第十三届中国国际健康产品展览会
2022 亚洲天然及营养保健品展

2022年11月8-10日 | 上海新国际博览中心

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【行业资讯】微胶囊成为有效保留功能成分“新利器”

第十三届中国国际健康产品展览会 | 2022亚洲天然及营养保健品展

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微胶囊技术是指利用天然或合成高分子材料,将固体或液体甚至是气体物质包裹成具有半透明或者密封囊膜的微小粒子的技术。微胶囊外观呈粒状或者圆球状,粒径在1—250微米。近年来,微胶囊已从制药领域向食品制造、生物等领域不断拓展,成为有效保留功能成分的“新利器”。









微胶囊应用日趋广泛

微胶囊是三类控制释放系统(微胶囊、脂质体和多孔聚合物系统)之一。微胶囊可起到改变物料形态、保护芯材、掩盖不良风味、增加溶解性和定向释放等作用。在食品中,根据芯材和用途不同,可分为包埋油脂、色素、营养素等成分的微胶囊和包埋香精、饮料、乳制品等食品材料的微胶囊。


微胶囊的功能效果主要取决于由壁材的种类和使用量。壁材的选择对其性质起了决定性作用,如缓释性、生物相容性,环境刺激响应性等。应用于食品中的壁材要求安全可食用,且一般不能与芯材发生反应,并能够形成一层膜将芯材包裹起来。目前常用的壁材材料有两大类:蛋白质和碳水化合物。


蛋白质类具有良好的乳化性能和成膜性,包括大豆蛋白、酪蛋白、乳清蛋白等。碳水化合物类还可分为植物胶、糊精、糖类等。在使用中可选择一种或结合几种壁材的优点组合使用。


微胶囊化的方法可分为物理法、化学法和物理化学结合法,目前已发展了20多种方法。在食品制造中,微胶囊化需要符合实际生产的要求,如壁材可食用、生产方便经济,提高产品质量和可连续化生产等。


从目前来看,微胶囊技术在药物生产中最为普遍。药物经过微囊化后不仅能掩嗅、掩味、提高药物的稳定性,也能提高靶向性、缓释性,降低在胃肠道中的不良反应,减少复方配伍禁忌等众多优势。近年来,微胶囊技术也被广泛应用于食品工业中,其具有的改变物质形态、保护敏感成分、隔离活性物质、降低挥发性、使不相溶成分混合、降低某些化学添加剂的毒性等特点,为食品工业科技发展开辟了新的技术方向。


微囊化技术可改变物料的状态。目前很多粉末香精、粉末油脂就是通过微囊化提高溶解性和流动性。微囊化可保护敏感成分,如海鲜香精遇热、遇光很不稳定,做成微囊就可以保护呈味物质。烘焙产品中的蓬松剂需要在适当的时间以适当的速度释放,通过微囊化处理则可以实现。多肽类、提取物类产品使用微囊化还可以改善口感。


微囊化食品不断推陈出新

利用微胶囊技术对功能成分,如抗氧化剂、益生菌等进行包埋,对食品的加工以及价值提升具有重要意义。传统的香精香料组分容易在加工和储存过程中挥发甚至发生香型变化,如将香精包埋在纳米微胶囊中,可使其免受外界因素,如光、氧、酸、碱和高温等的影响,进而使香精的留香时间延长。


目前,利用微胶囊技术已开发出了许多微胶囊化食品,如粉末油脂、粉末酒、胶囊饮料、固体饮料等,风味剂(风味油、香辛料、调味品)、天然色素、营养强化剂(维生素、氨基酸、矿物质)、甜味剂、酸味剂、防腐剂及抗氧化剂等微胶囊化食品添加剂也已大量应用于生产中。


在食品工业生产中,油脂需求量非常大,利用纳米微胶囊技术可将本身不稳定、易氧化变质的液状油脂制成固态粉末油脂,从而有效提高油脂的稳定性,延长产品的货架期,并拓宽油脂的应用范围。


微胶囊技术还可以实现生物活性物质的包埋,如多肽、多糖、蛋白质类等。这些生物活性物质在食品的加工或贮藏过程中,易受外界环境因素的影响而丧失营养价值。利用纳米微囊技术可以提高生物活性成分的稳定性、延缓释放,使其活性得到最大发挥。

