Mikroenkapsülasyon Teknolojisi

1.1 Mikroenkapsülasyon teknolojisi kavramı

Mikrokapsül, polimerize malzemenin kabuğu tarafından içeriklerle sarılmış bir tür dahil etme veya pakettir ve içine yüklenen madde çekirdek malzeme olarak adlandırılır ve dışarıya sarılmış madde duvar malzemesi olarak adlandırılır. Mikrokapsül teknolojisi, duvar malzemesi olarak polimer malzemelerin polimeri tarafından yeni bir teknoloji türünü ifade eder, böylece sürekli bir film oluşturmak için çekirdek malzemenin yüzeyinde oluşturulur, içeriğin izolasyonu, böylece yeni bir mikrokapsül teknolojisi türü oluşturur.

Mikroenkapsülasyon teknolojisi, katı, sıvı veya gaz halindeki maddeleri, çekirdek malzemenin rengini, aromasını, tadını, besleyiciliğini ve aktivitesini korumak için mümkün olduğunca kapsülleyebilir ve günümüzde gıda, ilaç, günlük ihtiyaçlar, kimyasal malzemeler ve benzeri alanlarda yaygın olarak araştırılmış ve uygulanmıştır.

1.2 Mikroenkapsülasyon teknolojisinin özellikleri

Mikroenkapsülasyondan sonra özel çekirdek malzeme maddeleri, rengi, morfolojisi, hacmi, kalitesi, çözünürlüğü ve depolanabilirliği vb. belirli koşullar altında belirli değişiklikler olacaktır, çekirdek malzeme maddeleri bir rol oynayacak şekilde yavaşça serbest bırakılacaktır.

Mikrokapsüllenmiş ürünlerin partikül boyutu genellikle 1 nm ila 1.000 nm arasında değişmektedir. Başta düzensiz, basit, çok çekirdekli tip, çok duvarlı tip, dolgu partikülleri vb. olmak üzere farklı şekillerde mikrokapsüller; yavaş salınımlı tip, basınca duyarlı, ısıya duyarlı, ışığa duyarlı, şişmeye duyarlı, pH'a duyarlı tip dahil olmak üzere farklılaşmanın işlevsel özelliklerine göre.

1.3 Çekirdek malzemesi ve duvar malzemesi seçimi

Çekirdek malzeme çoğunlukla tek bir maddedir, ayrıca birkaç maddenin karışımı da olabilir, yaygın olarak çekirdek malzeme olarak kullanılanlar genel olarak uçucu yağlar, pigmentler, yağlar, suşlar, enzimler, aktif maddeler, besinler ve diğer kategorilere ayrılabilir, Tablo 1'de gösterilen belirli çekirdek malzeme maddeleri.

Tablo 1 Yaygın olarak kullanılan mikrokapsüllerin hazırlanması çekirdek malzeme sınıflandırması

Genel olarak, çekirdek malzeme etkinliğini göstermek için sadece mikrokapsülün kapsül duvarından salınır, salınım oranı anlık salınım ve iki tür yavaş salınım olarak ikiye ayrılır, salınım oranı duvar malzemesinin kalınlığına, deliğin boyutuna, reaksiyon moduna ve diğer faktörlere duyarlıdır;

Çekirdek malzemenin çözünürlüğü ve difüzyon katsayısı da salım oranı üzerinde etkili olacaktır ve çekirdek malzemenin genel salım süreci sıfır seviyeli veya tek seviyeli salım oranı denklemini takip eder. İçecek endüstrisinin üretimi ve işlenmesinde, pigment, aktif maddeler ve besin sınıfı çekirdek malzeme seçimi daha fazladır, içeceğe eklenen mikrokapsüllenmiş çekirdek malzeme maddeleri, içeceğin kalitesini ve değerini arttırır, içeceğin tadını ve lezzetini zenginleştirir.

Duvar malzemelerinin seçimi, geçirgenlik, çözünürlük, akışkanlık ve benzeri gibi mikroenkapsülasyon uygulamasının etkisi üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Kullanılan duvar malzemesi, ulusal standartlardaki gıda katkı maddelerinin gereksinimlerini karşılamalı, ayrıca iyi film oluşturma, çözünürlük, emülsifikasyon, kurutma, uyumluluk ve düşük viskoziteli, toksik olmayan, tahriş edici olmayan, biyolojik olarak parçalanabilen, yaygın olarak bulunan, düşük maliyetli olmalı ve çekirdek malzeme ile kimyasal olarak reaksiyona girmemelidir.

