從噴霧干燥技術(shù)和珍貴化合物生產(chǎn)影響因素兩方面介紹了保護香精香料的方法和可能遇到的問題。研究了許多將香精或香料封裝到載體材料中的應(yīng)用,從而實現(xiàn)有效包埋、高產(chǎn)量和長保質(zhì)期的目的。使用噴霧干燥儀進行的香精香料微囊化研究,列舉出香精香料品類、載體及帶來的益處等。
使用那艾噴霧干燥機進行微囊化的應(yīng)用列表
香精和香料 | 載體材料 | 發(fā)現(xiàn)和益處 |
硫磺香精 | 阿拉伯樹膠、麥芽糊精或其混合物 | 獲得良好的包封率,高回收率,提高儲存穩(wěn)定性 |
薄荷精油 | 八種不同的變性淀粉 | 不同載體在噴霧干燥過程中對薄荷精油的包封效果 |
葛縷子精油 | WPC、SMP 及其與麥芽糊精的混合物 | 發(fā)現(xiàn) WPC 本身以及碳水化合物的結(jié)合可成功用作壁材,WPC 表現(xiàn)出比 SMP 更好的封裝性能 |
檸檬烯油 | 阿拉伯樹膠、 WPC 及其與木薯粉的混合物 | 創(chuàng)造了具有均勻表面且無開裂的微膠囊形態(tài),為檸檬烯油提供足夠保護 |
椰子油(含維生素A) | 阿拉伯樹膠 | 顆粒呈球形,表面粗糙,粒徑范圍為 3.5 到 10.4μm,保護和穩(wěn)定膠囊中的維生素A |
奇亞籽油 | WPC/果膠+麥芽糊精WPC+Hi-Cap?100 | 不同載體封裝,最終微膠囊增加了誘導(dǎo)時間,提高了穩(wěn)定性 |
魚油 | WPI | 研究噴嘴類型和工藝設(shè)計(二流體噴嘴、三流體噴嘴和超聲波噴嘴)對魚油包封率和微膠囊性能的影響 |
石榴籽油 | SMP | 實現(xiàn) 95.6% 高包封率的最佳操作條件 |
菜籽油 | 扁豆分離蛋白和麥芽糊精 | 將菜籽油封裝在最有效的壁材中,以防止其降解氧化 |
核桃油和奇亞籽油 | HPMC、麥芽糊精 | 微囊化工藝保護核桃油和奇亞籽油 |
植物甾醇 | 阿拉伯樹膠和麥芽糊精 | 噴霧干燥法制備了性能優(yōu)良的植物甾醇微粒 |
葵花籽油 | HPMC、麥芽糊精 | 基于 RSM 開發(fā)優(yōu)化封裝工藝 |
微膠囊的特征
理想的香精或香料包封工藝可以得到含水率低、粒徑均勻、表面含油量小、產(chǎn)率高、芯材保留量大的干粉;在這里,我們將重點討論這些產(chǎn)品指標。
水分含量和水分活度
眾所周知,水分會影響油的氧化、風(fēng)味保留和顆粒的微觀結(jié)構(gòu)。通常,微粒的水分含量通過熱重分析法測量。研究表明,核桃油和奇亞籽油膠囊的水分含量在 0.95-2.13% 之間,葵花籽油粉的含量在 2.34-4.86% 之間。
水分活度通常與水分含量有關(guān),可以用水分活度計來測量。它會影響香味的釋放,因為它會改變包衣基質(zhì)的結(jié)構(gòu)。低水分活度減緩揮發(fā)物的釋放并抑制微生物腐敗。在較高的水分活度水平下,基質(zhì)可能會開始塑化;因此,會增加流動香精的釋放速率。研究發(fā)現(xiàn),在較高水分活度水平下,儲存過程中薄荷精油揮發(fā)物的損失更為明顯。
粒度、分布和微觀結(jié)構(gòu)
