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微膠囊技術是以天然的或合成的高分子材料為壁材,通過特定加工手段形成連續(xù)的薄膜包覆于以微小顆?;蛭⑿∫旱螤顟B(tài)存在的芯材表面,形成微膠囊的微包裝技術。
隨著這項技術在材料、工藝、設備等方面的逐漸成熟和完善,其在食品工程制造領域的應用越來越受到重視。多項研究成果證實,該技術不僅能降低食品成分在加工、貯藏過程中因光、氧、熱等外界因素造成的負面影響,還能防止食品各成分發(fā)生相互作用,控制食品成分在特定環(huán)境、特定載體的釋放速度。
在食品工業(yè)中,被微膠囊包覆的芯材主要有香料精油及其油樹脂、功能性油脂、維生素、 色素、氨基酸、菌種以及食物中的天然活性成分,如生物酶等。可作為微膠囊壁材的物質包括天然高分子材料、半合成高分子材料、完全合成高分子材料及無機材料。
一般來說作為食品微膠囊的壁材,具有以下特征:①安全無毒,生物可降解性好;②不與芯材發(fā)生反應;③穩(wěn)定,成膜性質優(yōu)良;④自身形成的溶液黏度低,吸濕性低;⑤無臭、無特殊刺激性氣味;⑥遇水可自動釋放出包埋的芯材;⑦價格便宜、容易購買。此外,根據使用目的不同,還要適當考慮其機械強度、傳熱性能和高溫穩(wěn)定性。
常用的食品微膠囊壁材主要來源于天然高分子材料,有蛋白質類,如明膠、豌豆蛋白、乳清分離蛋白、大豆分離蛋白和絲素蛋白等;有碳水化合物類,如淀粉及變性淀粉,膠體類的果膠、阿拉伯膠、海藻酸鈉、瓊脂和卡拉膠,多糖類的殼聚糖等;還有脂類,如大豆卵磷脂、硬脂酸等。在使用時,根據成囊機理不同,壁材可以單一使用,也可以聯合使用。
微膠囊技術在食品工業(yè)中的應用
1、微膠囊技術在油脂中的應用
油脂來源廣泛,營養(yǎng)豐富,功能較多,在醫(yī)藥、食品及化妝品等領域中具有很高的應用價值,但因含有不飽和脂肪酸而極易氧化變質,導致其應用受到一定的限制。微膠囊技術能有效地將油脂包裹在一個密封的、微小的囊中,使其由液態(tài)變成固態(tài),有助于改善油脂的多方面性質,如體積、色澤、氣味等。
微膠囊化油脂芯材按油脂來源可分為植物油脂、動物油脂與微生物油脂3類。常用于油脂微膠囊化的壁材主要有碳水化合物類和蛋白質類,常見的膠囊形成方法主要有噴霧干燥法、 真空冷凍干燥法等。
2、微膠囊技術在飲料中的應用
隨著科技的進步,消費水平的提升,消費者對飲料的要求也越來越高,微膠囊技術的引入可以改善原有飲料缺陷或賦予其特殊的功能性。利用微膠囊技術可以改善飲料產品缺陷, 如褪色、褐變、沉淀分層、營養(yǎng)價值降低、風味劣變及溶解性差等。
一些果蔬汁飲料會含有彩色微小纖維,使飲料的顏色不穩(wěn)定,容易褪色并形成沉淀。采用微膠囊包埋微小彩色果肉或纖維顆粒,制成彩色微膠囊,則可以綜合改善果蔬飲料的色澤、風味甚至口感。利用微膠囊技術還可以提高飲料產品營養(yǎng)價值或讓其獲得特定功能。
3、微膠囊技術在乳制品中的應用
乳制品是營養(yǎng)強化或功能化的主要食品載體,但部分營養(yǎng)成分攜帶不愉快的氣味,或本身性質不穩(wěn)定,增加了營養(yǎng)強化的難度。若將這些營養(yǎng)物質進行微膠囊包埋,既可增強產品的穩(wěn)定性,又能使產品具有獨特的風味,掩蔽異味。對粉狀乳制品而言,還可以改善結塊性和沖調性,延長保質期。
微膠囊技術被廣泛用于多不飽和脂肪酸和益生菌等的包埋,如 DHA 經過微膠囊化處理后,成分活性高、不易氧化、質量穩(wěn)定,添加到乳制品中后掩蔽了魚腥味, 提高了產品的適口性。
