微胶囊制备方法的比较

Vol.12,2005,No.1

粮食与食品工业

　　　　CerealandFoodIndustry

食品科技

微胶囊制备方法的比较

刘晓庚1,2,谢亚桐1

1南京财经大学应用化学系　(南京　210003)

2江苏省粮油副产品深度利用重点实验室　(南京　210003)

摘　要:从微胶囊化技术的概念和基本原理出发,;点、概况及发展前景。

关键词:微胶囊;特性;制备中图分类号:　　文章编号:1672-5026(2005)01-0028-04

ofpreparationmethodsofmicro2encapsulation

LiuXiaogeng1,2,XieYatong1

1DepartmentofAppliedChemistry,NanjingUniversityofFinance&Economics(Nanjing210003)

2JiangsuKeyLabofCereal&Oil’sBy2products(Nanjing210003)

Abstract:Thesignificanceofmicro2encapsulationisintroducedfromitsconceptionandprinciple.Thedifferentpreparationsofmicro2encapsulationarecomparedfromtheircharacteristicsoftechnolo2gy,applicationandcapacity.Theapplicationinfoodindustryandfutureareintroduced.

Keywords:micro2encapsulation;characteristic;preparation;application

1　微胶囊化的意义

微胶囊技术又称微胶囊化,是21世纪食品、医

药等工业领域重点开发的高新技术之一[1,2]。微胶囊是直径为微米级的微细胶囊,由芯材和壁材组成,即将固体、液体乃至气体的芯材用壁埋在一个个微小的胶囊之中。微胶囊化的意义就在于:①能有效地降低芯材的pH值、氧气、湿度、热、光和其它物质等外界环境因素的反应活性,有效地防止这些外界环境因素对芯材的破坏等不良影响;②减少芯材向环境的扩散或蒸发,抑制芯材中有效活性成分的挥发损失,提高其稳定性,使品质保持持久;③能人为而有效地控制芯材的释放,使芯材原有的效能得到

收稿日期:2004-10-31　　修回日期:2004-11-16项目类别:南京财经大学预研究项目(0301)。

作者简介:刘晓庚,男,1962年出生,教授,主要从事化学教学和科研工作。

最大限度地发挥;④掩盖芯材的异味,改善芯材的口感和味觉,使其“良药不苦口,美食味更佳”;⑤改变芯材的物理和化学性质,能将液体或半固体的流质体转化为自由流动的固体粉末,便于贮藏和运输等[2～8]。采用微胶囊技术制得的产品有良好的功能性质和贮存稳定性,使用方便,可以解决传统工艺所不能解决的众多问题,利用微胶囊技术可以生产多种高新产品。

2　微胶囊制备方法

微胶囊制备方法通常根据其性质、囊壁形成的机制和成囊条件分为物理法、物理化学法、化学法等3大类。在每大类方法中依据不同的操作工艺又可进一步分成若干种制备方法。各种制备方法都具有各自的特点、适用范围和适用对象,现将各种微胶囊制备方法归纳如表1所示。

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粮食与食品工业　Cereal

andFoodIndustryVol.12,2005,No.1

表1　微胶囊制备方法的比较简表

方法喷雾干燥法[7,8]

工艺特点

优点及缺点

适用范围

原理

备注

芯材均匀分散于壁材溶液中,经雾化器优点:处理量大,适宜工业化生产。适于热敏性、疏水

雾化成小液滴,使溶解壁材的溶剂迅速缺点:包埋率低,设备大,价格性、亲水性及与水蒸发凝固而成微胶囊高,耗能大等。反应的物质

敏感性物质,食品

喷雾冷却芯材均匀分散于壁材中,加热熔融后迅优点:对水溶性风味物质具有良

添加剂、焙烤食品、

速降温凝固成微胶囊好的缓释和保护作用。法[9]

空气悬浮悬浮的芯材固体在有囊壁成膜液的流化

优点:床中表面形成胶囊法[10]挤法[11,12]

压

先在惰性保护气下使芯材分散于糖类

优点:物,然后通过压力将其挤入冷却介质中,

缺点:迅速脱水降温,形成玻璃态微胶囊

物理静电结合:能成批量连续化生产,成法[9]溶胶微粒含甘油的微胶囊

本低、环保、设备简单。法

优点:干燥下产品稳定,即使200℃胶囊也不分解,流动性好,

油脂、香料和风味

包络接合将疏水性芯材制成包结络合物,从而形不吸湿,生产成本较低。

料、酸味剂、酶制剂

成分子水平上的微胶囊缺点:湿润时芯材易释放,要求法[8]

