肖作兵--新技术在咸味香精中的应用

新技术在咸味香精中的应用上海应用技术学院肖作兵2009.10.30肉制品金锣王中王火腿肠双汇小康火腿肠双汇王中王火腿肠双汇鸡肉火腿肠方便面康师傅红烧牛肉面康师傅红油担担面康师傅上汤排骨面膨化休闲食品上好佳田园薯片乐事薯片圆圆豌豆脆冷冻食品鱼竹轮贡丸海霸王虾饺海霸王墨鱼丸海霸王虾丸调味品香精开发关注的问题1、香精的应用：●终端产品的特性（肉制品、方便面、膨化食品、冷冻调理食品、调味品）●加工工艺条件（温度、PH、HLB）2、香精的制备：●配方结构：（原料、配比）●工艺过程与条件：（调配、反应、微胶囊、拌和）所使用的香精类型（按状态分）：1、液体（调配或反应）香精2、粉末（拌和型和微胶囊型）香精1、液体（调配或反应）香精（1）调配型液体香精：●香气和香韵组成●香原料的香气特征●香精的制备工艺(2)反应性液体香精：●反应物组成●工艺条件2、粉末（拌和型和微胶囊型）香精（1）拌和型:香基：（调配）液体香精载体：固体粉末（2）微胶囊型：壁材：大分子材料芯材：液体（调配或反应型）香精与香精开发相关的新技术主要包括哪些？1、制备技术：2、分析技术：3、应用技术：制备技术1、热反应技术：美拉德反应、脂肪氧化。2、生物技术：酶解技术、发酵技术。3、超微（纳米缓释）技术：微乳技术。酶解：蛋白酶作用于蛋白质的肽键，使蛋白质逐渐降解为多肽、二肽直至游离的氨基酸，蛋白质的酶解是一种能极有效地改善蛋白质特性的方式。蛋白质：-[-CO-NH-CHR-]n-氨基酸：R-CH(NH2)-COOH酶解（分子结构式）未解离型解离的两性离子型R为α—氨基酸的支链RCHNH2COOH+HNHCHCOOHR'RCHNH2CONHCHCOOHR'+H2OCOOHCNH2HRCOO-CNH3RH肽键分析技术1、顶空技术：2、固相微萃取技术：3、热脱附技术：4、气相色谱-质谱联用技术：5、液相色谱-质谱联用技术：6、风味（香气）指纹分析技术：应用技术1、风味指纹分析技术：2、物性测试技术：主要介绍内容1微胶囊（纳米缓释）技术2顶空固相微萃取-色质谱联用技术3风味指纹分析技术1微胶囊技术1.1微胶囊技术概况1.2微胶囊基本概念1.3香精微胶囊的制备方法1.4香精微胶囊的应用实例1.1微胶囊技术概况微胶囊技术是一项新颖、用途广泛且发展迅速的新技术。从20世纪30年代至今已广泛应用在医药、日用化学品、食品、香料香精、饲料、精细化工等领域。1.2基本概念(1)微胶囊定义(2)微胶囊的基本结构(3)制备微胶囊材料(1)微胶囊定义微胶囊是指一种具有聚合物壁壳的微型容器或包装物。微胶囊技术是将某种物质包埋或封存在一种微型胶囊内，使之与外界环境隔绝，达到最大限度地保持原有的色、香、味及性能和生物活性。微胶囊粒度一般在5～200μm范围内，粒度超过300μm时，其表面静电摩擦系数会突然减少，从而失去微胶囊的作用。(2)微胶囊的基本结构①微胶囊的形状②微胶囊的组成①微胶囊的形状一般呈球形、肾形、粒状、块状。囊壁有单层结构，也有多层结构，核心可以是单核，也可以是多核。②微胶囊的组成微胶囊内部装载的物料称为芯材，外部包囊的壁膜称为壁材芯材可以是单一的固体、液体或气体物质，也可以是固液、液液、固固或气液等物质的混合体。壁材对一种微胶囊产品而言，选择合适的壁材非常重要，不同的壁材在很大程度上决定着产品的物化性质(3)制备微胶囊材料①选择壁材的原则②常用壁材①选择壁材的原则与芯材互不相溶与芯材不发生化学反应满足安全卫生要求②常用壁材天然高分子材料碳水化合物（阿拉伯胶、壳寡糖、壳聚糖、玉米淀粉）蛋白质（明胶、玉米蛋白、大豆蛋白）蜡与脂类物（石蜡、蜂蜡、硬脂酸、甘油酸酯）合成高分子材料纤维素（羧甲基纤维素、羧乙基纤维素）聚合物（聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚丙烯酰胺）1.3香精微胶囊的制备方法(1)物理方法(2)物理化学方法(3)化学方法(1)物理方法喷雾干燥法喷雾凝冻法空气悬浮法静电结合法真空蒸发沉积法其中喷雾干燥法是制备粉末香精香料微胶囊的常用方法喷雾干燥法a、基本过程b、喷雾干燥的原理c、喷雾干燥的特点d、影响喷雾干燥法微胶囊化的主要因素喷雾干燥设备（瑞士B-290照片）a、基本过程囊壁材料的溶解囊芯在囊壁溶液中的乳化喷雾干燥b、喷雾干燥的原理第一、喷雾是依靠机械力(高压或离心力)的作用，通过雾化器将物料破碎为雾状微粒(其直径约为10～l000μm)，并与干燥介质接触。第二、在接触瞬间进行强烈的热交换与质交换，使浓缩物料中的水分绝大部分在短时间内被干燥介质带走而完成干燥。B-290型小型喷雾干燥仪FunctionalprincipleofthedryingairTheMiniSprayDryerB-290operatesaccordingtoaco-currentairandproductstream.Thismeansthatsprayedproductandhotairhavethesameflowdirection.