微胶囊论文 - 图文

（a）顶端喷涂 (b)法向喷涂 (c)底端喷涂

图1-3 3种流化床喷涂法制备微胶囊的示意图

Fig. 1-3 Schematic diagram of preparation of microcapsule by three kinds of fluided-bed sprayings

1.1.4.7分子包埋法

1.1.4.7 molecule entrapment

也称为包接络合物法，是一种利用β-环糊精作为壁材，在分子水平上进行包埋的微胶囊化技术。β-环糊精分子外形呈圆柱形，亲水性基团分布在表面而构成亲水区，内部的中空部位则分布着疏水性基团（疏水中心），疏水中心可与许多物质形成包接络合物，将外来分子置于中心部位而完成包埋过程。包接络合法操作较简单，一般将环糊精配成饱和溶液，加入等摩尔量的芯材，混合后充分搅拌，即得所需络合物。对于一些溶解度较大的芯材，其络合物在水中的溶解度也比较大，可加入有机溶剂促使其析出沉淀（武伟等，2001）。

1.1.4.8 挤压法

1.1.4.8 Extrusion

这是一种在低温条件下进行的微胶囊技术。其主要原理是首先将芯材分散到液化了的碳水化合物壁材中，然后将混合液装入密封容器，在压穿台上利用压力作用压迫混合液通过一组模孔而呈丝状液，挤入吸水剂（异丙醇）中。当丝状混合液与吸水剂接触后，液状的壁材会脱水，硬化，将芯材包裹在里面成为丝状固体。然后将丝状固体从液体中分离出来，对其进行干燥、粉碎、筛分（秦立虎等，2003）。图1-4为挤压法制备微胶囊的流程图，图1-5为挤压法制备微胶囊的示意图（吴雪，2000）。这种工艺的壁材一般为蔗糖、麦芽糊精、玉米淀粉糖浆、变性淀粉等。主要用于风味物质、香料、维生素C、色素等热敏感性物质的微胶囊化。

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A 加压反应槽 B 压穿台 C 异丙醇 图1-4 挤压法制备微胶囊流程图 图1-5 挤压法制备微胶囊示意图

Fig. 4 Procedure of preparation of microcapsule Fig. 1-5 Schematic diagram of preparation

by extrusion of microcapsule by extrusion

1.1.4.9 相分离法

1.1.4.9 Phase separation

将壁材溶于适当介质（水或有机溶剂）中，并将芯材分散在该介质中，然后向介质中加入另一种物质或采用其他方法，使壁材的溶解度降低而从介质中凝聚出来，包覆于芯材表面，形成囊壁结构，见图1-6（刘永霞等，2003）。根据分散介质的不同，该方法又可分为水相相分离法和油相相分离法。

图1-6 相分离法制备微胶囊的流程图

Fig. 1-6 Procedure of preparation of microcapsule by phase separation

水相相分离法可分为复凝聚法、单凝聚法、盐凝聚法和调节pH值-聚合物沉淀法，其中以复凝聚法最为重要。复凝聚法是利用两种带相反电荷的水溶性高分子电解质做壁材，通过调节介质pH值等，使带异性电荷的两种壁材之间因电荷中和而溶解度降低，引起相分离而产生凝聚，形成微胶囊。在此方法中，由于微胶囊化是在水溶液中进行的，因此芯材必须是非水溶性的固体粉末或液体。最常用的壁材之一是明胶。明胶在水溶液中，当pH小于其等电点

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时，成为聚阳离子。当体系中存在阿拉伯胶、海藻酸钠、琼脂、甲基纤维素等聚阴离子时，由于正负电荷互相吸引而交联，形成正负离子的络合物，溶解度降低而凝聚成囊（朱选等，1999）。单凝聚法是以一种高分子材料为壁材，将芯材分散到壁材溶液中，然后加入壁材的非溶剂或电解质，使壁材的溶解度降低而从溶液中析出，包覆在芯材周围而凝聚形成微胶囊。盐凝聚法是指把一种电解质加到壁材的水溶液中，使壁材溶解度降低，引起相分离而产生微胶囊化。调节pH-聚合物沉淀法是利用在碱性或酸性条件下，某些聚合物变得不溶解的性质来实现微胶囊化。

