微膠囊化過程的技術稱為微膠囊技術。微膠囊化時，被包覆、保護或控制釋放的物質通常稱為微膠囊的囊芯或芯材、核或填充物；用來包覆、保護或控制釋放芯材的成囊物質稱為微膠囊的囊壁或壁材、囊殼。壁材是構成微膠囊外殼的材料，也有的稱為包衣或包材。
目前微膠囊技術在國外發(fā)展迅速，美國對它的研究一直處于領先地位。微膠囊技術作為食品加工中的一種新方法在歐美已較普及，在美國約有60％的食品采用這種技術。日本在20世紀60～70年代也逐步趕了上來，在日本每年申報的有關微膠囊技術方面的專利就達上百件。我國的研究起步較晚，但發(fā)展較快。近年來食品微膠囊技術日益受到關注，在很多食品的加工中得到廣泛應用，這主要是因為食品組分經過微膠囊化后具有重要的意義，具體表現(xiàn)為幾個方面首先，是改變物料的存在狀態(tài)、質量和體積。在食品工業(yè)中應用最早、最廣泛的微膠囊功能是物料形態(tài)的改變，即把液態(tài)原料固體化，變成微細、具流動性的粉末，除便于使用、運輸、保存外，它還能簡化食品生產工藝和開發(fā)出新型產品，芯材經膠囊化后，其質量有所增加，也可制成含有空氣或空心膠囊而使其體積增加。
其次，是保護敏感性成分。微膠囊化可使芯材免受外界不良因素如光、氧氣、溫度、濕度、pH的影響，以保護食品成分原有的特性，提高其在加工時的穩(wěn)定性并延長產品的貨架壽命。許多食品組分制成微膠囊產品后，由于有壁材的保護，能夠防止其氧化，避免或降低紫外線、溫度和濕度等方面的影響，確保營養(yǎng)成分不損失，特殊功能不喪失。如許多維生素、高度不飽和的油脂(如DHA、EPA)等材料很易氧化而失去功能，生產中又要求這些成分在食品中高度分散于易被氧化的環(huán)境中，微膠囊化就是解決這一矛盾的最好方法。香精香料等風味物質容易揮發(fā)，特別是受熱揮發(fā)損失，經微膠囊化后可抑制揮發(fā)、延長其風味滯留期、減少其在加工、保存時的損失，降低了成本。
第三，微膠囊可以控制芯材的釋放?？刂菩静尼尫潘俣?，是微膠囊技術應用最廣泛的功能之一。特別在醫(yī)藥、化肥工業(yè)中應用最廣。食品工業(yè)有效成分需要控制釋放的例子也很多。如日本有微膠囊化乙醇保鮮劑，在密封包裝中緩緩釋放乙醇蒸汽以防止霉菌。
第四，隔離組分。運用微膠囊技術，將可能相互反應的組分分別制成微膠囊產品，使它們穩(wěn)定在一個物系中，各種有效成份有序地釋放，分別在相應時刻發(fā)生作用，以提高和增進食品的風味和營養(yǎng)。
第五，掩蔽不良風味和色澤。有些食品組分，因帶異味或色澤而影響被添加食品的品質。如果將其膠囊化，可掩蓋其不良風味、色澤，改變其在食品加工中的使用性。某些營養(yǎng)物質具有令人不愉快的氣味或滋味，這些味道可以用微膠囊技術加以掩蔽，這種微膠囊產品在口腔里不溶化，而在消化道中才溶解，釋放出內容物，發(fā)揮營養(yǎng)作用。如魚肝油、魚油、大蒜油等營養(yǎng)油脂含有令人不愉快的風味(如魚腥味、辛辣味等)，很大程度上限制了它們的應用和推廣，將將這些油脂分別制成微膠囊后，既保護了營養(yǎng)成分，又掩蔽了不良風味，擴大了應用范圍。
第六，降低食品添加劑的添加量和毒副作用。由于微膠囊化能提高許多敏感性食品添加劑的穩(wěn)定性，并且可控制釋放，因此可以降低其添加量和毒副作用。如硫酸亞鐵包囊后，可通過控制釋放速度以減輕對腸胃副作用。香精微膠囊化后，由于可降低加工和保存過程的揮發(fā)損失，從而可減少食品中添加量。
