微膠囊化粉末油脂制品的技術研究

1、EREALS AND OILS PROCESSING技術 ·油脂工程 >>>微膠囊化粉末油脂制品的技術研究王寶琴 1徐澤平 2(1. 濱州學院生命科學系 2. 山東仁和生物有限公司 【 摘要 】 利用微膠囊化技術 , 將植物或微生物油脂制成的粉末油脂具有油脂不易氧化 、 性質穩(wěn)定 、 易運輸和儲存 、 應用廣泛等優(yōu)點 , 在食品 、 醫(yī)藥 、 化妝品等領域倍受青睞 。 本文就微膠囊化技術 , 微膠囊粉末油脂的特點 , 制備的材料 、 制備方法和工藝 , 微膠囊粉末油脂質量指標和應用領域等方面做一綜述 ?！?關鍵詞 】 微膠囊 ; 粉末油脂 ; 制備工藝 ; 質量標準

2、中圖分類號 :TS 225.1文獻標識碼 :A 文章編號 :1673-7199(2010 07-0008-04微 膠 囊 (microencapsulation是 將 需 要 包 被 的 物 質 包裹在微小封閉膠囊內 , 直徑一般為 5500m 。 微膠 囊可簡單地看作由芯材和壁材組成 , 能夠儲存微細狀 態(tài) 的 物 質 , 具 有 改 善 和 提 高 物 質 表 觀 及 其 性 質 能 力 。 微膠囊化技術就是將固體 、 液體或氣體物質 包裹在微 小的半透明或封閉膠囊內過程 。 自 20世紀 70年代中 期 , 微膠囊技術得到了迅猛發(fā)展 , 并迅速應用到醫(yī)藥 、 化工 、 生物 、 食品和飼

3、料等眾多領域 。1粉末油脂的特點由于油脂自身的特性 , 如不溶于水 , 難與其他食 品 原 料 均 勻 混 合 或 含 有 不 飽 和 脂 肪 酸 , 易 受 到 空 氣 、 日光 、 水分等因素影響而發(fā)生氧化反應 , 產(chǎn)生一些醛 、 酮類異味物質 , 降低了油脂的品質 ; 一 些油脂如大蒜 油 、 魚油等本身具有異味 , 不適 宜直接食用 , 從而制 約了其在食品工業(yè)中的應用 。 若將其包裹 , 實現(xiàn)微膠 囊化 , 克服其特性局限 , 從而可發(fā)揮保健性油脂的最 大功效 。微膠囊化的粉末油脂與原油脂比較 , 其特性 和加 工性能得到大幅度改善 。 粉末油脂受溫度影響程度小 , 具有很好的流動性

4、與貯存穩(wěn)定性 , 容易同其他粉狀原 料 混 合 , 為 工 業(yè) 加 工 提 供 了 方 便 , 利 于 運 輸 、 儲 存 ; 粉末油脂對水的溶解性和乳化分散能力都很強 , 改善 了油脂的分散性 ; 油脂被壁材包埋后 , 避免了與外界參 考 文 獻1陳 艷 君 . 后 期 我 國 油 菜 籽 、 菜 籽 油 市 場 淺 析 J . 糧 食 與 油 脂 , 2009(6:3435.2ZHANG S B , WANG Z , XU S Y. Optimization of aqueous en-zymatic extraction of rapeseed oil and protein hydro

5、ly-sates J . J Am Oil Chem Soc , 2007, 84(1:97105.3胡 小 泓 , 狄 強 , 張 新 才 , 等 . 菜 籽 酶 法 直 接 浸 出 工 藝 的 研 究 J . 中國油脂 , 2004, 29(8:1315. 4鄭 競 成 . 對 優(yōu) 質 油 菜 籽 制 油 工 藝 技 術 的 探 討 J . 中 國 油 脂 , 2001, 26(5:3839.基金項目 :貴州省基金項目 (黔科合 J 字 20092019號 , 貴州大 學 SRT 計劃項目 , 貴州大學研究生創(chuàng)新基金項目收稿日期 :2010-03-18作者簡介 :周鴻翔 (1975, 男

