Tecnología de microencapsulación

1.1 El concepto de tecnología de microencapsulación

Microcápsula es un tipo de inclusión o paquete envuelto con contenido por la cáscara de material polimerizado, y la sustancia cargada en el interior se llama material de núcleo, y la sustancia envuelta fuera se llama material de la pared. La tecnología de microcápsulas se refiere a un nuevo tipo de tecnología por el polímero de materiales poliméricos como el material de la pared, de modo que se forma en la superficie del material del núcleo para formar una película continua, el aislamiento de los contenidos, a fin de formar un nuevo tipo de tecnología de microcápsulas.

La tecnología de microencapsulación puede encapsular sustancias sólidas, líquidas o gaseosas, para conservar en la medida de lo posible el color, el aroma, el sabor, la nutrición y la actividad del material del núcleo, y en la actualidad se ha investigado y aplicado ampliamente en los campos de la alimentación, la medicina, las necesidades diarias, los materiales químicos, etc.

1.2 Características de la tecnología de microencapsulación

Las sustancias especiales del material del núcleo después de la microencapsulación, su color, morfología, volumen, calidad, solubilidad y almacenabilidad, etc. sufrirán ciertos cambios, en condiciones específicas, las sustancias del material del núcleo se liberarán lentamente para desempeñar un papel.

El tamaño de las partículas de los productos microencapsulados oscila generalmente entre 1 nm y 1.000 nm. Microcápsulas de diferentes formas, principalmente irregulares, simples, tipo multi-núcleo, tipo multi-pared, partículas de relleno, etc.; de acuerdo con las características funcionales de diferenciación, incluyendo el tipo de liberación lenta, sensible a la presión, sensible al calor, sensible a la luz, hinchazón, tipo sensible al pH.

1.3 Selección del material del núcleo y de las paredes

Material de núcleo es sobre todo una sola sustancia, también puede ser una mezcla de varias sustancias, de uso común como material de núcleo se puede dividir en términos generales en los aceites esenciales, pigmentos, aceites, cepas, enzimas, sustancias activas, nutrientes, y otras categorías, las sustancias específicas de material de núcleo se muestra en la Tabla 1.

Cuadro 1 Preparación de las microcápsulas más utilizadas Clasificación del material del núcleo

En términos generales, el material del núcleo sólo se libera de la pared de la cápsula de la microcápsula para desempeñar su eficacia, la tasa de liberación se divide en liberación instantánea y liberación lenta de dos tipos, la tasa de liberación es susceptible al espesor del material de la pared, el tamaño del agujero, el modo de reacción y otros factores;

La solubilidad y el coeficiente de difusión del propio material del núcleo también tendrán un efecto sobre la tasa de liberación, y el proceso general de liberación del material del núcleo sigue la ecuación de tasa de liberación de nivel cero o de un nivel. En la producción y el procesamiento de la industria de bebidas, la selección de pigmentos, sustancias activas y nutrientes del material del núcleo es mayor, las sustancias microencapsuladas del material del núcleo añadidas a la bebida, mejoran la calidad y el valor de la bebida, enriquecen el sabor y el aroma de la bebida.

La selección de los materiales de la pared tiene una gran influencia en el efecto de la aplicación de la microencapsulación, como la permeabilidad, solubilidad, fluidez, etcétera. El material de pared utilizado debe cumplir los requisitos de aditivos alimentarios de las normas nacionales, así como tener buena formación de película, solubilidad, emulsificación, secado, compatibilidad y baja viscosidad, no tóxico, no irritante, biodegradable, ampliamente disponible, de bajo coste y no reaccionar químicamente con el material del núcleo.

Además, los materiales del núcleo y de la pared también tienen selectividad mutua, por lo general, los materiales de la pared solubles en aceite se pueden utilizar para envolver los materiales del núcleo solubles en agua, los materiales de la pared solubles en agua envuelven los materiales del núcleo solubles en aceite, la tensión superficial formada entre la fase oleosa y la fase acuosa para hacer que la solución forme un sistema estable de agua en aceite o agua en aceite.

Los materiales de pared más utilizados se dividen en materiales poliméricos naturales y materiales poliméricos sintéticos.

