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      微囊技術在食品添加劑中的應用
      來源: fbe-china.com作者: Kenny Fu 時間:2019-09-19 12:10:13點擊:4542

      微膠囊技術,又稱微膠囊造粒技術,起源于20世紀50 年代。該技術就是將固體、液體或氣體物質包埋、封存在一種微型膠囊中成為一種固體微粒產品的技術。微膠囊技術的最大優點是能夠保護囊芯物質不受環境條件的影響,將囊芯物質或環境條件的負面影響大幅降低。在國內,微膠囊技術在食品行業擁有非常大的應用前景。在美國,英國等西方國家,目前已經擁有了數百計的微膠囊化食品添加劑或食品配料。

      1 微膠囊造粒技術的基本原理

      微膠囊技術的基本原理是針對不同的心材和用途,選用一種或幾種復合的壁材進行包埋。一般來說,油溶性心材應采用水溶性壁材,而水溶性心材必須采用油溶性壁材。對一種微膠囊產品來說,合適的壁材很重要,不同的壁材在很大程度上決定著產品的物化性質。選擇壁材的基本原則是:能與心材相配伍但不發生化學反應,能滿足食品工業的安全衛生要求,同時還應具備適當的滲透性、吸濕性、溶解性和穩定性等。

      2 微膠囊技術的功能作用

      經微膠囊化后,物質的形狀、質量、體積、色澤、溶解性、反應性、耐熱性和貯藏性等性質發生改變。這些性質使微膠囊技術在食品工業中發揮了重要的作用。

      2.1 改變物料的存在狀態、物料的質量與體積

      可使液體或半固體物料轉變成固體顆粒,以便加工、貯藏與運輸。微膠囊化后物料的質量有所增加,且可通過制成含有空氣或空心的膠囊而使體積增大。在食品加工上,這個特性可改善某些食品配料之間的混合均勻性。

      2.2 隔離物料間的相互作用,保護敏感性物料

      避免在配料豐富的食品體系中,不相配伍的組分間相互影響。防止某些不穩定的食品輔料揮發、氧化、變質,提高敏感性物質對環境因素的耐受力,使芯材免受外界不良因素的影響,以保護食品添加劑原有的特性,減少與外界環境的接觸時間,提高其貯藏加工時的穩定性并延長產品的貨架壽命。

      2.3 掩蓋不良風味、降低揮發性

      掩蔽部分食品添加劑自身存在的臭味、辛辣味、苦味、異味等不良氣味,改善它們在食品工業中的使用性。部分易揮發的食品添加劑,如香精香料等,經微膠囊化后可抑制揮發,減少其在貯存加工時的揮發性,同時也減少了損失,節約了成本。

      2.4 控制釋放

      微膠囊可以使核心物質以一定的速率逐漸向外釋放,因此可以延長活性物質的釋放時間,如在食品中加入香味劑、風味劑,可以達到風味香味持久、連續的目的。

      2.5 降低對健康的危害,減少毒副作用

      利用控制釋放的特點,減少食品添加劑的毒副作用等。

      3 微膠囊造粒步驟

      微膠囊造粒是物質微粒(核心)的包衣過程,其過程分為四個步驟:一,將心材分散入微膠囊化的介質中;二,再將壁材放入該分散體系中;三,通過某一種方法將壁材聚集、沉漬或包敷在已分散的心材周圍;四,這樣形成的微膠囊膜壁在很多情況下不穩定的,尚需要用化學或物理的方法進行處理,以達到一定的機械強度。

      自微膠囊技術問世以來,其制備的新工藝、新方法就一直是許多科研工作者研究的主要方向之一, 目前已有的微膠囊的制備技術已超過200種[8],通常根據其性質、囊壁形成的原理和微膠囊化條件分為物理法、物理化學法、化學法等3大種方法范圍。在每種方法范圍內又因為制備工藝的不同而進一步分成許多種具體的制備技術和方法。物理法主要包括噴霧干燥法、噴霧凝凍法、空氣懸浮法、真空 蒸發沉積法、靜電結合法、多孔離心法;化學法主要包括界面聚合法、原位聚合法、分子包囊法、輻 射包囊法;物理化學法主要包括水相分離法、油相分離法、囊心交換法、擠壓法、銳孔法、粉末床 法、熔化分散法、復相乳液法。

      4 在食品添加劑中應用

      4.1 酸味劑

      許多酸味劑直接添加到食品配料中,會與果膠、蛋白質、淀粉、色素等成分作用而影響食品品質。另外,酸味劑可促進食品氧化,改變配料系統的pH 值,有很強的吸濕性。因此,采用微膠囊技術,將酸味劑包埋起來,大大減少酸味劑與外界的接觸,延長食品的貯存期,并可通過控制釋放,以增進風味。目前,微膠囊化乳酸、檸檬酸、抗壞血酸等產品已商品化,廣泛應用于布丁粉、點心粉、餡餅填充物、固體飲料及肉類的加工中。生產微膠囊化酸味劑通常使用物理方法,如在乳酸鈣顆粒上噴涂乳酸形成乳酸微膠囊,或把酸味劑用氫化油脂、脂肪酸等臘質材料融化、涂布、包覆、冷卻形成微膠囊或在流化床中形成包覆。

