五種粉體技術(shù),鎖住“人間風(fēng)味”-沈陽佳美機械-賈工18540392125
?風(fēng)味是食品重要特征之一,但大多數(shù)風(fēng)味物質(zhì)易降解和揮發(fā),這限制了它們在食品工業(yè)中的應(yīng)用。據(jù)中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院的研究人員介紹,粉體穩(wěn)態(tài)化技術(shù)是保護風(fēng)味化合物的有效方法,具有增強風(fēng)味物質(zhì)熱穩(wěn)定性和氧化穩(wěn)定性、抑制其高揮發(fā)性、控制風(fēng)味釋放的作用。
制備風(fēng)味穩(wěn)態(tài)化粉體的五種常用技術(shù)包括:噴霧干燥(spray drying,SD)、冷凍干燥(freeze drying,F(xiàn)D)、噴霧冷凍干燥(spray freeze drying,SFD)、流化床涂層(fluidized bed coating,F(xiàn)BC)和靜電噴霧(electrospraying,ES)。
噴霧干燥(SD)
噴霧干燥是將液體霧化成小的液滴,然后通過熱風(fēng)除去水分形成顆粒的干燥技術(shù)。該干燥過程包括:液體流經(jīng)噴嘴被霧化,再與熱空氣接觸,使水分高溫蒸發(fā),最后回收粉末。目前,噴霧干燥以其高效、簡單、經(jīng)濟的特點成為最常用的粉體制備技術(shù)。
研究人員以麥芽糊精、阿拉伯膠和β-環(huán)糊精混合物為壁材,采用SD技術(shù)封裝牛至精油,25℃儲存60d后粉體中主要香氣物質(zhì)香芹酚的保留率為97%,遠高于未封裝精油中香芹酚的保留率(35%),體現(xiàn)了SD技術(shù)對牛至精油的成功封裝和保護。
在SD過程中,風(fēng)味的保留主要是由于高溫使液滴表面迅速干燥,形成一層像篩網(wǎng)一樣的膜,發(fā)揮類似于半透膜的作用,允許水分子的持續(xù)擴散,但有效阻攔了風(fēng)味分子的“逃逸”。
冷凍干燥(FD)
冷凍干燥是指在低溫下通過抽真空使樣品脫水的過程。典型的FD循環(huán)包括3個階段:冷凍、初次干燥和二次干燥。冷凍使液體凍結(jié)為固體形式,初次干燥是凍結(jié)的水分子升華的過程,二次干燥則通過升高溫度使未凍結(jié)的水解吸,其中,二次干燥花費更長的時間去除更少的水分,因此效率較低。
由于整個干燥過程都是在低溫低壓條件下進行,FD非常適合高揮發(fā)性、熱敏或易氧化風(fēng)味物質(zhì)的粉體穩(wěn)態(tài)化。FD中風(fēng)味化合物的保留主要是由于高濃度溶質(zhì)對于小分子的截留。
噴霧冷凍干燥(SFD)
噴霧冷凍干燥過程包括霧化、冷凍和干燥三部分。霧化是指將液體通過噴嘴分解為細小液滴,直接影響最終的顆粒尺寸分布;冷凍是指讓霧化的液滴接觸低溫冷凍液(液氮等)以獲得具有均勻冰結(jié)晶的冷凍液滴;干燥是將冷凍液滴中的冰晶直接升華形成干燥顆粒的過程。
SFD技術(shù)具有SD與FD技術(shù)的雙重優(yōu)勢,與SD工藝相比,SFD工藝在低溫條件下進行,適用于熱敏性風(fēng)味的粉體穩(wěn)態(tài)化;與FD工藝相比,SFD通過將液滴霧化降低了液滴粒徑并縮短了干燥時間。研究人員對3種不同加工工藝獲得的咖啡中的風(fēng)味物質(zhì)進行檢測,發(fā)現(xiàn)SFD對風(fēng)味的保留率(93%)高于FD(77%)和SD(57%)。
流化床涂層(FBC)
流化床涂層技術(shù)指的是在氣流作用下將固體芯材懸浮在空中,然后將涂層材料(壁材)重復(fù)噴涂到芯材上,溶劑蒸發(fā)后形成固體顆粒的過程。FBC技術(shù)要求壁材必須具有一定的黏度、熱穩(wěn)定性和成膜能力,從而能夠?qū)崿F(xiàn)霧化和泵送,并能夠在顆粒表面上形成適當(dāng)?shù)哪?。FBC工藝雖然不是在低溫條件下進行,但其所需溫度遠遠低于SD技術(shù),因此適用于熱不穩(wěn)定物質(zhì)的粉體穩(wěn)態(tài)化。
相關(guān)報道指出,相比SD和FD,F(xiàn)BC技術(shù)制備的魚油微膠囊粉體具有最高的包埋率(96.10%~99.39%),并且其在21℃儲藏5周時具有最高的氧化穩(wěn)定性。
靜電噴霧(ES)
靜電噴霧是借助高壓電場使液體霧化形成小液滴,溶劑蒸發(fā)后形成固體顆粒的技術(shù)。該技術(shù)要求溶液濃度較低,溶液濃度過高會導(dǎo)致靜電紡絲,從而產(chǎn)生纖維而不是顆粒。
ES的噴霧裝置有兩種類型,一種為乳液ES,即先制備活性物質(zhì)和壁材的聚合物乳液,然后進行靜電噴射形成顆粒結(jié)構(gòu);另一種為同軸ES,即使用兩個電噴頭同時泵送芯材和壁材,使二者形成核殼結(jié)構(gòu)。
ES技術(shù)產(chǎn)生的顆粒尺寸可以達到納米級,由于帶電液滴相互排斥,減少了顆粒的聚集,并且操作過程中無需高溫或大量的有機/非極性溶劑,有利于低水溶性、低腸道通透性或易降解氧化的風(fēng)味物質(zhì)的粉體穩(wěn)態(tài)化。
展望
近幾十年來,粉體穩(wěn)態(tài)化技術(shù)對風(fēng)味物質(zhì)的保護和控釋效果已得到了驗證。已有的研究成果和應(yīng)用現(xiàn)狀促使研究者們以更熱情的姿態(tài)投入到風(fēng)味穩(wěn)態(tài)化領(lǐng)域。相信在未來,粉體穩(wěn)態(tài)化技術(shù)將在食品領(lǐng)域進一步發(fā)揮其效用,助力風(fēng)味食品工業(yè)化進程。
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