噴霧干燥新應用：樣品微膠囊化 瑞士步琦發(fā)布時間：2013/08/19 10:43 點擊: 加載中.. ???? 微膠囊的制備方法很多，除了步琦的微膠囊造粒儀B-395/B-390外，采用BUCHI公司噴霧干燥儀也可以輕松實現(xiàn)樣品的微膠囊化。噴霧干燥微膠囊技術(shù)是用噴霧的方法，使包含壁材和芯材物料以霧滴狀態(tài)分散于熱氣流中，物料與熱氣體充分接觸，在瞬間完成傳熱和傳質(zhì)的過程，溶劑迅速蒸發(fā)為氣體，得到干燥的微膠囊樣品。
????由于微膠囊具有能夠改變物料的狀態(tài)、質(zhì)量、體積和性能，保護敏感成分，增強穩(wěn)定性，控制芯材釋放，降低或掩蓋不良味道、降低揮發(fā)性，隔離組分等功能，該技術(shù)在食品、醫(yī)藥、紡織、涂料、農(nóng)業(yè)、化妝品工業(yè)等方面得到廣泛的應用。常用的微膠囊壁材有海藻酸鈉，阿拉伯膠，纖維素，麥芽糊精，淀粉，變性淀粉，B-環(huán)糊精，殼聚糖，明膠，白蛋白，大豆蛋白等，脂類如油脂、硬脂酸、卵磷脂等。其中，海藻酸鈉、殼聚糖、明膠，阿拉伯膠，麥芽糊精是幾種最為常用的高分子壁材。
?????下面舉例說明噴霧干燥微膠囊技術(shù)在實際當中的各種應用：
??? 粉末油脂 大蒜油是由大蒜辣素、大蒜新素、多種烯丙基和甲基組成的多組分混合物，這些物質(zhì)大都易揮發(fā)，在空氣中易受光和熱的影響而變質(zhì)，如果直接應用于食品加工，還會引起食品風味的變化。因此，利用微膠囊技術(shù)將大蒜油制成微膠囊化產(chǎn)品，可避免大蒜油的揮發(fā)損失和氧化變質(zhì)，提高其儲存、運輸和應用的方便性。
?????實驗研究表明心材與壁材比例會對微膠囊包埋率產(chǎn)生較大影響。油脂微膠囊化的關(guān)鍵因素之一是乳化劑的選擇， 因為油脂微膠囊化效率的高低，取決于心材是否能夠在壁材中分散成均勻的O／W型的微小顆粒，而水和油是互不相溶的，所以必須用乳化劑來使油均勻、穩(wěn)定地分散于水中并被水分子包圍。實驗確立了大蒜油噴霧干燥微膠囊化最佳工藝參數(shù)為：阿拉伯膠做壁材，添加20% (V／W)的大蒜油作心材，乳化溫度30℃。 所得微膠囊大蒜素顆粒，均勻、細小、流動性好、穩(wěn)定性高，通過測定滯留率，大蒜油損失小，包埋效果好，蒜臭味小，有效成分不易損失。
?????? 葡萄籽油屬于含有不飽和脂肪酸的半干性油脂，含有不飽和脂肪酸高達92％，其中主要成分是亞油酸，約含64％～74％。山葡萄籽中有14％ ～17％的油脂，經(jīng)試驗證明無毒無害，完全符合食用油衛(wèi)生標準。葡萄籽油由于山葡萄籽油的不飽和脂肪酸含量較高，油脂極易氧化變質(zhì)，氧化后的油脂會產(chǎn)生不良風味，并引起機體的氧化，從而引發(fā)癌癥和人體衰老。另外，油脂的流動性差，給調(diào)料和湯料在包裝和食用時帶來很大不便。所以山葡萄籽油在食品工業(yè)中的開發(fā)利用受到很大限制。經(jīng)微膠囊化處理后，可將液態(tài)的油脂制成固體粉末，克服了油脂本身的缺點，使其成為性質(zhì)穩(wěn)定、取用方便、流動性好且營養(yǎng)價值高的優(yōu)質(zhì)食品原料。相關(guān)研究表明微膠囊化山葡萄籽油的最佳乳化條件為：阿拉伯膠為壁材，麥芽糊精為壁材填充物；復合乳化劑配比(單甘酯：蔗糖酯)為1：9；乳化溫度為80C；乳化劑用量0.75％；壁材用量20％；壁材比(阿拉伯膠：麥芽糊精)為1：5；油／壁材為0.5。