最終粉末的粒度、分布和微觀結(jié)構(gòu)也是產(chǎn)品加工和處理的重要因素。它們會影響產(chǎn)品的風(fēng)味、顏色、質(zhì)地和氣味,以及產(chǎn)品的流動性和分散性。通常,需要均勻、均質(zhì)并成球型的顆粒形態(tài)。使用二流體噴嘴時,經(jīng)那艾噴霧干燥儀處理的顆粒粒徑范圍為 1-25μm,而用超聲波噴嘴時粒徑范圍為 10-60μm??茖W(xué)家研究了三種類型的噴嘴對最終粉末的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn):用二流體噴嘴生產(chǎn)的魚油微膠囊平均直徑最小,為 7.3μm;其次是超聲波噴嘴和三流體噴嘴,分別為 11.3μm 和 12.0μm。此外,與其它兩種噴嘴比較,超聲波噴嘴可以產(chǎn)生最窄的粒徑尺寸分布。
一般來說,表面光滑、凹陷和褶皺少的微膠囊有益于包封率,當然對穩(wěn)定性也有幫助。微膠囊的微觀結(jié)構(gòu)可以用掃描電鏡觀察。研究發(fā)現(xiàn),以分離小扁豆蛋白、麥芽糊精和海藻酸鈉作為壁材包埋菜籽油,制備的微膠囊具有堅固的囊壁結(jié)構(gòu)可以保護囊芯。此外,對于含有維生素A的椰子油微膠囊,當壁材濃度分別在 15% 和 20% 時,外表呈球形且表面粗糙,壁材起到有效保護和穩(wěn)定維生素 A 的作用。
產(chǎn)率
產(chǎn)率可以通過將微膠囊固體質(zhì)量的重量除以待噴霧干燥的固體質(zhì)量的總和來計算。噴霧干燥過程中可以重點考察芯壁材料、芯殼比、表面活性劑、入口溫度、進料濃度等因素的影響。通常,噴霧干燥儀的產(chǎn)率高達 70%。有研究發(fā)現(xiàn),通過降低進料固體濃度和增加芯壁材料比,產(chǎn)率會增加,通過提高進口空氣溫度,產(chǎn)率也會增加。
總含油量、表面含油量和包封率
微膠囊的總含油量包括表面油和包封油。粉末表面上存在的油是一種不良特性,會影響存儲穩(wěn)定性。通過噴霧干燥后保留的總油減去表面油的含量,或通過有機溶劑洗去表面油從基質(zhì)中提取精油的水蒸餾法計算包封率。制備的奇亞籽油微膠囊的包封率很高,超過 99%,因此表面油的損失率小于1%。有研究報道,不同改性淀粉對薄荷精油的包封率隨壁材性質(zhì)的不同通常在 39.2%-97.4% 之間波動。顯然,當微膠囊的包封率最高、即微膠囊表面含油量最低時,對于隔離周圍環(huán)境起到保護包封化合物的效果最好。
儲存穩(wěn)定性
在存儲期間,含有香精和香料的微膠囊會被氧化,導(dǎo)致氣味變質(zhì)。可見存儲性是決定包封率的最重要因素之一??梢酝ㄟ^測試過氧化值(PV)和 2-硫代巴比妥酸反應(yīng)物質(zhì)(TBARS)來確定儲存穩(wěn)定性。含有菜籽油的扁豆蛋白-麥芽糊精-海藻酸鹽微膠囊比游離菜籽油具有更好的氧化穩(wěn)定性:在 30 天的儲存期內(nèi),微膠囊的 PV 顯著降低,這說明包埋具有強大的益處。即使在 25 天后,TBARS 值與微膠囊制備后第 1 天相比也沒有太大變化。
噴霧干燥技術(shù)在香精和香料的包埋中已經(jīng)得到了廣泛關(guān)注和應(yīng)用。它可以生產(chǎn)高質(zhì)量的包埋粉末并延長產(chǎn)品的保質(zhì)期。噴霧干燥儀許多客戶提供了可靠且受歡迎的解決方案,以支持他們的微膠囊研究。使用該設(shè)備開發(fā)的產(chǎn)品現(xiàn)在和將來都將被納入到廣泛領(lǐng)域內(nèi),例如增強健康油脂輸送的補充劑等等。
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