微膠囊的制備方法可以分為化學法、物理化學法和物理法?；瘜W法如界面聚合法、原位聚合法；物理化學法主要包括相分離法、干燥浴法、熔化分散法與冷凝法、粉末床法、銳孔-凝固浴法；物理法包括空氣懸浮包衣法、噴霧干燥法、擠壓法、超分子包合物形成法、空氣蒸發(fā)沉積法、靜電結合法等。食品工業(yè)中應用的方法主要有噴霧干燥法、空氣懸浮包衣法、擠壓法、超分子包合物形成、相分離法、銳孔-凝固浴法等，其中應用較多的是噴霧干燥法、擠壓法、超分子包合物形成法。但研究最多和商業(yè)化生產應用最多的主要是噴霧干燥微膠囊化。
噴霧干燥法制備微膠囊的原理是將微細化芯材穩(wěn)定地乳化分散于包囊材料的溶液中形成乳化分散液，然后通過霧化裝置將此乳化分散液在干燥的熱氣流中霧化成微細液滴，溶解壁材的溶劑受熱迅速蒸發(fā)，從而使包覆在微細化芯材周圍的壁材形成一種具有篩分作用的網狀膜結構，分子較大的芯材被包留在形成的囊膜內，而壁材中的水或其它溶劑等小分子物質因熱蒸發(fā)而透過“網孔”順利移出，使膜進一步干燥固化，得到干燥的粉粒狀微膠囊。
目前，食品微膠囊化采用的壁材，特別是噴霧干燥微膠囊化壁材，絕大部分都是水溶性的，因此制備的微膠囊當遇到水分就會溶解，失去固態(tài)囊壁的保護作用。英國Manchester附近的Newton-Le-Willows流體科技的生物科技公司認為許多現(xiàn)存的微膠囊化技術存在弊端，水溶性使微膠囊在水環(huán)境不能保持原狀，而且沒有足夠強度耐受高溫和高壓。為此，研究了用釀造工業(yè)廣泛使用酵母(啤酒酵母Saccharomyces cerevisial)細胞來微膠囊化風味物質，這種技術被稱為MICAP(Microencapsulated Ingredients to Create Amazing Products)微膠囊技術，制備的微膠囊產品具有耐受水分以及耐受劇烈剪切、高溫、蒸發(fā)、煮沸和擠壓膨化等苛刻的加工處理，該公司采用該技術包埋風味物質，提高耐熱性能。英國Wigan流體技術公司也開發(fā)這種MICAP的微膠囊技術包埋風味物質，使其能包含70％的香料，而傳統(tǒng)僅30-40％，而且使得食品中的香料使用量可減少75％。世界最大的微膠囊香精生產公司—瑞士芬美意香料有限公司(Firmenich)，已得到許可使用該公司的技術生產微膠囊香精，從而完善現(xiàn)有的Durarome和Flexarome微膠囊技術。2003年初英國天宇制藥公司(Skyepharma Plc.)也投資該項技術用于藥物的控制釋放。日本已將該技術用于油脂，被包埋的油脂十分穩(wěn)定，不會氧化，也不會泄漏，而消化吸收性與未經包埋的油脂相同，優(yōu)于用其他微膠囊材料，如蛋白質、蠟等。不過，這種耐水、耐高溫、耐剪切微膠囊產品的MICAP新型微膠囊技術需要對酵母進行特殊的培養(yǎng)和處理，芯材需要預先溶解在有機溶劑中，還要通過離心分離未包埋的芯材，操作技術復雜、芯材利用率低、產品成本高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是提供一種囊壁遇到水份不會溶解的，能耐受水分的食品微膠囊生產方法，從而可以使微膠囊有效包埋保護對水、光、熱、氧等敏感的芯材，也能提高微膠囊的抗剪切作用以及避免酸堿、金屬離子等對芯材的影響。