??? 食品添加劑 二丁基羥基甲苯（BHT）是廣泛使用的食品抗氧化劑之一。但因其耐熱性較差，在高溫時極易分解而失效，給加工和儲藏帶來了困難，且BHT的毒性問題也越來越引起人們的關(guān)注。而將BHT進行微膠囊包埋，不僅可提高其耐熱性，便于存儲和食品加工，而且也減少了在食品中的添加量，進一步延長食品貯存期，提高食品穩(wěn)定性。
??? 中藥活性成分 三七皂苷為中藥三七的主要有效成分,具有降低心肌耗氧量、改善心肌缺血、抗心律失常、降血脂、防止動脈粥樣硬化、改善腦血循環(huán)、抗炎、抗衰老、抗氧化等藥理作用，臨床上主要用于治療心腦血管疾病，但片劑和膠囊劑存在日給藥量大、反復給藥等缺點。現(xiàn)采用噴霧干燥法制備三七皂苷緩釋微球，與普通制劑相比，可減少用藥頻率。
??? 控釋藥物 丙烯酸樹脂Ⅱ為甲基丙烯酸一甲基丙烯酸甲酯的陰離子聚合物，分子中的羧酸基在酸性介質(zhì)中不解離，大分子保持卷曲狀態(tài)， 并且丙烯酸樹脂Ⅱ?qū)λ肿訚B透有一定的抵抗作用； 隨著pH升高，羧酸基解離、分子伸展并且發(fā)生溶劑化而溶解。研究表明聚丙烯酸樹脂Ⅱ微膠囊的芯材（ACE 抑制肽、牛血清白蛋白）在酸性介質(zhì)的釋放速率比在中性介質(zhì)更慢，具有在胃液中近似不釋放、在腸道快速釋放的控制釋放模式。
??? 維生素 維生素是維持人體正常生理功能所必需的一類微量低分子有機化合物。大多數(shù)維生素性質(zhì)較為活潑，在加工和貯存過程中容易損失；有些維生素還具有不良的滋氣味，對其應用產(chǎn)生了不利影響。實驗以阿拉伯膠為壁材，以鹽酸硫胺素、核黃素、鹽酸吡哆醇、葉酸和煙酰胺等5種B族維生素的混合物為芯材，采用噴霧干燥工藝成功制備了復合維生素微膠囊。
???? 維生素E又名生育酚或產(chǎn)妊酚，是一種重要的抗氧化劑，也是一種強自由基清除劑。它能夠保護機體細胞的完整性，加強體內(nèi)的免疫反應，防 止心血管疾病，保護肝臟；還能美化皮膚、抗衰老等。但維生素E為脂溶性維生素，通常狀況下對酸、熱較穩(wěn)定，但遇堿、遇氧或紫外等條件下都能快速被氧化破壞。同時由于其不溶于水，因此很難廣泛應用于食品、藥品、化妝品等行業(yè)中。
?????研究選用幾種不同的壁材及乳化劑對天然維生素E進行微膠囊化，通過對比微囊化效果確定最佳選材及條件。結(jié)果表明，最佳壁材為純膠(GUM 2000)與蔗糖，最佳乳化劑為蔗糖酯S1570(HLB 15)，壁材比例m(純膠)：m(蔗糖)為2：1，乳化劑加入量為0.5%，噴霧干燥進風口溫度180～190℃，出風口溫度80℃，制得的天然維生素E微囊粉產(chǎn)品性能良好，含水質(zhì)量 分數(shù)也在1%以內(nèi)，產(chǎn)品的色澤，氣味，流動性以及在冷水中的分散性都十分理想。