6、, 貴州貴陽人 , 副教授 , 主要研究 方向為食品加工工藝 。通訊地址 :(550003 貴州省貴陽市8<<<油脂工程 ·技術 EREALS AND OILS PROCESSING環(huán)境接觸 , 提高了抗氧化性能 , 不易劣變 , 可延 長貨 架期 ; 粉末油脂可以改善食品的組織狀態(tài) , 風味特性 , 可 應 用 于 一 貫 不 能 使 用 油 脂 或 難 以 使 用 油 脂 的 食 品 。 因此 , 微膠囊化后的粉末油脂不僅克服了傳統(tǒng)油脂的 多 種 弊 病 , 更 具 有 入 水 即 溶 、 穩(wěn) 定 性 高 、 便 于 運 輸 、 生產(chǎn) 、 保存等優(yōu)點 , 極大地

7、拓寬了油脂的使用范圍 。2粉末油脂的應用領域粉末油脂的應用主要集中在咖啡伴侶 、 奶茶 、 中 西糕點 、 水產(chǎn)禽肉制品 、 油炸食品 、 面制品 、 湯制 品 中 , 雪糕 、 冰淇淋工業(yè) , 糖果 、 巧克力和飲料工 業(yè)等 眾多領域中 。 目前 , 粉末油脂在食品工業(yè)中的應用主 要是替代工業(yè)奶粉 , 可用植物油 、 植物蛋白替代部分 價格昂貴的乳脂肪 、 乳蛋白 , 降低了成本 。3制備方法粉末油脂的制備方法有噴霧式 (噴霧干燥法 、 噴 霧冷卻法 、 粉碎式 (冷卻固化粉碎法 、 冷凍干燥法 、 涂層式 (微膠粒法 、 分散混合法 等 , 而工業(yè)化 大規(guī) 模生產(chǎn)主要采用噴霧干燥法和噴霧冷

8、卻法 。噴霧干燥法 , 將蛋白質和碳水化合物等包覆體 溶 于水中作為水相與細微油脂粒子成為 O/W型均質乳化 液 , 經(jīng) 高 壓 噴 嘴 和 噴 霧 器 噴 霧 , 再 加 熱 、 干 燥 而 成 。 由噴霧干燥法制得的粉末油脂 , 油脂微粒被包裹于蛋 白質和碳水化臺物的外相內 , 粒子呈單粒或集合體狀 。 此法是目前世界上制造粉末油脂較成熟的方法之一 。4油脂微膠囊化的材料制備油脂微膠囊的材料主要包括芯材和壁材 , 輔 之以填充劑 、 乳化劑 , 有些還使用固化劑 。4.1芯材芯材就是要包被的油脂 。 芯材的選擇主要通過 市 場需求而定 , 所有微膠囊化的過程和目的都圍繞著選 定的芯材進行

9、。 食品工業(yè)中油脂應用要解決的問題是 如何替代脫脂奶粉和不飽和脂肪酸的保存問題 , 即難 于應用油脂的食品中如何應用油脂 。具有保健功能和多種生理功能的多不飽和脂肪酸 、 維生素等是微膠囊化生產(chǎn)研究領域的熱門材料 。 如玉 米胚芽油 、 亞麻油 、 紅松仁油等 , 還有最新發(fā)展起來 的微生物不飽和脂肪酸 , 即微生物油脂 。 通過微膠囊 化保存其生物活性 , 最大限度地發(fā)揮功效 , 同時賦予 其良好的流動性和分散性 , 易于應用于固體或粉末原 料中 。4.2壁材選擇合適的壁材是微膠囊化油脂中尤為重 要的技 術要點 。 其水溶性 、 黏度 、 乳化性 、 成膜性 、 分子量 大小和酸度 、 與鹽

10、的相容性 、 形成囊壁的致密性等理 化特征均會對乳化穩(wěn)定性產(chǎn)生重要的影響 。 壁材要求 可與芯材相配伍又不能發(fā)生化學反應 、 無毒 , 滿足食 品衛(wèi)生要求 , 同時還需要具有適當?shù)臐B透性 、 吸濕性 、 溶解性和穩(wěn)定性 。微膠囊壁材的原料主要包括碳水化合物和 蛋白質 兩大類 。 碳水化合物類壁材有海藻酸鈉 、 瓊脂 、 阿拉 伯 膠 等 植 物 膠 , 通 用 淀 粉 和 羧 甲 基 淀 粉 等 變 性 淀 粉 , 糊精 、 蔗糖 、 麥芽糖等糖類 ; 甲基纖維素 、 羧甲基纖 維素等纖維素膠和膠體型微晶纖維素 。 蛋白質類壁材 包 括 明 膠 、 酪 蛋 白 及 其 鈉 鹽 、 乳 清 蛋

