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挤压技术在“微胶囊化”香精中的应用世界商业评论(日期:2004-08-0211:34)我们常见的食用香料稳定性较差，在室温或低于室温的条件下就会汽化。但正是由于具有这特性才使得香料能够赋予食品良好的风味。香精是由多种香料调配而成的香味物质，组成它的香料有的稔定，有的挥发性很强，有的易受氧化，还有的相互之间或与食品体系中的其他物质之间易发生反应。对香精进行微胶囊化是为了保护这些原料，以避免其挥发或受到外界热，水和氧气作用而发生降解反应的最好的手段之一，目前在这方面的研究已经取得了不少成果。1挤压微胶蠢技术简介1.1挤压技术与喷雾干燥技术优缺点的比较目的能够用于微胶囊化香精且已商业化的技术很多，但是其中的许多方法都存在着相当多的不足之处。在这些商业化的微胶囊技术手段中，应用最为广泛的方法就是喷雾干燥法，该方法有很多优点，比如设备较简单、产品颗粒均匀且溶解性好，能够适用于大多数需要被包裹的物质等，但是同时该方法也有不少缺点：颗粒太小使得产品的流动性差心材物质会吸附于微胶囊的表面，易引起氧化，使风味物质被破坏为了除去水分使产品的湿度不高产60%,需要200摄氏度左右的高温，这必然会造成高挥发性物质的损失和热敏性风味物质的破坏由于温度过高会使用权产品颗粒表面呈多孔状结构而无法阻止氧气的进入。虽然近年来许多这方面的专家学者不断的对该顶技术进行改进，但是没有从根本上解决上述问题。挤压法是近年来新兴的一种微胶囊技术，它是在低温下加工生产微胶囊的技术，这种微胶囊香精的方法的主要优点为：微胶囊表面孔面积非常小，能防止挥发和氧气的进入；表面油量少，货架寿命长；操作温度低，对风味物质的损害小；具有吸引人的颜色。惟一另人觉得美中不足的就是这种方法所制备的微胶囊产品的产率不高，一般仅为70%左右，而喷雾干燥般能达到90%以上。1.2挤压技术的工作原理挤压技术的工作原理是将混悬在一种液化的碳水化合物介质中的混合物经过一系列模孔，用压力将其挤进一种凝固液的液浴中，当混合物接触到凝固液时，包裹材料从溶液中析出，对囊心包覆并发生硬化，结果形成挤压成型的细丝状微胶囊,从凝固液中把这种细丝分离出来，并加入抗结块剂，同时加以干燥,即可得到初级产品微胶囊C1. 3挤压设备目前用于微胶囊的挤压机可分为单螺杆和双螺杆两种规格。单螺杆挤压机主要由一个从细渐粗，螺距从宽渐窄的螺杆推动物料，在输送过程中，螺杆外径变大，机体内部容积变小，摩擦生热，从而使原料温度升高，物料的流动性增加然后从模具挤出，达到挤压的目的。而双螺杆挤压机则是由两根平行螺杆轴组成，由于螺旋间紧密啮合，在旋转输送物料寸，黏附在螺旋上的物料也会被另一根螺旋刮下来，向前推进，物料在控温条件下强力输送被压缩混合混炼剪断熔融成型等过程能在极短的时间里全部完成。这两种不同的挤压机各有特点，在用于微胶囊香精时要根据所要包裹香精、壁材的不同选择合适的设备，才能达到良好的微胶囊化效果。1.4 挤压微胶囊常用的壁材影响挤压微胶囊产品的一个主要因素就是所选用的壁材，可以说壁材的好坏在很大程度上决定了产品对外界环境的耐受性。目前能够用在挤压微胶囊中使用的壁材一般以糖类为主，包括麦芽糊精（DE值范围在5-20之间，最佳的DE范围为10-20之间），淀粉及其衍生物（如辛烯酸琥珀酸改性淀粉），葡萄糖，果糖、乳糖，核糖，木糖，蔗糖、麦芽糖，另外有时也将玉米糖浆作为壁材。除了上述的壁材以外，有时还会加入其他一些物质如乳化剂、多元醇（甘油或丙二醇），脂肪，食用酸和二氧化硅树脂来改变壁材的性质，以便更好地保护心材，避免受外界光、热和氧的作用而失去原有的风味。1.5 水分对挤压微胶囊的影响玻璃态是-种最为稳定的物理状态，当处于玻璃态时分子。热运动能量很低，只有较小的运动单元，大部分的运动单元都处于冻结的状态。