??? 疫苗 目前，大多數(shù)病毒疫苗采用注射方法進行免疫， 在保存和運輸過程中需要低溫冷凍設(shè)備，造成運輸 不便，成本過高。 有研究采用水溶性殼聚糖、海藻糖、 甘氨酸作為保護劑，通過噴霧干燥技術(shù)制備了1型糖尿病反義肽噬菌體殼聚糖微球疫苗，并分析了工藝對殼聚糖微球疫苗活性的影響。結(jié)果噴霧干燥后樣品的滴度與噴霧干燥前的疫苗原液相比均降低，且隨著入口溫度的升高而先升高后降低；噴霧干燥后的樣品隨著海藻糖濃度的增加， 滴度也相應升高。與噴霧干燥前的疫苗原液相比，殼聚糖微球疫苗具有更好的熱穩(wěn)定性。
??? 大豆異黃酮 大豆異黃酮是大豆生長中形成的一類次級代謝產(chǎn)物，由于具有哺乳動物雌激素相類似的結(jié)構(gòu)，故又被稱之為植物雌激素。具有改善皮膚質(zhì)量，延緩衰老，推遲更年期，緩解更年期綜合癥、預防癌癥，預防心血管疾病，美容的作用。利用噴霧干燥技術(shù)將大豆異黃酮制成微膠囊顆粒，可以在保持大豆的有效成分和消除原料不良風味的同時，使其顆粒更加細小，更有利于機體的吸收；經(jīng)過包埋后的大豆異黃酮更穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量更高，可以在食品、醫(yī)藥、保健品等多 行業(yè)中得到更廣泛的推廣與應用；另外還可以延長其保存時間，使用方便；同時體積大大減小，給商業(yè)運輸、 存儲帶來很大利益，進一步開拓大豆功能食品市場，提高大豆產(chǎn)品的附加值，為大豆功能性食品的開發(fā)提供了一條新的途徑。
????研究表明大豆分離蛋白和麥芽糊精作混合壁材（1：1），原料液固形物含量30％，芯材與壁材比例為2：3時包埋效率較高，最終的產(chǎn)品顆粒細膩，均勻，無結(jié)塊，無異味，流動性，溶解性好。
??? 益生菌食品 雙歧桿菌(Bifidobacterium)是普遍存在于人體和哺乳動物腸內(nèi)的重要生理性細菌之一。并逐漸應用于功能性食品、保健品及醫(yī)療免疫產(chǎn)品的開發(fā)和使用。但是，雙歧桿菌營養(yǎng)要求苛刻、對氧氣和酸度比較敏感，其活菌制劑的保藏期短。目前，國內(nèi)外多利用微膠囊技術(shù)來解決這一難題。
?????研究表明以B環(huán)糊精與阿拉伯膠為混合壁材，經(jīng)優(yōu)化參數(shù)后，通過噴霧干燥制備了菌粉，經(jīng)計算噴霧干燥后菌粉的存活率為 72.12％，微膠囊包埋率為75.88％。
??? 烹飪用復合調(diào)味油 花椒油和辣椒油的混合，也稱為麻辣油。麻辣油是用優(yōu)質(zhì)花椒和辣度極高的辣椒油炸而成，是一種麻辣型調(diào)味料，麻辣油可廣泛適用于烹制菜肴、生產(chǎn)需要突出麻辣風味的方便食品、休閑食品、膨化食品、肉制品、方便面調(diào)料包、火鍋調(diào)料、川菜調(diào)料等產(chǎn)品，是賓館飯店首選必備的高檔調(diào)味品。但是麻辣油在使用過程中容易出現(xiàn)調(diào)味不均勻，長時間存放易氧化，其氣味容易揮發(fā)等缺點，而微膠囊技術(shù)可以避免這些缺點。