油相分离法是向壁材的有机溶剂溶液中，加入一种对该壁材为非溶剂的液体，或通过调节温度等手段，引发相分离而形成微胶囊。由于这种方法中常引入一些有机溶剂，不易完全除去，因此在食品工业中采用较少（洪雁等，2003）。

1.1.4.10 干燥浴法

1.1.4.10 Drying in bath

也称为复相乳化法，该法的基本原理是先将壁材与芯材的混合物乳化，再以液滴的形式分散到介质中，然后通过加热、减压、搅拌、溶剂萃取、冷冻、干燥等方法将壁材中的溶剂去除，形成囊壁，再与介质分离得到微胶囊产品。根据所用介质的不同，此方法又可分为水浴干燥法和油浴干燥法。水浴干燥法首先形成W/O型乳化液，再分散到水溶性介质中，形成（W/O）/W型乳化液，然后去除油相溶剂，使油相聚合物的芯材外硬化成壁。油浴干燥法先形成O/W型乳化液，然后再将其分散到稳定的油性介质如液态石蜡、豆油中，形成（O/W）/O型乳化液，然后再去除水，使水相聚合物的芯材外硬化成壁。水浴干燥法可用于过氧化氢酶的微胶囊化，油浴干燥法可用于鱼肝油的微胶囊化（朱选等，1999）。

干燥浴法制备微胶囊时，若成膜过程依赖于溶剂的挥发，则在所制备的微胶囊的囊壁上会形成小孔或气泡，小孔大小及孔隙率与温度(挥发速度)有关。如果要获得比较致密的囊壁，则挥发速度不能太快，固化过程可能要持续若干小时，这是干燥浴法的一个缺点（王平，2002）。

真正可用于食品工业的微胶囊方法需符合以下条件（孙新虎，2004）：（l）能批量连续化生产；（2）生产成本低，能被食品工业接受；（3）有成套相应设备可引用，设备简单；（4）生产中不产生大量污染物，如含化学物或高浓COD或BOD的废水；（5）壁材是可食用的，符合食品卫生法和食品添加剂标准；（6）使用微胶囊技术后确实可简化生产工艺，提高食品质量，如外观、口感或延长货架期。食品工业中应用较多的微胶囊方法有：喷雾干燥法、喷雾冷却法、喷雾冷冻法、相分离法、挤压法、包接络合物法、空气悬浮法和锐孔法等。其中，应用最广泛的是喷雾干燥法（马小明，1991）。

1.1.5 微胶囊化的目的

1.1.5 Aims of microencapsulation

采用微胶囊技术，可以达到下列目的（武伟等，2001；张美霞，2003）：

（1）改变物料的存在状态、质量或体积 改变物态也就是通常所说的“粉末化”，即把液态或气态的原料固态化，改善其流动性和分散性。除了便于加工、运输、保存外，它还能简化食品生产工艺和开发出新型产品。例如，粉末香精就是固体饮料开发的前提，粉末油脂的出现促进了许多方便食品开发。物质经微胶囊化后，质量有所增加，也可制成含有空气的空心微胶囊而使其体积增加。密度大的固体经微胶囊化后可以转变成能漂浮在水面上的产品。 （2）提高稳定性，保护芯材免受环境影响

防止某些不稳定的食品原辅料氧化、挥发、变质，使其免受光、紫外线、温度、湿度等的影响，保持食品原有的色、香、味和生物活性，防止营养物质的破坏与损失，延缓食品变质。例如，许多香精和香料精油化学性质不稳定，易挥发或被氧化；维生素E、维生素C、多

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不饱和脂肪酸等材料很易氧化而失去功能，而生产中又要求这些成分在食品中高度分散于易被氧化的环境中，微胶囊化就是解决这一矛盾的最好方法。农药微胶囊化后，降低了挥发性，提高了抗紫外辐射能力，对减少用药量、减轻环境污染也有贡献。 （3）降低毒副作用，掩盖不良风味或色泽