Buna ek olarak, çekirdek ve duvar malzemeleri de karşılıklı seçiciliğe sahiptir, genellikle yağda çözünen duvar malzemeleri suda çözünen çekirdek malzemeleri sarmak için kullanılabilir, suda çözünen duvar malzemeleri yağda çözünen çekirdek malzemeleri sarar, yağ fazı ile su fazı arasında oluşan yüzey gerilimi çözeltinin kararlı bir yağda su veya yağda su sistemi oluşturmasını sağlar.

Yaygın olarak kullanılan duvar malzemeleri doğal polimer malzemeler ve sentetik polimer malzemeler olarak ikiye ayrılır.

Doğal polimer malzemeler daha az toksik, daha viskoz ve parçalanabilirdir;

Sentetik polimer malzemeler güçlüdür ve modifiye edilmesi kolaydır, ancak biyolojik olarak daha az uyumludur.

Bitkisel gamlar (örneğin arap zamkı, pektin) yüksek viskoziteye, iyi film oluşturma özelliklerine ve yüksek stabiliteye sahiptir;

Şekerler (maltoz, sukroz, kitosan gibi) iyi çözünürlüğe sahiptir, ancak film oluşturma özellikleri zayıftır;

Nişasta ve türevleri sınıfı (karboksimetil nişasta, oligosakkaritler gibi) çok çeşitli kaynaklardan elde edilir, kirlilik içermez;

Dekstrinler (örn. maltodekstrin, siklodekstrin) iyi bir ısı direncine sahiptir;

Selüloz sınıfları (örneğin karboksimetil selüloz, etil selüloz) daha az toksik ve daha viskozdur, ancak ısıya dayanıklı değildir;

Proteinler (örneğin jelatin, soya fasulyesi izolat proteini) ve lipidler (örneğin parafin, lesitin) iyi film oluşturma ve emülsifiye etme özelliklerine sahiptir. PETROVIC ve arkadaşları, duvar malzemesi olarak hidroksipropilmetilselüloz ile püskürtmeli kurutma kullanarak ayçiçek yağı mikrokapsülleri hazırlamış ve anyonik yüzey aktif maddelerin mikrokapsül oluşum süreci üzerindeki etkisini deneysel olarak araştırmıştır.

Pratik uygulamada, maliyetten tasarruf etmek ve daha iyi gömme etkisi elde etmek için, iki veya daha fazla duvar malzemesi genellikle gömme için kompozit olarak seçilir.CAI Xuran ve arkadaşları, beş oranda karboksimetil nişasta ve ksantan sakızı kompozit gömülü yaban mersini antosiyanin mikrokapsüllerinin stabilitesini araştırmış ve mikrokapsüllerin esas olarak midede tutulduğunu ve in vitro salım testi ile bağırsakta salındığını doğrulamıştır.LOLENY TAVARES ve arkadaşları sarımsak ekstraktını mikrokapsüllemek için peynir altı suyu proteini ve kitosan kompleksi kullanmış, bu da sarımsaktaki fenolik bileşiklerin 50 % ila 60 % tutma etkinliği ile sonuçlanmıştır.

1.4 Mikrokapsül hazırlama yöntemleri

Mikrokapsüllerin hazırlanması için prensibe göre fiziksel, kimyasal ve fizikokimyasal yöntemler olarak kategorize edilebilecek birçok yöntem vardır. Spesifik yöntemler ve avantajları Tablo 2'de gösterilmektedir.

Tablo 2 Mikrokapsüllerin hazırlanma yöntemleri

İçecek endüstrisinde, büyük ölçekli endüstriyel üretim elde etmek amacıyla katı içecek üretmek için genellikle püskürtmeli kurutma yöntemi kullanılır. Chai Wisdom ve arkadaşları, hammadde olarak kamış suyu ve tarçın kullanmış, maltodekstrin eklemiş ve ardından kamış suyu ve tarçınlı katı içecek hazırlamak için püskürterek kurutmuş ve sürecin optimum koşulları altında elde edilen kamış suyu ve tarçınlı içecek, hızlı çözünme hızına, iyi kaliteye, tatlı ve lezzetli olup, kamış suyu ve tarçının eşsiz lezzetine sahiptir.