      4.2 甜味劑

      甜味劑在加工、儲存過程中極易受溫度和濕度等條件的影響。將甜味劑微膠囊化后可使其吸濕性大為降低,同時微膠囊的緩釋作用能使甜味持久。如阿斯巴甜是目前最常用的一種甜味劑,其甜度高,

      為蔗糖的150~200倍,而熱量卻遠遠低于等量蔗糖,但由于這種甜味劑在酸性環境中不穩定,使其使用受到限制,通過微膠囊技術可克服阿斯巴甜在酸性環境不穩定的缺點 。

      4.3 色素

      一些天然色素在應用中存在溶解性與穩定性差的問題,微膠囊化后不僅可以改變溶解性能,同時也提高了其對光、熱、氧、pH , 維生素C 等的穩定性。番茄紅色素、&beta;-胡蘿卜素、葉黃素、玉米色素、姜黃色素、花青素等多種色素的微膠囊化均有相關研究。如孫傳慶[9]等對番茄紅色素的微膠囊化及穩定性進行了研究。

      4.4 防腐劑

      一些常用化學合成防腐劑對人體健康有害,許多國家的食品法律中有嚴格的限制[10]。為了解決這些問題,人們研制開發出防腐劑微膠囊,在實際應用中這類產品主要利用微膠囊的控制釋放及緩釋的特點,避免在加工過程中直接加入山梨酸、苯甲酸等防腐劑影響產品質量。例如,飲料、罐頭等食品的防腐劑微膠囊化,可以減少添加量,控制緩釋,達到對使用者健康無害的目的。微膠囊化乙醇殺菌防腐劑,采用變性淀粉、乙基纖維素、硅膠等為壁材制成的高濃度固體防腐劑,應用于食品、水果的包裝袋中緩慢釋放乙醇蒸汽而達到殺菌的目的[11]。

      4.5 營養強化劑

      隨著生活水平不斷提高,營養強化劑在食品加工中的應用越來越廣泛,對營養強化劑的穩定性要求也隨之提高。氨基酸、維生素和礦物質等營養素在加工或貯藏過程中,易受外界環境因素的影響而喪失營養價值或使制品變色變味。例如,含鐵食品不僅鐵腥味重而且鐵鹽具有很強的催化氧化作用,使食品變色、變味、變質,難以保存,效價降低。若經微膠囊化后,則可避免上述問題。陳發河[ 12]等采用&beta;-環糊精制備天然胡蘿卜素微膠囊,提高了它的穩定性和水溶性,減少了貯存過程中的損失,擴大了其在食品中的應用范圍。

      4.6 抗氧化劑

      維生素E是一種天然的油溶性抗氧化劑,它的氧化物可以與抗壞血酸反應。用脂質體包埋維生素E,維持維生素E被包裹在脂質體壁內,而抗壞血酸鹽被親水相捕獲[13]。微膠囊加到親水相里,并被水油界面聚集。這樣抗氧化劑就集中在氧化反應發生的地方,同時也避免了與其它食品組分的反應。微膠囊化可提高抗氧化劑的穩定性,延長食品的貨價期,提高經濟效益。陳梅香[ 14 ]等用分子包埋法對BHT進行微膠囊化,對阻止或減緩油脂的氧化,BHT微膠囊化產品的效果明顯優于未包埋的BHT的效果,且BHT用量明顯降低。

      4.7 生理活性物質

      保健食品中的膳食纖維、活性多糖、多不飽和脂肪酸、活性肽和活性蛋白等活性物質,由于不穩定,易與其它配料發生相互作用,用微膠囊化處理可提高它們在功能性食品中的可用性[15]。

      5 微膠囊技術的展望

      微膠囊化技術是食品添加劑行業中引入的一項新技術,具有很高的實用價值。國外特別是美國和日本微膠囊技術已取得了相當的成就,而我國對微膠囊的需求隨著其應用領域的不斷增加而增大。食品的微膠囊化,既方便食用又不影響產品外觀和口感,還能掩蓋某些不良氣味。但目前對于微膠囊技術本身而言,完全依賴進口的現狀使國內的應用開發成本增加,限制了微膠囊在國內的廣泛使用。因此,必須解決制備成本過高和壁材及輔助料的安全性等問題。隨著人們對微膠囊技術認識的不斷加深,科學研究的進一步推進,微膠囊技術在食品加工中的應用將會越來越廣泛。另外,作為這一技術的延伸,納米微膠囊具有更為寬廣的發展前景。新材料新設備的不斷開發,微膠囊化技術將會沿著它這一獨特的方式活躍于食品添加劑工業中,這將產生巨大的經濟效益和社會效益。

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