保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌和雙歧桿菌等益生菌經微膠囊技術包埋后,不易被胃酸破壞溶解,在腸液中經過2~3 min再釋放出來,保證了益生菌在腸道中的準確定植。乳制品加工企業(yè)在干酪生產中,借助微膠囊技術能促進催熟作業(yè)流程的加快,進而提高企業(yè)的生產效率,降低生產成本。
4、微膠囊技術在食品添加劑領域中的應用
食品添加劑是食品工業(yè)中不可或缺的角色,種類和功能多樣,合規(guī)使用能提高食品品質或延長保質期、改善加工性能。研究表明,經微膠囊技術處理后的部分食品添加劑,其功能、穩(wěn)定性和使用效果會大大提高,主要表現在以下幾個方面。
①改變食品添加劑的物理狀態(tài),使其使用便捷性和易加工性被提高;②控制食品添加劑的釋放時間和速度,達到緩釋或定時作用的效果;③增強食品添加劑的穩(wěn)定性,降低環(huán)境因素對其的干擾或獲得保護;④掩蔽部分食品添加劑自身的不良氣味,擴大使用范圍。
如天然香料很多為油溶性精油,在飲料、調味料中使用不方便,如果以水溶性高分子材料作為壁材,輔以乳化劑,采用噴霧干燥等方法對油溶性香料進行微膠囊包埋,制成粉狀香精,就可以添加到很多食品中,特別是固態(tài)食品。
山梨酸作為一種常見的食品防腐劑,若直接添加到肉制品中,極易引起蛋白質變性而使其失去彈性和保水性,通過微膠囊技術對其進行包埋,既能避免山梨酸與肉制品直接進行接觸,又能通過壁材的緩釋作用增加其殺菌有效期,能夠延長肉制品貨架期,消除負面效應。
天然色素很多是光敏、熱敏性物質或對酸堿敏感,以淀粉、環(huán)狀糊精、明膠和阿拉伯膠等材料為壁材,通過復凝聚、噴霧干燥等方法對番茄紅素、β-胡蘿卜素、葉黃素和原花青素等進行微膠囊包埋,能夠不同程度抵抗光照、溫度、pH、氧濃度等變化造成的影響。
5、微膠囊技術在烘焙食品中的應用
在焙烤食品加工過程中,若添加酸性配料,易與另一種配料碳酸氫鈉發(fā)生反應,釋放出 CO2,降低面團的膨發(fā)效果,導致焙烤制品不夠蓬松。利用微膠囊技術對碳酸氫鈉進行包埋,再于特定的條件下釋放出來,能夠最大程度保證焙烤制品的蓬松度。
6、微膠囊技術與食品風味
緩釋技術應用于食品風味主要是以微膠囊緩釋技術為主。微膠囊緩釋技術對食品風味產生的主要影響和作用有以下幾點:
①減緩易揮發(fā)性風味成分的揮發(fā)速度,減少風味在食品加工過程中的損失;②延長風味物質在品嘗時的釋放速度;③控制風味物質的釋放點,在特定的時間給微膠囊一定的條件進行控制性釋放;④風味中的敏感物質與外界環(huán)境接觸誘發(fā)變質,從而影響食品風味品質變差。微膠囊化就可以減少接觸,抑制其變質和損失,更好地保持其原有的風味;⑤抑制某些令人不愉快的物質對食品的風味產生的不良影響。
如苦瓜粉在食品中的應用,既要抑制其過重的苦味帶給消費者的厭惡感,也要保有苦瓜淡淡的苦味特征,對其進行微膠囊化就可以使其緩慢地釋放,使消費者更易接受。
隨著微膠囊技術的發(fā)展和廣泛應用,其在功能性食品的加工生產過程中的應用也越來越受到重視,如利用納米微膠囊技術對各種活性成分進行包埋、增強其在生物體內的功能、靶向釋放性能、控制釋放速率、提高生物利用度和延長保存期等。
在食品領域中,食品微膠囊包封技術將會得到長足的發(fā)展,不過,此項技術依然處于應用的起步階段,部分食品微膠囊技術仍處于理論與實驗階段,未投入市場,尚未達到產業(yè)化,未來仍需要進行深入探究。
參考文獻:
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作者簡介:
小泥沙,食品科技工作者,食品科學碩士,現就職于國內某大型藥物研發(fā)公司,從事營養(yǎng)食品的開發(fā)與研究。
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