11、白 、 脫 脂 奶 粉 、 大 豆 分 離 蛋 白 、 花 生 分 離 蛋 白 等 植 物 油 料 分 離 蛋 白 。 其他可用于壁材的原料還有殼聚糖 、 多孔淀粉 、 面筋 蛋白 、 麥醇溶蛋白 、 代可可脂 、 水溶性膳食纖維等 。 以蛋白質類為壁材制備微膠囊也是一類比 較成熟 的應用技術 , 其中以麥芽糊精作為蛋白質壁材的填充 物 。 此方法中麥芽糊精的作用是使所形成的膜既有一 定的強度又能提高微膠囊化效率 。 各種壁材中值得一 提的是采用多孔淀粉制備粉末油脂 , 只需在常溫下 將 多孔淀粉與油脂混合 , 將液體油脂被吸附并包埋在淀 粉顆粒中 , 能吸附自身質量 70%80%的油脂而成固

12、體 粉末狀 。 由于工藝簡單 , 制備方便 , 成本低廉 , 含油 量高 , 無需進行乳化 、 均質 、 干燥等復雜加工 , 不會 因高溫加工對油脂成分及風味產(chǎn)生不利的影響 , 較適 合于面點烘焙食品 。在實際應用中 , 常常采用二種或二種以上的 壁材 復合物來達到很好地包埋油脂的目的 。4.3乳化劑和穩(wěn)定劑乳化劑的選擇是微膠囊化過程中另一至關 重要的 因素 。 食用油脂常用的乳化劑材料包括卵磷脂 、 蔗糖 酯 、 單分子蒸餾甘油酯 (單甘酯 、 硬酯酰乳酸鈉 、 吐 溫 -60。 乳 化 劑 的 親 水 /親 油 性 能 稱 親 水 親 油 平 衡 值 (Hydrophile-Lipophi

13、leBalance , HLB 。 通常一種乳化劑 只對應一個 HLB 值 , 無法滿足任意油脂產(chǎn)品的 HLB 值 的需要 , 可通過兩種或以上的不同乳化劑進行復配 來 解決 。9EREALS AND OILS PROCESSING技術 ·油脂工程 >>>微膠囊化油脂為 O/W型乳化液 , 需要較高的 HLB 值 , 采用蔗糖酯和單甘酯分別作為親水乳化劑和親油 乳化劑對 O/W型乳化液的穩(wěn)定具有較好效果 。 對玉米 胚芽 油 微 膠 囊 化 , 蔗 糖 酯 -單 甘 酯 復 合 乳 化 油 的 HLB 值在 5.56.5范圍內即可達到較好的乳化穩(wěn)定性 , HLB 值

14、達到 8時 , 效果最佳 。 對大豆乳化油進行微膠囊化 , 當單甘酯與蔗糖酯的比為 2 8(1 4, 即 HLB 值為 12.8時 , 乳化穩(wěn)定性最好 , 此時乳化液的黏度為 64MPa ·s , 說明在黏度較低的情況下 , 就可以得到穩(wěn)定性良好的 乳化液 。在使用大豆水解蛋白進行大豆油脂微膠囊 化油脂 制備中 , 使用單甘酯 -吐溫 -60復合乳化劑 , 二者比例 為 4 1, HLB 值為 14.9, 取得了良好的乳化穩(wěn)定性 。 其 中吐溫 -60的用量必須超過乳化液總質量的 0.4%, 否 則 會 導 致 較 高 溫 度 下 微 膠 囊 熔 化 而 油 脂 泄 露 。 此 外