Los materiales poliméricos naturales son menos tóxicos, más viscosos y degradables;

Los materiales poliméricos sintéticos son resistentes y fáciles de modificar, pero menos biocompatibles.

Las gomas vegetales (p. ej., goma arábiga, pectina) tienen alta viscosidad, buenas propiedades filmógenas y gran estabilidad;

Los azúcares (como la maltosa, la sacarosa o el quitosano) tienen buena solubilidad, pero escasas propiedades de formación de película;

Almidón y su clase de derivados (como el carboximetilalmidón, oligosacáridos) de una amplia gama de fuentes, sin contaminación;

Las dextrinas (por ejemplo, maltodextrina, ciclodextrina) tienen una buena resistencia al calor;

Las clases de celulosa (por ejemplo, carboximetilcelulosa, etilcelulosa) son menos tóxicas y más viscosas, pero no resistentes al calor;

Las proteínas (p. ej., gelatina, proteína aislada de soja) y los lípidos (p. ej., parafina, lecitina) tienen buenas propiedades filmógenas y emulsionantes.PETROVIC et al. prepararon microcápsulas de aceite de girasol mediante secado por pulverización con hidroxipropilmetilcelulosa como material de pared, e investigaron experimentalmente el efecto de los tensioactivos aniónicos en el proceso de formación de microcápsulas.

CAI Xuran et al. investigaron la estabilidad de cinco proporciones de microcápsulas de antocianina de arándano incrustadas con un compuesto de almidón de carboximetilo y goma xantana, y confirmaron que las microcápsulas se retenían principalmente en el estómago y se liberaban en el intestino mediante un ensayo de liberación in vitro.LOLENY TAVARES et al. utilizaron un complejo de proteína de suero de leche y quitosano para microencapsular extracto de ajo, lo que dio lugar a una eficacia de retención de 50 % a 60 % de los compuestos fenólicos del ajo.

1.4 Métodos de preparación de microcápsulas

Existen muchos métodos para la preparación de microcápsulas, que pueden clasificarse en métodos físicos, químicos y fisicoquímicos según el principio. Los métodos específicos y sus ventajas se muestran en la Tabla 2.

Tabla 2 Métodos de preparación de microcápsulas

En la industria de las bebidas, el método de secado por atomización se utiliza a menudo para producir bebidas sólidas con el fin de lograr una producción industrial a gran escala. Chai Wisdom et al. utilizaron zumo de caña y canela como materias primas, añadieron maltodextrina y a continuación secaron por atomización para preparar bebida sólida de zumo de caña y canela, y la bebida de zumo de caña y canela obtenida en las condiciones óptimas del proceso tiene una rápida velocidad de disolución, buena calidad, dulce y sabrosa, y posee el sabor único del zumo de caña y la canela.

En la producción real de más material de núcleo en el material de la pared solución mezclada homogénea para formar una solución estable, la alimentación a la secadora de pulverización después de la atomización y el proceso de secado a alta temperatura para que el disolvente se evapora rápidamente, la precipitación soluto para obtener las microcápsulas y luego se añade a las bebidas de jugo, bebidas sólidas y así sucesivamente. Las microcápsulas preparadas mediante secado por pulverización tienen un buen efecto de incrustación, partículas finas y uniformes, y buena solubilidad.

1.5 Caracterización de las microcápsulas

Existen muchos métodos específicos para la caracterización de productos microencapsulados: el uso de la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier, la difracción de rayos X y otras técnicas para determinar el grado de incrustación de la microcápsula, la verificación de la estructura incrustada; el uso de la microscopia electrónica de barrido para observar la estructura superficial de las microcápsulas, el efecto de la incrustación; el uso del analizador granulométrico para analizar la distribución del tamaño de las partículas de los productos microencapsulados; el uso de analizadores termogravimétricos para detectar la estabilidad térmica de los productos microencapsulados; el uso del trazado de la tasa de incrustación de la microcápsula La tasa de incrustación de la microcápsula se obtuvo mediante el trazado de mapas; la propiedad de liberación lenta de las microcápsulas se detectó mediante cromatografía, etc. Storm Sasha et al. establecieron una tecnología de resonancia magnética nuclear de bajo campo combinada con un método de análisis de regresión de mínimos cuadrados parciales, detección rápida, no destructiva y precisa de la tasa de incrustación de las microcápsulas de aceite de krill antártico.