和细胞的胶囊化

芯材是非极性,且分子大小一定,包络量低。溶剂蒸发法[13]单凝聚法[2,14]

芯材、壁材依次分散于有机相中,然后加适于非水溶性聚合

优点:操作方便,可以大规模工

到与壁材不相溶的溶液中,加热使溶剂物对活性物质的包

业生产。

蒸发,壁材析出而成微胶囊囊用一种高分子壁材,将芯材分散于其中后优点:工艺简单,易控制,包埋率

加入凝聚剂后,由于大量水分与凝聚剂结较高,可制成粒径不同的微胶囊。适于油脂和精油合,使壁材溶解度下降凝聚成微胶囊缺点:成本高

物理法是利用

物理和机械原理的方法制备微胶囊物理方法需要较复杂的设备,投资较大

物理化学法

物理化学法是

用两种带有相反电荷的物质作包埋物,

优点:对非水溶性芯材具有高适于非水溶性的固通过改变温度、

复凝聚芯材分散其中,改变pH值、温度或溶液

效、高产的特点。体粉末或液体的包pH值、加入电

浓度,使两种壁材由于电荷间的作用溶法[2,14]

缺点:成本高。囊解质等,使溶解

解度下降而凝聚成微胶囊析出

状态的成膜材

囊壁的原料为水溶性的聚合物,聚合物优点:降低液体的挥发性,通过

料从溶液中聚化学方法水相分离

的凝聚相从水溶液中分离出来,形成了改变水溶液体系的pH值,使聚适于热敏感性物质

沉,并将芯材包和物理化法[15]

微胶囊合物不溶解并沉淀。

覆形成微胶囊。学方法一

壁材和芯材先形成自由流动的凝聚相,凝聚法又称相般通过反并使其稳定地环绕在芯材微粒的周围,优点:固体含量增大。

油相分离适于水溶性或亲水分离法,根据芯应釜即可

再向壁材聚合物的有机溶剂溶液中,加缺点:油性的分散介质易燃易

性物质的微胶囊化材的水溶性不进行,因此法[15]

入一种该聚合物为非溶媒的液体,引发爆,而且成本高。同可分为水相应用较多相分离形成微胶囊分离法和油相将芯材分散到壁材的溶剂中,形成W/O/分离法;依据凝干燥浴法缺点:由于溶剂和温度对微胶囊W型和O/W/O型的复相乳液混合物以适于固体或液体芯聚机理的不同

(复相乳化的质量影响敏感,因此产品质量

微滴状态分散到介质中,随后除去连续材[8,16]又分为单凝聚不很稳定。法)

的介质,便得微胶囊法和复凝聚法。

熔化分散壁材(蜡状物质)受热时,将芯材分散在液

优点:壁材成本相对较低。适于热敏感性、挥

冷凝态蜡中,并形成微粒(滴)。当体系冷却时,

缺点:稳定性不是十分好。发性物质等

蜡状物质就围绕着芯材形成微胶囊。法[2,5]

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食品科技

方法

工艺特点

将两种带有不同活性基团的单体分别溶

优点及缺点

刘晓庚等:微胶囊制备方法的比较适用范围

原理

备注

优点:包封率高,能很好地保护活性物。

界面聚合解在互不相溶的溶剂中,当一种溶液被

缺点:要求被包裹物能耐酸碱适于活性物质[9]

[17]

分散在另一种溶液中时,两种溶液中的法

性,不能与单体发生反应,并对

界面会形成聚合物膜

多余单体要认真对待。化

单体、引发剂或催化剂以原位处于介质

学原位聚合

中,加入单体的非溶剂使单体沉积在原

法法[4,17]

位颗粒表面上,引发聚合形成微胶囊锐法[6,8]