15、, 添加 0.09%的瓊脂可進一步增強乳化液的穩(wěn)定性 。 4.4固化劑復合凝聚法是油脂微膠囊化的另一重要方 法 , 以 該方法制備微膠囊無需使用乳化劑 , 而是利用兩種壁 材在溶液中帶有不同電荷的粒子混合后相互吸引發(fā)生 電性中和 , 從水溶液中凝聚析出 , 形成對油脂的包埋 作用 。明膠粒子溶解后帶正電荷 , 阿拉伯膠粒子帶 負電 荷 。 在對亞麻油進行微膠囊化處理過程中 , 兩者比例 為 1 11.3 1和 pH 值 4.3(明膠等電點 時 , 包埋率最 高 。 其乳化過程為明膠溶液與亞麻油混合直接通過膠 體磨乳化而非乳化劑乳化 , 充分分散后 , 再加入阿拉 伯膠溶液 , 用稀 NaOH

16、溶液調 pH 值為 7, 繼續(xù)乳化均 質 , 再調 pH 值到等電點 4.3, 進行凝聚析出 。 在蛋白 質 作 壁 材 時 , 適 當 添 加 含 有 酚 基 、 羥 基 的 沒 食 子 酸 , 對蛋白質有交聯(lián)固化作用 , 并可提高包埋率 。 對亞麻 油的微膠囊化而言 , 固形物總量 0.7%的沒食子酸即可 達到固化和提高包埋率的效果 。5微膠囊化工藝在微膠囊化工藝中 , 關鍵的技術步驟包括溶解 分 散 、 乳化均質和干燥 。 溶解和分散中重點考察的指標 為乳化穩(wěn)定性 , 或稱乳化系數(shù) 。 選定芯材 , 確定了微 膠囊化的目標后 , 首先需要確定壁材的種類和比例 。 5.1溶解和分散液體油脂

17、乳化是為了形成 O/W型乳化液 , 影響溶 解和分散的因素主要有水溶性 、 黏度 、 成膜性 、 形成 囊壁的致密性等理化性質 。 首先要求壁材能充分溶解 于水中形成連續(xù)水相 , 并以網(wǎng)狀結構的形式存在 , 隨 干燥過程的進行使網(wǎng)狀結構固化 , 同時利用小分子填 充物使網(wǎng)狀結構致密 ; 另一方面 , 在親水性乳化劑的 作用下能與經(jīng)疏水性乳化劑作用的油脂形成均勻乳化 液 , 使 O/W型結構粒子得到充分分散 。5.2乳化及乳化劑用量分散過程和乳化過程密不可分 。 乳化程度的 好壞 決定于乳化劑種類的選擇 、 乳化劑 HLB 值 、 乳化劑用 量 、 乳化時間等因素 。 各種油脂的性質不同 , 所

18、適應 的 HLB 值不同 , 乳化所需要的乳化劑性質也不同 , 故 針 對 具 體 油 脂 都 需 要 特 定 的 乳 化 劑 組 合 達 到 特 定 的 HLB 值 。 根據(jù)目前油脂微膠囊化實現(xiàn)的工藝 , 乳化劑 通常都選擇一種親水性乳化劑和一種疏水性乳化劑進 行復配 , 調整二者的比例得到不同的 HLB 值 。 油脂適 宜 HLB 值的選擇通過單因子試驗 、 正交試驗確定 。 乳化劑用量在 0.5%4%范圍內 , 乳化劑含量越多 , 乳化效果越好 。 采用乳化劑時 , 可將乳化液中總固 形 物的含量提高 10%, 從而提高微膠囊的產(chǎn)率 。 隨乳化 劑含量的提高 , 乳化液的黏度也隨之提高

19、, 但乳化穩(wěn) 定性并無較大提高 , 而且影響噴霧干燥效果 。 制備乳 化液時 , 壁材本身具有一定的乳化穩(wěn)定效果 。 實踐證 明 , 各種油脂微膠囊化時較合適的乳化劑添加量均為 2%。5.3乳化時間乳化時間取決于特定油脂適宜的 HLB 值 。 通常復 配后親水性的乳化劑 , 其 HLB 值較高 , 所需乳化時間 相對較短 , 而親油性的乳化劑其 HLB 值較低 , 乳化時 間相對較長 。 使用單甘酯和蔗糖酯復配的乳化劑條件 下 , 大豆油微膠囊化適宜的乳化劑 HLB 值為 12.8, 所 需乳化時間為 35min , 而玉米胚芽油的微膠囊化適宜 乳化劑的 HLB 值為 5.58, 其乳化需 2