Duvar malzemesi çözeltisinde daha fazla çekirdek malzemenin gerçek üretiminde, kararlı bir çözelti oluşturmak için homojen olarak karıştırılır, atomizasyon ve yüksek sıcaklıkta kurutma işleminden sonra sprey kurutucuya beslenir, böylece çözücü hızla buharlaşır, mikrokapsülleri elde etmek için çözünen çökeltme ve daha sonra meyve suyu içeceklerine, katı içeceklere vb. eklenir. Püskürtmeli kurutma ile hazırlanan mikrokapsüller iyi gömme etkisine, ince ve düzgün parçacıklara ve iyi çözünürlüğe sahiptir.

1.5 Mikrokapsüllerin karakterizasyonu

Mikrokapsüllenmiş ürünlerin karakterizasyonu için birçok özel yöntem vardır: mikrokapsül gömme derecesini belirlemek için Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi, X-ışını kırınımı ve diğer tekniklerin kullanılması, gömülü yapının doğrulanması; mikrokapsüllerin yüzey yapısını, gömmenin etkisini gözlemlemek için taramalı elektron mikroskobunun kullanılması; mikrokapsüllenmiş ürünlerin parçacık boyutu dağılımını analiz etmek için parçacık boyutu analizörünün kullanılması; mikrokapsüllenmiş ürünlerin termal stabilitesini tespit etmek için termogravimetrik analizörlerin kullanılması; mikrokapsülün gömülme oranının grafiğinin kullanılması Mikrokapsül gömülme oranı haritalama ile elde edildi; mikrokapsüllerin yavaş salınım özelliği kromatografi ile tespit edildi vb. Storm Sasha ve arkadaşları, Antarktika kril yağı mikrokapsüllerinin gömülme oranının hızlı, tahribatsız ve doğru tespiti için kısmi en küçük kareler regresyon analizi yöntemiyle birleştirilmiş bir düşük alan nükleer manyetik rezonans teknolojisi kurmuştur.

İçecek işlemede mikroenkapsülasyon teknolojisinin uygulanması

2.1 Mikroenkapsülasyon teknolojisinin içecek işleme uygulamasındaki rolü

(1) Sıvı içecekler mikroenkapsülasyondan sonra toz veya katı parçacıklara dönüştürülebilir, bu da işleme, nakliye, depolama ve tüketim için uygundur.

(2) Uçucu, kararsız çekirdek malzemeyi dış ortamın (ışık, sıcaklık, nem, pH değeri vb.) etkisinden korumak, çekirdek malzemenin oksidasyonunu ve bozulmasını önlemek veya oksidasyon hızını yavaşlatmak ve aynı zamanda içecekteki diğer bileşenlerle etkileşime girerek insan sağlığına zarar veren olumsuz reaksiyonları önlemek.

3）Ürünün kimyasal stabilitesini artırır ve depolama süresini uzatır.

4） Çekirdek malzemenin insan vücudundaki salım yerini, salım süresini ve salım oranını kontrol edin, böylece terapötik işlevlere sahip aktif bileşenler ve benzerleri etkili ve doğru bir şekilde salınabilir ve insan bağırsak yolunun emilimini ve kullanımını teşvik edebilir.

(5) İçeceğin tadını ve lezzetini iyileştirmek için balıksı, baharatlı, acı vb. gibi çekirdek malzemenin kötü kokusunu maskeleyin.

6）İçeceğin orijinal rengini, aromasını, tadını ve biyolojik aktivitesini en üst düzeye çıkarın, besin değerini koruyun ve hatta besin değerini iyileştirin.

(7) İnsan sağlığına verilen zararı azaltmak için eklenen gıda katkı maddelerinin miktarını azaltın.