本發(fā)明的技術構思是，以食用脂類或能溶于其中的食用組分為芯材，以食用蛋白為主要壁材，經過物理、化學或生物方法的固化后，噴霧干燥制備耐受水分的食品微膠囊。
本發(fā)明的技術解決方案，是一種耐受水分食品微膠囊的生產方法，其步驟是(1)以糧谷豆類蛋白、乳蛋白、雞蛋蛋白、明膠蛋白等食用蛋白中的一種或幾種為主要壁材，以葡萄糖、蔗糖、乳糖、麥芽糖、淀粉糖漿、變性淀粉等食用碳水化合物中的一種或幾種為輔助壁材，輔助壁材占壁材質量百分比為0～90％；以各種功能油脂、油溶性維生素、香辛料精油、油溶香精等食用脂類或能溶于其中的食用組分為芯材；(2)各種壁材粉碎到80目以上，混合均勻，然后在攪拌情況下，緩緩加入芯材(芯材占微膠囊質量百分比為0.5～60％)，攪拌混合均勻后，將形成的芯材/壁材團粒狀混合物在攪拌下均勻分散在水中，壁材充分水化后，經過均質機20～40MPa下均質2～4次，得到穩(wěn)定的乳狀液，完成微膠囊包埋過程；(3)采用高溫熱處理、醛類交聯(lián)、酶法交流等物理、化學或生物的方法固化壁材蛋白，使微膠囊囊壁不溶于水，在水中呈固態(tài)或半固態(tài)囊膜包覆芯材；(4)固化液采用噴霧干燥變成自由流散的固態(tài)粉末，噴霧干燥進風溫度150℃～200℃，出風溫度90℃～120℃。
上述物理方法固化壁材蛋白是通過高溫熱處理蛋白變得不溶于水；化學方法固化壁材蛋白是通過醛類交聯(lián)變性處理蛋白變得不溶于水；生物方法固化壁材蛋白是通過酶交聯(lián)變性處理蛋白變得不溶于水；可以是一種或幾種固化方法同時使用。
上述高溫熱處理溫度在80℃以上；醛類為甲醛或戊二醛；酶為谷氨酰氨轉氨酶。
本發(fā)明的有益效果是，以食用蛋白為主要壁材，經過物理、化學或生物方法的固化后，噴霧干燥制備得到囊壁不溶于水的食品微膠囊，提高微膠囊對食品加工中苛刻條件的耐受性，使被包埋的芯材能更為安全、有效、方便地在食品中應用。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
實施列1(1)以乳蛋白15份、明膠蛋白5份、麥芽糊精80份混合均勻作為壁材；(2)將魚油20份在攪拌情況下緩緩加入到80份壁材中，混合均勻后，將形成的混合物在攪拌下均勻分散在250份水中，壁材充分水化溶解后，真空脫氣，過均質機40MPa下均質3次，得到穩(wěn)定的乳狀液；(3)在乳狀液中滴加1份戊二醛，調pH9左右，繼續(xù)攪拌30分鐘，緩慢升溫50℃時固化完成；(4)固化囊液采用高速離心噴霧干燥變成自由流散的固態(tài)粉末，噴霧干燥進風溫度180℃，出風溫度92℃。
實施列2(1)以乳蛋白20份、變性淀粉20份、麥芽糊精60份混合均勻作為壁材；(2)將油狀維生素E40份在攪拌情況下緩緩加入到60份壁材中，混合均勻后，將形成的混合物在攪拌下均勻分散在300份水中，壁材充分水化溶解后，真空脫氣，過均質機40MPa下均質3次，得到穩(wěn)定的乳狀液；(3)在乳狀液添加0.2％的谷氨酰胺轉胺酶，調pH5～8，繼續(xù)攪拌30分鐘，緩慢升溫50℃時，保溫10min，固化完成，然后升溫至80℃滅酶6min；(4)固化囊液采用高速離心噴霧干燥變成自由流散的固態(tài)粉末，噴霧干燥進風溫度180℃，出風溫度92℃。