营养素加工实现微囊化

微囊化油脂 DHA、ARA油脂微囊化应用比较普遍。因不饱和脂肪酸含有不饱和双键,性质不稳定,易被氧化,缩短货架期。如DHA一旦被氧化,便失去功能,且会对人体造成健康危害。另外,DHA的腥味是大多数消费者接受不了的,所以需要对DHA进行保护并掩盖其异味,而微胶囊化是最佳的解决方案之一。目前,以变性淀粉作为囊材对DHA的包埋效果更好。变性淀粉具有优良的乳化性能和成膜性能,其低黏度、易雾化、易脱水干燥等特性,都是其具有优良包埋效果的主要因素。如我国美泰科技(青岛)股份有限公司开发的植物脂肪粉原料,就是将油脂包埋于高分子食品原料中,采用微胶囊包埋技术,经高压均质及干燥过程制成水溶性粉体油脂,具有成分稳定、保质期延长、流动性改善、营养价值提高等特点。目前,该公司的初榨椰子油粉等多款油脂微囊粉已应用于特医食品等领域。


补铁营养素微囊剂 孕妇或贫血人群通常会补充铁元素以达到强化营养、补血的目的,而人体对一般补铁剂的吸收率不到10%;另外,食品中添加铁盐元素,会改变食品色泽、产生金属臭味及加速自身氧化等。例如,硫酸亚铁添加于面粉或烘焙粉时,常会伴随催化、氧化及酸败。如果采用微胶囊技术,可减少硫酸亚铁与敏感成分的接触,从而延长其贮存期。研究表明,以单硬脂酸甘油酯为包裹材料,采用低温喷雾干燥法进行硫酸亚铁的微胶囊化,在硫酸亚铁的包埋量为30%左右时,所得到的微胶囊化硫酸亚铁因囊壁厚且颗粒较大,能很好地阻碍铁盐的促氧化作用。另外,用硬化油脂包覆硫酸亚铁或其他铁盐营养强化剂,可以降低它们对胃部的刺激作用,促进血管对铁元素的吸收。


微囊化阿斯巴甜 阿斯巴甜在酸性食品中不稳定,采用微胶囊技术可以克服该缺点。常规方法是采用羧丙基甲基纤维素制备微胶囊化阿斯巴甜。研究发现,使用聚乙烯醇PVA-蜡质-乳化剂的复合壁材,可以获得控制性和释放性较好的微胶囊产品。如玛氏箭牌口香糖就是使用微胶囊化的阿斯巴甜作为甜味剂。


微囊化双歧杆菌 由于双歧杆菌对氧极其敏感,对环境pH值的抵抗力差,保持活性较为困难,微囊化则可以保证双歧杆菌以活菌形式到达肠道并定植于肠黏膜上发挥作用。微囊化可以将双歧杆菌与氧气等外界的不利环境分开,同时也便于其贮、运。另外,采用油脂包覆菌末的方法,可以将双歧杆菌菌末混合于溶解的油脂类中,经过搅拌造粒或挤出造粒成型。有研究采用明胶、果胶,或者壳聚糖/海藻酸钠为囊材,用空气悬浮法制备肠溶性微胶囊,包埋率可以达到83.4%以上,活菌数达到580亿CFU/g。如拥有多款益生菌产品,包括双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、青春双歧杆菌以及多种乳杆菌原料的北京科拓恒通生物,其益生菌产品采用低温包被、真空干燥、悬浮稳定、高温耐受保存等多项技术,实现了益生菌高密度活性、高稳定性,实现了更好的利用。


微囊化姜黄素 姜黄素是药食同源姜黄的提取物,也是消费者认知度很高的功能原料。姜黄素应用中最大问题是既不水溶也不油溶,通常情况下很难被人体吸收。目前,高利用度的姜黄素采用了包埋技术,不仅提高了姜黄素的摄入量,也改善了消费者的体验感。如河南中大公司生产的姜黄素产品,就是采用高稳态技术结合固体分散和微乳化技术,达到高含量、水溶性好,对光、酸碱度稳定以及提高生物利用度的效果。

在国内,微胶囊技术的研究才刚刚起步,而国外特别是美国和日本的微胶囊技术快速发展。随着功能性食品进入快车道,微囊化技术在食品领域的创新应用至关重要。目前,由于微囊技术生产成本较高、材料选择不易等问题,其在食品工业化生产上的应用水平还较低。但是随着技术的发展,制备方法的不断完善,总体趋势是向着生产成本降低,质量不断提高的方向发展。由此可见,食品微囊化技术将是一个重要的研究方向,微囊化功能原料必将成为食品应用的热点之一。


文章来源:营养健康产业

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