2.2 Çay içeceklerinde mikroenkapsülasyon teknolojisinin uygulanması

Çay, çay polifenolleri ve insan sağlığına faydalı ve tüketiciler tarafından sevilen diğer maddeleri içerdiğinden, ancak çay polifenollerinin alkali koşullar altında oksitlenmesi kolaydır, çay peyniri oluşturmak için kafein, proteinler ve diğer maddelerle reaksiyona girmesi kolaydır; çaydaki vitaminler ısıdan kolayca zarar görür; aromatik maddelerin uçması veya istenmeyen aroma salması kolaydır; pigmentlerin ışık koşullarında ayrışması kolaydır ve bazıları ayrıca bulanık ve çökelmiş görünecek, çorba rengini kahverengileştirecek, aromayı bozacaktır Bazılarında ayrıca bulanıklık ve çökelme, çorba renginin kahverengileşmesi ve aromanın bozulması olacaktır.

Çay içeceklerinin üretiminde ve işlenmesinde mikroenkapsülasyon teknolojisinin uygulanması yukarıdaki sorunları etkili bir şekilde çözebilir. Mikroenkapsülasyon teknolojisinin uygulanması, çay içeceklerinde çay polifenollerini, vitaminleri, aromatik maddeleri ve pigmentleri koruyabilir, bileşenlerin uçmasını önleyebilir, çayın rengini ve lezzetini koruyabilir, ışığa, ısıya, aside ve alkaliye karşı stabiliteyi ve direnci artırabilir ve raf ömrünü uzatabilir. Ning Enchuang ve arkadaşları, Camellia sinensis polifenollerinin orijinal sıvısının sprey kurutmasından mikrokapsüller hazırladı ve çay polifenolleri 81.23 % tutabildi. Chen Xin, çay içeceğine bir tür süt yağı mikrokapsülü eklenmesinin tadı iyileştirebileceğini ve besin değerini artırabileceğini belirtmiştir.

Hazır çay üretiminde, çayın orijinal lezzetini, rengini ve aromasını korumak anahtardır, thrive-cyclodextrin eklemek sadece kaybını önlemek için lezzet bileşenlerine gömülmekle kalmaz, aynı zamanda çay peyniri üretimini, güçlü aromalı ve iyi renkli çay içeceklerinin üretimini de önler.

2.3 Sütlü içeceklerde mikroenkapsülasyon teknolojisinin uygulanması

Süt ürünlerindeki besin maddelerinin ayrışmamasını sağlamak için, besin maddelerini işlemek için mikroenkapsülasyon teknolojisi kullanılır, böylece üretilen süt tozu düzgün bir dokuya, iyi bir tada ve hassas bir tada sahip olur. Dai Yi ve arkadaşları, bebek süt tozuna eklenen yağ asitlerinin mikroenkapsülasyonunun, formülün besin kalitesini ve güvenliğini sağlayabileceğini, yağ asitlerinin stabilitesini artırabileceğini ve oksidasyonu yavaşlatabileceğini belirtmiştir. Dokosaheksaenoik asit (DHA), bebeklerin ve küçük çocukların büyümesi ve gelişmesi için gerekli olan doymamış bir yağ asididir, ancak oksidasyona ve renk değişikliğine eğilimlidir, bu da kötü tatlara neden olur.

Süt tozuna eklenen mikrokapsüllenmiş DHA, balık kokusunu önleyebilir ve ayrıca süt tozunun çözünürlüğünü artırabilir. Mikroenkapsülasyon kullanımı ayrıca aromalı süt tozu, bira süt tozu, köpüren süt tozu, zencefilli süt tozu ve benzeri gibi birçok farklı aromada süt ürünü üretebilir. Lactobacillus acidophilus'un yoğurda mikroenkapsülasyonu yoğurdun su tutma kapasitesini ve protein içeriğini artırabilir ve bu mikroenkapsüle Lactobacillus acidophilus'un özelliklerinin 10 hafta boyunca stabil kalabileceği deneysel olarak doğrulanmıştır.

Sung Ahn ve arkadaşları enterik laktaz mikrokapsülleri sürecini incelemiş ve hidroksipropilmetilselüloz ftalat mikrokapsüllerinin in vitro salım oranının zeinolizin içine gömülü mikrokapsüllerinkinden daha iyi olduğunu ve bu tür mikrokapsüllenmiş laktazın insan vücudunda yetersiz laktaz salgılanması sorununu çözmek ve laktoz intoleransına bağlı semptomları hafifletmek için süt ve yoğurda uygulanabileceğini doğrulamıştır.