挤压法是将香精在惰性气体的保护下分散于熔：化的糖类物质中，然后将其通过压力挤入冷却介质中迅速脱水，降温从而得到的一种含有香精的玻璃态产品。由于在这一过程中形成了玻璃态的产品，因此所制成的香精的微胶化产品具有非常好的稳定性。在评价玻璃态时Tg（玻璃化转变温度）是一个重要的指标，如何对于水在挤压过程中是一个很好的增塑剂，但是水分的含量对于玻璃化转变温度有很大的影响，一般来说，水分含量增加1%,玻璃化转变温度下降5%T0%.因此我们在研究挤压法生产微胶囊化香精时，水分含量对微胶囊稳定性的影响是绝不能忽视的。挤压技术在微胶囊化霄精中的应用历史与现状最初的挤压成型微胶囊化工艺是美国农业部阿尔巴尼实验室中的科学家们提出的，当时主要是想把橘皮油封固在一种非晶态的碳水化合物介质中。具体工艺步骤是首先把橘皮精油在液化的前萄糖中进行乳化，加入少量的固体玉米糖浆粉以延缓结晶过程，然后把得到的乳化液倾倒在不锈钢平板上冷却，当平板上的混合物固化后立即把它研磨成粉末放在真空条件下贮存。该产品经过6个月的贮存后，发现其稳定性及香味的保存性都非常好。科研人员所设计的挤压方法是目前商业生产方法的基础。他将香精油和抗氧化剂及分散剂加入DE值为42的谷物淀粉糖浆，谷物淀粉糖浆含有3%-8%的水分，并将温度控制在85-125C的范围内，将这一混合物剧烈搅拌并用氮气排除氧气，形成乳状液被挤入到不相混溶的液体中（如植物油或矿物油）o将冷凝的固体磨成一定的颗粒大小，并用溶剂除去表面油，然后真空干燥得到含香精油8-10%的产品。在这些研究的基础上，科研人员提出了采用麦芽糊精和改性淀粉作为挤压微胶囊壁材的观点。而在这些后不久，科研人员选用了低DE值的麦芽糊精和乳糖作为壁材。在挤压法生产微胶囊香精研究的最初阶段所采用的并不是商品化的挤压机，比如科研人员所采用的就是由一个压力反应器、模具和异丁醇槽所构成的简易设备。近年来大量的研究方向转到了利用商晶化的挤压机生产微胶囊化香精上，1.ouWenChin等人采用了大约0.5%-20%的羟丙基纤维素辅以其他的碳水化合物作为壁材，研究了商用挤压机生产微胶囊化香精的工艺。另外，在FUlger等人的专利中描述了采用挤压机生产微胶囊化香精的工艺，他们采用连续生产装置先将壁材加热以形成熔融态(形成熔融态所需的温度视壁材的不同而不同)，然后经过单螺杆或双螺杆的挤压机对香精进行包裹。PorZiO等人也在其专利中对采用挤压机制备微胶囊化香精进行了研究，只是两个专利所用的壁材及香精有所不同。除了采用糖类物质作为挤压微胶囊化的壁材外，近年来也有人用其他一些物质作为壁材的，比如蛋白质和脂类。BlaCk等人的专利就是以乳清蛋白作为微胶囊的壁材，采用挤压技术对于肉桂风味，苹果风味、草莓风味等许多应用于面制品的香精进行了微胶囊化，取得了良好的效果。3.挤压微胶囊化产品质量的评价对于微胶囊化香精的评价有许多方法，可以采用常规的包埋率，贮存稳定性、应用试验和SEM来加以评价。由于采用挤压法生产出来的微胶囊化香精处于玻璃态，我们可以通过考察产品的玻璃化转变温度对产品的性能进行评价。目前测定玻璃化转变温度的技术主要以差示扫描量热法(DSC)、动态热机械法(DMTA)和热机械法(DTA)应用最为广泛。但是这些方法对于样品的大小形状都有特殊的要求。比如，差示扫描量热法就要求样品的质量要小，一般为5-20mg,这样就不能全面的反映非均一的食品体系的性质。动态热机械法(DMTA)和热机械法(DTA)要求样品为固体，那么对于粉末样品和半固体样品就不能使用这种方法进行测定。由于上述方法的局限性，近年来更多的科学工作者把脉冲核磁共振技术应用到了食品体系玻璃化转变的研究当中。核磁共振技术能够应用于玻璃化转变的研究方要是玻璃化转变温度与食品体系中分子的流动性相关，而核磁共振技术可以通过分析原子核的弛豫特性来测定分子运动，我们可以通过核磁共振来测定体系的玻璃化特性。