實施列3(1)以蛋清蛋白30份、蔗糖10份、麥芽糊精60份混合均勻作為壁材；
(2)將香辛料精油5份在攪拌情況下緩緩加入到95份壁材中，混合均勻后，將形成的混合物在攪拌下均勻分散在300份水中，壁材充分水化溶解后，真空脫氣，過均質機40MPa下均質3次，得到穩(wěn)定的乳狀液；(3)在連續(xù)攪拌下，緩緩加熱至90℃，保溫15min，固化完成；(4)固化囊液采用高速離心噴霧干燥變成自由流散的固態(tài)粉末，噴霧干燥進風溫度180℃，出風溫度92℃。
權利要求
1.一種耐受水分食品微膠囊的生產方法，其特征在于(1)以具有優(yōu)良親油親水和溶解性能的食用蛋白為主要壁材，以食用碳水化合物為輔助壁材，輔助壁材占壁材質量百分比為0～90％；(2)微膠囊包埋過程各種壁材粉碎到80目以上，混合均勻；在攪拌的情況下，緩慢加入芯材，芯材占微膠囊質量百分比為0.5～60％，攪拌混合均勻；將形成的芯材/壁材團粒狀混合物在攪拌下均勻分散在水中；壁材充分水化后，經過均質機20～40MPa下均質2～4次，得到穩(wěn)定的乳狀液，完成微膠囊包埋過程；(3)采用物理、化學或生物的方法固化壁材蛋白，使微膠囊囊壁不溶于水，在水中呈固態(tài)或半固態(tài)囊膜包覆芯材；(4)固化囊液采用噴霧干燥變成自由流散的固態(tài)粉末，噴霧干燥進風溫度150℃～200℃，出風溫度90℃～120℃。
2.根據(jù)權利要求1所述的耐受水分食品微膠囊的生產方法，其特征在于所述的主要壁材是糧谷豆類蛋白、乳蛋白、雞蛋蛋白、明膠蛋白，如大豆蛋白、酪蛋白、雞蛋清蛋白、明膠蛋白，可以是其中的一種或幾種蛋白配合。
3.根據(jù)權利要求1所述的耐受水分食品微膠囊的生產方法，其特征在于上述物理方法固化壁材蛋白是通過高溫熱處理蛋白變得不溶于水；化學方法固化壁材蛋白是通過醛類交聯(lián)變性處理蛋白變得不溶于水；生物方法固化壁材蛋白是通過酶交聯(lián)變性處理蛋白變得不溶于水；可以是一種或幾種固化方法同時使用。
4.根據(jù)權利要求3所述的耐受水分食品微膠囊的生產方法，其特征在于高溫熱處理溫度在80℃以上；醛類為甲醛或戊二醛；酶為谷氨酰氨轉氨酶。
5.根據(jù)權利要求1所述的耐受水分食品微膠囊的生產方法，其特征在于所述的芯材包括食用脂類或能溶于其中的食用組分，如各種功能油脂、油溶性維生素、香辛料精油、油溶香精。
6.根據(jù)權利要求1所述的耐受水分食品微膠囊的生產方法，其特征在于所述的輔助壁材是葡萄糖、蔗糖、乳糖、麥芽糖、淀粉糖漿、變性淀粉中的一種或幾種。
全文摘要
一種耐受水分食品微膠囊的生產方法，本發(fā)明以食用脂類或能溶于其中的食用組分為芯材，以食用蛋白為主要壁材，經過物理、化學或生物方法的固化后，噴霧干燥得到顆粒大小均勻、能自由流散的固態(tài)粉末狀食品微膠囊，本發(fā)明食品微膠囊最大的特點是能迅速分散，并穩(wěn)定懸浮于水中，但微膠囊不溶于水，能耐受水分的溶解作用，適合于對光、熱、氧，特別是對水分敏感的食品組分的微膠囊化保護。
文檔編號A23L1/30GK101057636SQ20071002799
公開日2007年10月24日 申請日期2007年5月14日 優(yōu)先權日2007年5月14日
發(fā)明者吳克剛, 柴向華 申請人:廣東工業(yè)大學