2.4 Fonksiyonel içeceklerde mikroenkapsülasyon teknolojisinin uygulanması

Mikrokapsülleme teknolojisi, fonksiyonel içeceklerin üretiminde birçok uygulamaya sahiptir, en umut verici uygulamalar, insan bağırsak florasının dengesini korumak için probiyotikler, probiyotik mikrokapsüllerden yapılmış koşulların hayatta kalması yüksek gerektirir, bağırsak yolundaki probiyotiklerin aktivitesini ve stabilitesini artırabilir, meyve suyu içeceklerinin probiyotik mikrokapsülleme üretimini ekleyebilir, sütlü içecekler geniş bir pazara sahiptir.

MAS Hara SOUNGA B A F ve arkadaşları duvar materyali olarak peynir altı suyu izolatı protein-oligofruktoz kompleksi, çekirdek materyali olarak Lactobacillus acidophilus ve Lactobacillus casei kullanarak probiyotik mikrokapsüller hazırlamış, bu mikrokapsüller toz halinde liyofilize edilmek üzere ezilmiş muzlara eklenmiş ve insan mide ve bağırsak sıvılarının muamelesi simüle edilmiştir ve test, gömülü probiyotik mikrokapsül ilaveli muz tozunun yüksek bakteriyel canlılığı ve iyi depolama stabilitesini koruduğunu göstermiştir.

Ding Ke ve arkadaşları mikroenkapsüle Ganoderma lucidum suşları, fermantasyon süzüntüsü ve sitrik asit, sükroz, bal karışımının belirli bir oranına uygun olarak, homojenizasyon, doldurma, sterilizasyondan sonra fermente içeceklerden yapılmış, besin açısından zengin, daha iyi tat.

Cai Xiangyang ve aspir tohumu yağı ile hazırlanan diğer mikrokapsüller, fonksiyonel bir kompozit içecek geliştirmek için, insan deneysel araştırmaları yoluyla, bu içeceğin sporcunun vücudundaki metabolik yeteneği teşvik ettiğini, uzun süreli içmenin de spor performansını artırabileceğini göstermektedir.

2.5 Meyve suyu içeceklerinde mikroenkapsülasyon teknolojisinin uygulanması

Meyve suyu içecekleri üretmek için mikroenkapsülasyon teknolojisinin kullanımı, genellikle hammadde olarak sodyum aljinat, doğal meyve suyu veya kompozit meyve suyu, çok çeşitli hammadde kaynaklarına sahip mikroenkapsüle meyve suyu içeceklerinin farklı lezzetleri, basit işlem, üretim sürecinde çok fazla besin kaybı yapmak kolay değildir, tüketiciler içerken zengin bir tat yaşayabilir.

Liu Chunju ve arkadaşları, uçucu yağdaki çeşitli faydalı aroma bileşenlerini koruyan, karakteristik lezzet ve yüksek kabul gören meyve suyuna ağaç kavunu uçucu yağı mikrokapsülleri uygulamışlardır ve bu uçucu yağın meyve suyuna uygulanması, geliştirme ve kullanım için büyük bir değere sahiptir.

Chen Jianbing ve arkadaşları, portakal suyu içeceğine eklenen hesperidinin mikroenkapsülasyon teknolojisini, meyve suyunun kalitesi üzerindeki etkisinin incelenmesi yoluyla, en uygun formülü belirlemek için kullandılar: 30 % orijinal meyve suyu konsantrasyonu, hesperidin mikroenkapsülasyonu 0.8 %, stabilizatörler 0.2%, bu işlem koşulları altında üretilen portakal suyu içeceği iyi bir tada, 0.82 g / L'ye kadar hesperidin içeriğine sahiptir ve aynı zamanda meyve suyu içeceği Besin değerini iyileştirmek için.