Aplicación de la tecnología de microencapsulación a la elaboración de bebidas

2.1 El papel de la tecnología de microencapsulación en la aplicación del procesado de bebidas

(1) Las bebidas líquidas pueden convertirse en polvo o partículas sólidas tras la microencapsulación, lo que resulta cómodo para su procesamiento, transporte, almacenamiento y consumo.

(2) Proteger el material del núcleo, volátil e inestable, de la influencia del entorno externo (luz, temperatura, humedad, valor del pH, etc.), para evitar la oxidación y el deterioro del material del núcleo o ralentizar la velocidad de oxidación, y al mismo tiempo evitar la interacción con otros componentes en las reacciones adversas de la bebida, con el resultado de daños para la salud humana.

3）Mejorar la estabilidad química del producto y prolongar el periodo de almacenamiento.

4）Controlar el lugar de liberación, el tiempo de liberación y la velocidad de liberación del material del núcleo en el cuerpo humano, de modo que los ingredientes activos con funciones terapéuticas y así sucesivamente puedan ser liberados de manera efectiva y precisa, y promover la absorción y utilización del tracto intestinal humano.

(5) Enmascarar el mal olor del propio material del núcleo, como a pescado, picante, amargo, etc., para mejorar el gusto y el sabor de la bebida.

6）Maximizar el color, aroma y sabor originales, así como la actividad biológica de la bebida, preservar el valor nutritivo o incluso mejorarlo.

(7) Reducir la cantidad de aditivos alimentarios añadidos para reducir los daños a la salud humana.

2.2 Aplicación de la tecnología de microencapsulación a las bebidas a base de té

Té porque contiene polifenoles de té y otras sustancias beneficiosas para la salud humana y amado por los consumidores, pero los polifenoles de té son fáciles de oxidar en condiciones alcalinas, fácil de reaccionar con la cafeína, proteínas y otras sustancias para generar queso de té; vitaminas en el té son fácilmente dañados por el calor; las sustancias aromáticas son fáciles de volatilizar o liberar sabores indeseables; los pigmentos son fáciles de descomponer en condiciones de luz, y algunos de ellos también aparecerán turbios y precipitados, oscureciendo el color de la sopa, deteriorando el aroma algunos de ellos también tendrán turbidez y precipitación, oscureciendo el color de la sopa y deteriorando el aroma.

La aplicación de la tecnología de microencapsulación en la producción y elaboración de bebidas a base de té puede resolver eficazmente los problemas mencionados. La aplicación de la tecnología de microencapsulación puede proteger los polifenoles del té, las vitaminas, las sustancias aromáticas y los pigmentos de las bebidas de té, evitar la volatilización de los ingredientes, mantener el color y el sabor del té, mejorar la estabilidad y la resistencia a la luz, el calor, los ácidos y los álcalis, y prolongar la vida útil. Ning Enchuang et al. prepararon microcápsulas a partir del secado por pulverización del líquido original de polifenoles de Camellia sinensis, y los polifenoles del té fueron capaces de retener 81,23 %. Chen Xin señaló que añadir un tipo de microcápsula de grasa láctea a la bebida de té puede mejorar el sabor y aumentar el valor nutritivo.

En la producción de té instantáneo, para mantener el sabor original, el color y el aroma del té es la clave, la adición de prosperar-ciclodextrina no sólo puede ser incrustado en los componentes de sabor para evitar su pérdida, sino también prevenir la producción de queso de té, la producción de bebidas de té con fuerte aroma y buen color.