孔

聚合物溶解,加入活性物质分散其中,将分散液用锐孔装置加到另一种溶液中,胶囊析出

化学法建立在化学反应基础上,主要利用单

适于气态、液态,水体小分子发生

缺点:要求单体是可溶的,而聚

聚合反应生成

合物是不可溶的;成本高。

高分子或膜材体

材包

优点:操作简单,覆剂,囊

化学方法

和物理化学方法一般通过反应釜即可进行,因此应用较多

3　存在的问题

择,具有其它物质所不具备的优异功能,但目前对于微胶囊技术本身而言,在理论上和应用方面都还有一些问题需要深入研究。首先,微胶囊的表征目前还无法准确表达,也没有一种简便可行的方法或技术标准。虽然目前微胶囊技术涉及到的领域是乳液和胶体,但是,乳液和胶体的表征手段还不能完全适用于微胶囊。因此,这是深入研究微胶囊的基础和关键之一。其次是解决制备成本过高和壁材及辅助料的安全性的问题。要积极寻找原料易得、价廉、适用范围广、对人类和生态环境安全的壁材。现在新型化工材料的开发与研制已经取得了长足的进展,相信在微胶囊壁材的开发方面,会得到理想结果。第三,在基础研究中还应关注微胶囊形成过程中的传质和平衡等过程及机理研究,因为物质传递规律和平衡过程是确定囊膜性能参数的基础,也是制备性能良好的微胶囊的技术保障。

加剂的微胶囊缓释增效化[3]。微胶囊化食品和药

品在国外已在其总量中占有相当大的份额,特别是食品中的油脂和香料香精,微胶囊化的份额已接近20%～35%,而且还有不断增大的趋势。我国的微

胶囊化技术虽然起步较晚,但起点较高,研究和推广应用工作迅速而全方位地展开,发展速度很快,使我国在较短期内就取得了举世瞩目的成果。目前,我国微胶囊技术在粮油食品工业、化学工业、制药工业、香料工业、饲料工业、化妆品工业、燃油工业、涂料工业、农药工业等方面都有广泛的应用,如微胶囊添加剂、微胶囊天然色素、微胶囊营养强化剂、微胶囊生物活性物质、微胶囊药物、微胶囊化妆品等等。相信在不久的将来,随着人们对微胶囊技术研究开发的不断深入,微胶囊化新产品一定会以更丰富多彩的面貌展现在世人面前,微胶囊技术也必将给人们带来更多更好的实惠。另外,作为这一技术的延伸,纳米微胶囊已经受到关注,相信这一技术会具有更为宽广的发展前景。

参考文献:

[1]王　璐,许时婴.香精香料微胶囊化[J].食品与发酵工

4　结束语

微胶囊技术在食品、化工、医药、生物技术、农业等许多领域中已得到成功的应用,尤其在食品工业上,许多由于技术障碍而得不到开发的产品,通过微胶囊技术得以实现,使得传统产品的品质和产量得到了大大的提高。归纳起来,微胶囊技术目前主要在三个方面得到了工业化应用:①酶或细胞的固定化,以及胶粘剂等的固定化;②传统液体产品如液体香精、香料、油脂、酱油、醋等固体粉末化;③营养强化剂和生物活性物质的微胶囊保质强效化,以及添30

业.1999,25(3):52-58.

[2]马小明.食品工业中的微胶囊技[M].北京:学苑出版

社.1991,29-33.

[3]刘晓庚,徐明生,鞠兴荣.高新技术在粮油食品中的应用

[J].食品科学,2002,23(8):335-342.

[4]J.H.Mcglumphy,etal.[P].U.S.1970.3540456,

3550598.

[5]A.D.Demain,[P].U.S.1971.3623489.[6]B.A.Demain.etal.[P].U.S.1992.5144964.[7]杨志坚.食品微胶囊的设计与应用[J].生命科学研究与

应用.1996,(4):589.

粮食与食品工业　Cereal

学报.2001.14(4):478.

andFoodIndustryVol.12,2005,No.1

[13]李光水,冯治田,丁东杰.溶剂脱水法微胶囊的实验初

[8]张可达,徐冬梅,王　平.微胶囊化方法[J].功能高分子[9]王林山.微胶囊技术及其在食品工业中的应用[J].冷饮

报[J].烟草科技.1997,(1):33.

[14]孟宏昌,秦明利,樊军浩,等.微胶囊粉末香精[J].食品

与速冻食品工业.2004.6(10):2.

[10]刘殿林.微胶囊技术原理及其在食品工业中的应用

[J].天津农业科学.1999,(4):12-15.

[11]罗　艳,陈水林.微胶囊技术[J].环球科技.1999.10

(183):3.

[12]吴克刚,钱银川.玻璃态微胶囊化技术[J].食品科学.

2002,23(8):324-327.

工业科技.2003,(8):84-86.

[15]姚芳莲,孙经武.微胶囊化技术及其应用[J].天津化

工.1995(1):25-29.

[16]HatadeYasuo,KoroYoshinobo,Shiomori.饲料用