Ayrıca, mikrokapsüller içine gömülmüş lipidler içeren elma suyu çalışmaları da vardır ve daha sonra mikrokapsüllenmiş elma suyu yapmak için suya eklenir, bu da insan emilimine, vücutta sıradan elma suyundan daha uzun süre tutulma süresine ve yüksek biyoyararlanıma faydalıdır.

NAMBIAR ve arkadaşları sprey kurutma kullanarak mikroenkapsüle hindistan cevizi suyu elde etmiş ve mikroenkapsülasyonun fenolik bileşikleri belirli koşullar altında etkili kontrollü salımdan koruduğunu deneysel olarak göstermiştir. Ayrıca, jelatinin meyve ve sebze sularının berraklaştırılması üzerindeki etkisi de mikroenkapsülasyon teknolojisinin uygulanmasıyla ilgilidir.

2.6 Katı içeceklerde mikroenkapsülasyon teknolojisinin uygulanması

Amerika Birleşik Devletleri'nde katı içecek üretim süreçlerinin yarısından fazlasında mikroenkapsülasyon teknolojisi kullanılmaktadır. Wang Yutong ve arkadaşları, gelişmekte olan karoteni gömülü duvar malzemesi olarak karışık tahıl şişirilmiş tozu, sprey kurutma ile mikroenkapsüle edilmiş katı bir içecek hazırladı, böylece katı içecek daha iyi bir çözünürlüğe ve akışkanlığa sahip oldu ve besin değeri iyileştirildi.

Hazır kahve üretiminde ve işlenmesinde mikroenkapsülasyon, kahvenin benzersiz lezzet özelliklerini sağlamak için gerekli olan kararsız alkolleri, aldehitleri ve ketonları ayrışmaya karşı koruyabilir.

Mikroenkapsülasyon ile elde edilen havalandırılmış köpük tozu, içeceğin zengin köpük üretmesini sağlayabilir. Mikroenkapsülasyon teknolojisi ile üretilen fitokütle, sütlü ve pürüzsüz dokuyu artırmak ve hızlı çözünürlüğü geliştirmek için kahve ve sütlü çay bileşenlerinde kullanılabilir. Doğal meyve sularını kapsülleyen mikrokapsüllenmiş partiküller, meyvemsi bir kokuya sahip doğal ve besleyici olan katı içeceklere eklenmiştir. Wu Shudong ve arkadaşları narenciye kabuğu kalıntısından flavonoidleri ekstrakte etmiş ve bunları thrive-cyclodextrin ile gömdükten sonra katı içeceklere eklemiş, bu da hassas bir demleme aroması ve orta derecede tatlı ve ekşi tat ile sonuçlanmıştır.

Beklentiler ve Genel Görünüm

Mikroenkapsülasyon teknolojisinin uygulanması geleneksel içecek üretim sürecini basitleştirmekte, içecek endüstrisinin düşük seviyeden yüksek derinlik yönüne doğru gelişimini teşvik etmekte ve birçok değerli ürün yaratmaktadır. Teknolojinin olgunlaşmasıyla birlikte, mikroenkapsülasyon teknolojisi yavaş yavaş asitlendiriciler, koruyucular ve diğer içecek katkı maddelerinin kullanımına da uygulanmakta, mikroenkapsülasyon teknolojisi içecek endüstrisinin sürekli ilerlemesini teşvik etmek için önemli bir araç haline gelmiştir.

Şu anda Çin'in mikroenkapsülasyon teknolojisi, pazar talebine ve mevcut duruma göre, daha fazla teorik araştırma ve geniş uygulama, yeni çevre dostu ve toksik olmayan duvar malzemelerinin geliştirilmesi ve çekirdek malzeme kazısının yanı sıra fonksiyonel değerlendirme araçlarını genişletmek için hızlı bir gelişme aşamasındadır. vb. büyük önem taşımaktadır. Günümüzde mikroenkapsülasyon teknolojisi mikronizasyon, yüksek kalite ve çevre koruma yönünde gelişmektedir ve gelecekte mikroenkapsülasyon teknolojisi içecek endüstrisinde daha büyük bir rol oynayacak ve sürekli olarak insan sağlığına faydalı yeni ürünler geliştirecek, daha büyük atılımlar yapacak ve insanlara ve topluma daha fazla fayda sağlayacaktır.