许多药物（如阿司匹林）对胃肠道具有刺激作用，把其制成微胶囊后，通过缓释作用，从而减轻了药物的毒副作用。另外，许多药物具有苦味或其他不良味道、气味，把其制成微胶囊后就可掩盖这些不良味道、气味。部分食品添加剂，因带明显的异味或色泽而会影响被添加食品的品质，若将这些添加剂制成微胶囊颗粒，即可掩盖它们所带来的不良风味和色译，改善它们在食品工业中的使用性。部分易挥发的食品添加剂，经微胶囊化后可抑制挥发，减少其在贮存加工时的挥发性，同时也减少了损失，节约了成本。 （4）隔离活性成分

微胶囊化后囊壳可以将囊内、外物质隔离，因此能阻止活性物质之间发生化学反应。无碳复写纸是目前大量使用的清洁型办公记录材料，其关键部分就是隐色的压敏色素微胶囊，即利用微胶囊将结合以后会产生颜色的两部分隔离在囊壁的两侧，一旦受压后微胶囊破裂则显色。无碳复写纸最初属于压敏型记录材料，同理，也可以制备光敏型或热敏型记录材料，这方面已有大量的日本专利（王平，2002）。 在医药上，将药物微胶囊化后，可与其他敏感组分隔离。例如，红霉素遇酸易变质，微胶囊化后可在一定时间内避免与胃液接触，从而使其保持活性。

在焙烤食品的生产中，一些预制的面团中常含有酸性的配料，如水果丁、酸奶油等。如果它们与膨松剂碳酸氢钠接触时会发生反应，在面团加工过程中释放出气体。另外，冷冻保存的面团也会在贮存过程中损失部分的碳酸氢钠，使面团在焙烤过程中失去了膨胀的能力。采用微胶囊技术制得的微胶囊化碳酸氢钠在适当的温度下才会释放出来，从而使焙烤制品具有较佳的膨松结构（郭颖等，2001）。 （5）控制释放

控制释放是将具有释放机制的物质在最适当的时间、最适当的位置，以最适当的速率释放出去。具有控制释放功能的微胶囊最主要的应用是在医药领域。一些药物或活性物质制成微胶囊后，不但方便口服或注射，更重要的是药物的缓慢释放使药效变得持久，从而可减少服用次数和服用量，减少生理副作用（C-Y Yang et al, 2000）。某些药物，例如治疗结肠、直肠病的药物，采用特定壁材微胶囊化后，便可以经受住胃液、小肠液的消化、分解，到达结肠、直肠后才释放出来。

农药和化肥是微胶囊控制释放功能的第二大应用领域。将杀虫剂、除草剂等农药、化肥制成微胶囊后，可提高生物活性，控制释放速率，减少用药量，延长施药周期，减少对农作物的侵害和环境污染。

在食品工业中，有效成分需要控制释放的例子也很多。例如，在焙烤工业中，某些膨松剂要求在面胚表面升到一定温度、淀粉糊化和蛋白质变性已具备了保气功能后再产气，而生成的气体形成气泡不会溢散。把碳酸氢钠等膨松剂微胶囊化正好可以达到此要求。此外，日本也有微胶囊化乙醇保鲜剂，在密封包装中缓慢释放乙醇蒸气以杀菌。还可以利用医药中的肠溶微胶囊技术，把某些益生菌制成活菌制品，改善肠道消化状态（吴克刚等，2006）。

1.1.6 微胶囊的壁材

1.1.6 Coating materials of microencapsulation

理想的微胶囊壁材应具备以下性质：（1）良好的成膜性能，能将芯材密封在其结构之内，从而最大程度地与外界环境相隔绝。（2）在适当条件下溶解并释放出芯材。（3）不与芯材发生反应。（4）良好的操作性。例如，易溶于水或乙醇等食品工业中允许采用的溶剂；高浓度

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