20、0min 才能 達到 工藝要求 。5.4均質次數(shù)均質是實現(xiàn)乳化的關鍵過程 , 均質不足 , 乳化 難 以充分和均勻 , 乳化穩(wěn)定性較低 , 產(chǎn)品的效率和產(chǎn)率 也較低 。 隨著均質次數(shù)增加 , 微膠囊化效率和產(chǎn)率均 提 高 。 實 際 上 , 均 質 次 數(shù) 和 乳 化 時 間 是 相 輔 相 成 的 。 各種油脂采用 1525MPa或 3040MPa的壓力下均質 2次 , 即可達到乳化充分均勻和乳化液的穩(wěn)定性較高的10<<<油脂工程 ·技術 EREALS AND OILS PROCESSING目的 。5.5加水量在大豆色拉油的微膠囊化中 , 乳化液的總固 形物 質量

21、分數(shù)為 25%時 , 微膠囊化效果最好 , 總固形物質 量分數(shù)太低 , 乳狀液的穩(wěn)定性差 , 而固形物質量分數(shù) 稍 高 一 些 可 以 阻 止 油 滴 上 浮 , 保 持 乳 狀 液 的 穩(wěn) 定 性 , 提高微膠囊化的效率 。對紅松仁油的微膠囊化中 , 乳化液的總固形 物質 量分數(shù)為 37.5%, 而玉米胚芽油的微膠囊化中 , 1015倍于基料的加水量乳化液的黏度較適合于均質和噴霧 干燥的負荷 。 可見不同的油脂 、 壁材和乳化劑作用形 成相同乳化液黏度 , 其總固形物的含量有較大差異 。6制備工藝概要壁材與親水 性 乳 化 劑 (蔗 糖 酯 混 合 (加 熱 65 75 溶解 ; 油脂與親脂

22、性乳化劑 (單甘酯 混合 (加 熱 6575 溶解 (也可將蔗糖酯一并加入油脂 ; 將 兩種液體攪拌混合后 , 均質 2次 , 噴霧干燥 , 篩分即 為成品 。 均質前也可先通過膠體磨研磨 23次再進行 噴霧干燥 。 關鍵的技術步驟主要為溶解分散 、 攪拌乳 化 、 均質和干燥四個過程 。7微膠囊油脂粉末質量指標粉末油脂的質量指標主要包括外觀 、 風味 、 表面 油含量 、 油脂包埋率 、 流動性 、 溶解性 、 穩(wěn)定性和 水 分等 , 其中表面油含量和油脂包埋率是衡量粉末油脂 質量的重要指標 。 表面油含量是指能被石油醚在 1min 內提取出的粉末油脂表面的油脂量 。 油脂包埋率 =(總 加

23、油量 -表面油 /總加油量 ×100%, 通常要求 85%以上 。 另外 , 含水量一般要求 3%以內 ?？傊?, 理想的粉末油脂產(chǎn)品需具備溶解性 、 流動 性 、 復原乳狀液穩(wěn)定性等良好 , 表面油含量低 , 油脂 包 埋 率 高 , 在 常 溫 下 貯 存 10d , 過 氧 化 值 上 升 0.25 0.29Meg/kg。參 考 文 獻1何東平 , 張世宏 , 方立中 , 等 . 玉米胚芽油微膠囊化研究 J. 糧食與油脂 , 2003(11:2223.2王俊強 , 顧震 , 馬天貴 , 等 . 微膠囊壁材的選擇及其在食品工業(yè) 中的應用 J. 江西科學 , 2008, 26(2:

24、242244, 247. 3富校軼 , 孫樹坤 , 鄭環(huán)字 . 微膠囊化大豆粉末油脂乳化條件的研究 J. 大豆通報 , 2002(5:2123.4孫桂華 . 粉末油脂配方的研究 J. 糧食與油脂 , 2003(增刊 : 2425.5王磊 , 周堅 , 孫啟發(fā) , 等 . 蛋糕預混合粉中粉末油脂添加的研究 及 SPS 軟 件 在 但 高 品 質 分 析 中 的 應 用 J. 糧 食 與 食 品 工 業(yè) , 2009, 16(3:2225.6黃鳳洪 , 夏伏建 , 王江薇等 . 亞麻油粉末油脂制備的研究 J. 中國油料作物學報 , 2002, 24(4:6568.7王萍 , 呂姍姍 , 高麗麗 .

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