?????研究以實驗所提取的花椒辣椒混合油樹脂為芯材，以阿拉伯樹膠和麥芽糊精作為壁材，經(jīng)乳化、均質(zhì)，通過噴霧干燥成功將麻辣油樹脂制成微膠囊，此混合油樹脂微膠囊具有食用方便，易于保存和運輸?shù)忍攸c。
??? 肺部給藥系統(tǒng) 蛋白和多肽類藥物多以注射形式給藥存在膜透過性低、體內(nèi)半衰期短、穩(wěn)定性和安全性差的問題。肺部具有較大的吸收表面積、肽類水解酶活性低、藥物容易穿透，可為蛋白和多肽類藥物的吸收提供良好的生理環(huán)境。固體脂質(zhì)納米粒(SLNs)以生物相容性好的天然或合成的固態(tài)類脂為載體材料，將藥物包裹于類脂核中，可有效地避免藥物的降解、逃逸黏膜的清除和吞噬。但是，SLNs粒徑較小，經(jīng)肺部吸人后容易隨氣流呼出，肺部沉積率較低。為此，研究選用胸腺五肽(Tp5)作為模型藥物，利用噴霧干燥技術(shù)將載藥SLNs膠體溶液制備成肺部吸入微球，提高了SLNs在肺部的沉積率。新型微球具有適宜的吸入特性，是一種具有應用前景的肺部給藥系統(tǒng)。
??? 配方奶粉 嬰兒配方奶粉中選用的植物油源種類如果比較單一，就會導致奶粉中的n-3系和n-6系多不飽和脂肪酸的含量和相對比值均低于人乳，造成嬰兒體內(nèi)n-3 系和n-6系多不飽和脂肪酸的比例嚴重失衡，這是目前嬰幼兒肥胖、免疫力低下、智力與視銳敏度低下、過敏性疾病等許多慢性疾病高發(fā)的主要原因。強化n-3系多不飽和脂肪酸的配方奶粉與傳統(tǒng)配方相比，易被氧化，不僅會發(fā)出導致嬰兒拒絕食用的魚腥味和油脂酸敗氣味。而且會顯著降低多不飽和脂肪酸的生理效用。并且可能產(chǎn)生有害物質(zhì)危及嬰兒身體健康。采用微囊化技術(shù)，以嬰兒可食用的植物蛋白和糖類作為壁材，將易氧化變質(zhì)的植物油脂包埋起來，可以確保了配方奶粉的營養(yǎng)質(zhì)量和食用安全性。
???? 研究以脂肪酸配比合理的混合植物油為芯材，大豆分離蛋白(SPI)和麥芽糊精(MD)為復合壁材，大豆卵磷脂為乳化劑，采用噴霧干燥工藝成功制備了微膠囊化營養(yǎng)油。
??? 魚油 魚油中富含二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)。DHA是細胞膜、視網(wǎng)膜、大腦的重要脂質(zhì)成分，對腦神經(jīng)的形成、維護腦神經(jīng)的正常機能、延緩腦神經(jīng)的衰退起著重要作用；EPA的代謝產(chǎn)物一二十碳酸衍生物能有效調(diào)解花生四烯酸、前列腺素、白三烯等生物活性物質(zhì)的合成，從而具有防治心腦血管疾病、炎癥、生殖系統(tǒng)的疾患以及增強人體自身免疫的功能。魚油制品雖然提倡了許久，但魚油本身固有的魚腥味極大地限制了它被廣大消費者所接受。同時，DHA 和EPA為多烯脂肪酸決定了它極易被氧化變質(zhì)，而且產(chǎn)生難聞的氧化味和對人體健康有害的氧化產(chǎn)物。
????研究優(yōu)化了乳化液，最佳乳化液組成蔗糖酯1.0％，魚油添加量為壁材量的30％，麥芽糊精12％、明膠3％、阿拉伯膠3％，并通過優(yōu)化的噴霧干燥工藝成功對魚油進行了包埋，從而克服了魚油的諸多缺點。所制得的魚油微膠囊外觀顆粒圓整，表面光滑無裂紋，具有良好的包埋效。