2.3 Aplicación de la tecnología de microencapsulación a las bebidas lácteas

Para garantizar que los nutrientes de los productos lácteos no se descompongan, se utiliza la tecnología de microencapsulación para procesar los nutrientes, de modo que la leche en polvo producida tenga una textura uniforme, buen sabor y gusto delicado. Dai Yi et al. señalaron que la microencapsulación de ácidos grasos añadidos a la leche en polvo para lactantes puede garantizar la calidad nutricional y la seguridad de la fórmula, mejorar la estabilidad de los ácidos grasos y ralentizar la oxidación. El ácido docosahexaenoico (DHA) es un ácido graso insaturado esencial para el crecimiento y el desarrollo de lactantes y niños pequeños, pero es propenso a la oxidación y la decoloración, lo que da lugar a sabores desagradables.

El DHA microencapsulado añadido a la leche en polvo puede evitar el olor a pescado y también mejorar la solubilidad de la leche en polvo. El uso de la microencapsulación también puede producir muchos sabores diferentes de productos lácteos, como leche en polvo aromatizada, leche en polvo con cerveza, leche en polvo espumosa, leche en polvo con jengibre, etc. La microencapsulación de Lactobacillus acidophilus en yogur puede mejorar la capacidad de retención de agua del yogur y aumentar el contenido de proteínas, y se ha confirmado experimentalmente que las propiedades de este Lactobacillus acidophilus microencapsulado pueden permanecer estables durante 10 semanas.

Sung Ahn et al. estudiaron el proceso de las microcápsulas de lactasa entérica, y verificaron que la tasa de liberación in vitro de las microcápsulas de ftalato de hidroxipropilmetilcelulosa es mejor que la de las microcápsulas embebidas en zeinolisina, y que este tipo de lactasa microencapsulada puede aplicarse a la leche y el yogur para resolver el problema de la secreción insuficiente de lactasa en el cuerpo humano y aliviar los síntomas debidos a la intolerancia a la lactosa, a fin de garantizar la salud de los seres humanos.

2.4 Aplicación de la tecnología de microencapsulación a las bebidas funcionales

La tecnología de microencapsulación tiene muchas aplicaciones en la producción de bebidas funcionales, las aplicaciones más prometedoras, los probióticos para mantener el equilibrio de la flora intestinal humana, la supervivencia de las condiciones requieren alta, hecha de microcápsulas probióticas, puede mejorar la actividad y la estabilidad de los probióticos en el tracto intestinal, añadir la producción de microencapsulación probiótica de bebidas de jugo, bebidas lácteas tienen un amplio mercado.

MAS Hara SOUNGA B A F et al. utilizaron el complejo de proteína aislada de suero de leche-oligofructosa como material de la pared, Lactobacillus acidophilus y Lactobacillus casei como material del núcleo para preparar microcápsulas probióticas, que se añadieron a plátanos machacados para liofilizarlos en polvo y simular el tratamiento de fluidos gástricos e intestinales humanos, y la prueba demostró que el polvo de plátano con la adición de la microcápsula probiótica incrustada mantenía una alta viabilidad bacteriana y una buena estabilidad de almacenamiento.

Ding Ke et al. microencapsulado Ganoderma lucidum cepas, el filtrado de la fermentación y el ácido cítrico, sacarosa, miel de acuerdo con una cierta proporción de la mezcla, después de la homogeneización, llenado, esterilización hecho de bebidas fermentadas, rica en nutrientes, mejor sabor.

Cai Xiangyang y otras microcápsulas preparadas con aceite de semilla de cártamo para desarrollar una bebida compuesta funcional, a través de la investigación experimental en humanos muestra que esta bebida en la capacidad metabólica del cuerpo del atleta para promover, beber a largo plazo también puede mejorar el rendimiento deportivo.

2.5 Aplicación de la tecnología de microencapsulación a los zumos de fruta

El uso de la tecnología de microencapsulación para producir bebidas de zumo de frutas, por lo general con alginato de sodio, zumo de fruta natural o zumo compuesto como materias primas, diferentes sabores de bebidas de zumo microencapsulado con una amplia gama de fuentes de materias primas, proceso simple, en el proceso de producción no es fácil hacer demasiada pérdida de nutrientes, los consumidores pueden experimentar un rico sabor al beber.

Liu Chunju et al. aplicaron microcápsulas de aceite esencial de cidra al zumo de fruta, que retuvo una variedad de componentes aromáticos beneficiosos en el aceite esencial, con sabor característico y gran aceptación, y la aplicación de este aceite esencial en el zumo de fruta tiene un gran valor para el desarrollo y la utilización.

Chen Jianbing et al. utilizó la tecnología de microencapsulación de hesperidina incrustado, añadido a la bebida de zumo de naranja, a través del estudio del impacto en la calidad del jugo, para determinar la fórmula óptima para: la concentración de jugo original de 30 %, microencapsulación hesperidina 0,8 %, estabilizadores 0,2%, la bebida de zumo de naranja producido en estas condiciones de proceso tiene un buen sabor, el contenido de hesperidina de hasta 0,82 g / L, y al mismo tiempo para mejorar la bebida de zumo Valor nutricional.

También hay estudios sobre zumo de manzana con lípidos incrustados en microcápsulas, y luego añadidos al agua para hacer zumo de manzana microencapsulado, que es beneficioso para la absorción humana, tiene un tiempo de retención más largo que el zumo de manzana ordinario en el organismo y una alta biodisponibilidad.

NAMBIAR et al. obtuvieron zumo de coco microencapsulado mediante secado por atomización y demostraron experimentalmente que la microencapsulación protege los compuestos fenólicos de una liberación controlada eficaz en condiciones específicas. Además, el efecto de la gelatina en la clarificación de los zumos de frutas y verduras también está relacionado con la aplicación de la tecnología de microencapsulación.

2.6 Aplicación de la tecnología de microencapsulación a las bebidas sólidas

En los Estados Unidos, la tecnología de microencapsulación se utiliza en más de la mitad de los procesos de producción de bebidas sólidas. Wang Yutong et al. polvo inflado de grano mezclado como el material de la pared incrustado prosperar - caroteno, secado por pulverización preparó una bebida sólida microencapsulada, por lo que la bebida sólida tiene una mejor solubilidad y fluidez, y el valor nutricional se ha mejorado.

En la producción y elaboración de café instantáneo, la microencapsulación puede proteger de la descomposición a los alcoholes, aldehídos y cetonas inestables, lo que es esencial para proporcionar las características de sabor únicas del café.

El polvo espumante aireado obtenido mediante microencapsulación puede hacer que la bebida produzca espuma abundante. La fitomasa producida mediante tecnología de microencapsulación puede utilizarse en los ingredientes del café y el té con leche para aumentar la textura lechosa y suave y mejorar la solubilidad rápida. Las partículas microencapsuladas que encapsulan zumos de frutas naturales se añadieron a bebidas sólidas, que son naturales y nutritivas con un olor afrutado. Wu Shudong et al. extrajeron flavonoides de residuos de cáscaras de cítricos y los añadieron a bebidas sólidas tras incrustarlos con thrive-ciclodextrina, lo que dio lugar a un delicado sabor a cerveza y un moderado sabor agridulce.

Perspectivas

La aplicación de la tecnología de microencapsulación simplifica el proceso tradicional de producción de bebidas, promueve el desarrollo de la industria de bebidas desde la dirección de bajo nivel a la de alto nivel de profundidad, y crea muchos productos valiosos. Con la madurez de la tecnología, la tecnología de microencapsulación también se aplica gradualmente al uso de acidulantes, conservantes y otros aditivos para bebidas, la tecnología de microencapsulación se ha convertido en un medio importante para promover el progreso continuo de la industria de bebidas.

Actualmente, la tecnología de microencapsulación de China se encuentra en una etapa de rápido desarrollo, de acuerdo con la demanda del mercado y la situación actual, una mayor investigación teórica y una amplia aplicación, para el desarrollo de nuevos materiales de pared ecológicos y no tóxicos y la excavación de material de núcleo, así como para ampliar los medios de evaluación funcional y así sucesivamente son de gran importancia. En la actualidad, la tecnología de microencapsulación se está desarrollando en la dirección de la micronización, la alta calidad y la protección del medio ambiente, y en el futuro, la tecnología de microencapsulación desempeñará un papel más importante en la industria de bebidas, y desarrollará continuamente nuevos productos beneficiosos para la salud humana, realizará mayores avances y aportará más beneficios a los seres humanos y a la sociedad.