①Airinlet(optionalwithattachedInletfilter:seeChapter8)②Electricheater③Concentricinletofthehotairaroundthespraynozzle④SprayCylinder⑤Cyclonetoseparateparticlesfromgasstream⑥Collectingvesselfordriedproduct⑦Outletfilter⑧AspiratortopumpairthroughsystemFunctionalPrincipleofthesamplefeedanddispersionTheMiniSprayDryerhasaintegratedtwo-fluidnozzle:Compressedairisusedtodispersetheliquidbodyintofinedropletswhicharesubsequentlydriedinthecylinder.①Feedsolution②Peristalticpump③Twofluidnozzle④Connectionforcoolingwater⑤Connectionforcompressedair⑥Automaticnozzlecleaningsystemc、喷雾干燥的特点干燥过程迅速干燥温度较低方便调节干燥条件因此能适用于不同质量要求产品的干燥，特别适用于热敏性较强物料的干燥。d、影响喷雾干燥法微胶囊化的主要因素物料的浓度和黏度乳化结构干燥温度和速率物料的浓度和黏度适当增加壁材含量可以提高包埋率，因为壁材量增加，液滴在干燥中的成膜速度增加，从而提高了包埋率。但壁材量过高，黏度太大，包埋率反而下降，这是由于液滴雾化困难，雾化速度下降。通常只要不出现严重的黏结现象，物料浓度愈高、黏度愈大，愈有利于形成稳定的微胶囊体。乳化结构芯材和壁材必须制成稳定的乳状液，才能使非连续相的芯材均匀分布于由壁材构成的连续相内，形成稳定的微胶囊结构。干燥温度和速率较高的进风温度能使液滴表面迅速形成一层半透性膜，防止芯材中挥发性成分损失。温度过高芯材的挥发增强，可能把微胶囊“涨破”，导致包埋率的下降。干燥速度影响囊壁上孔径大小，还会使产品密度下降，比表面积提高，对产品稳定不利。(2)物理化学方法复合凝聚法油相分离法复相乳液法囊心交换法熔化分散法挤压法其中复合凝聚法是制备香精香料微胶囊的常用方法复合凝聚法复合凝聚法是使用两种带有相反电荷的水溶性高分子物质为成膜材料，两种胶体溶液混合时，由于电荷互相中和而从溶胶状态转变为凝胶状态，即产生了相分离，分离出的两相分别为凝聚胶体相和稀释胶体相，凝聚胶体相即成为微胶囊的囊壁。IonicgelationmethodMolecularstructureofCSMolecularstructureofTPP1.3化学方法包结络合法原位聚合法分子包囊法辐射包囊法包括界面聚合法其中包结络合法是制备香精香料微胶囊的常用方法包结络合法包结络合法是用β-环糊精作微胶囊包覆材料、在分子水平上形成的微胶囊。β-环糊精有疏水性内腔，可利用其疏水作用以及空间体积匹配效应，与具有适当大小、形状和疏水性的分子通过非共价键的相互作用形成稳定的包合物，对于香料、色素及维生素等，在分子大小适合时都可与环糊精形成包合物。1.4香精微胶囊的应用实例（1）β-环糊精制备牛肉微胶囊粉末香精（2）壳聚糖制备纳米牛肉胶囊香精（3）壳聚糖制备纳米猪肉胶囊香精（4）壳聚糖制备纳米鸡肉胶囊香精（1）β-环糊精制备牛肉微胶囊粉末香精a、以β-环糊精浓度为壁材，浓度为15%b、单甘酯为乳化剂，用量为0.5％c、芯材与壁材的配比为lml:20gd、进风温度185℃，出风温度75℃壁材水溶液的调制牛肉香精的添加均质乳化乳化液喷雾成液滴热空气干燥粉末化产品β-环糊精浓度10%-30%为壁材量的5%-20%实验结果用β-环糊精包结络合形成的微胶囊可减少囊芯挥发的损失，并可使香料释放速度减慢，起到控制释放的作用。形成的微胶囊有吸湿性低的优点，因此微胶囊粉末不易吸潮结块，可以长期保存。胶囊粒径范围在5-100μm。（2）壳聚糖制备纳米牛肉香精壳聚糖醋酸混合超生溶解混合液离子凝胶化过程纳米牛肉胶囊香精水溶液三聚磷酸钠水混合牛肉香精水混合乳化液水工艺流程图各种因素对纳米牛肉香精粒径的影响①芯材浓度对纳米牛肉香精粒径的影响②搅拌速度对纳米牛肉香精粒径的影响③滴加速度对纳米牛肉香精粒径的影响④HAc/CS对纳米牛肉香精粒径的影响①芯材浓度对纳米牛肉香精粒径的影响香精浓度在1%~10%之间时，纳米牛肉香精粒径随着香精浓度的增加而增大，当香精浓度大于10%以上，纳米香精的粒径急剧增大，因此想要兼顾含香精量较高和粒径较小的优化结果，应选取10%加香量为最好。01002003004005001234568101215香精浓度（%）平均粒径（nm）②搅拌速度对纳米牛肉香精粒径的影响转速在500r/m以下时，粒径的大小没有非常大的差别，但是表征体系多分散度的PDI值随着转速的降低而明显增加，体系稳定性较差。当转速为500r/m时，所制得纳米牛肉香精平均粒径最小为90nm，PDI为0.380。0306090120150150200250300350400450475500550转速（r/m）粒径（nm）00.10.20.30.40.5PDI值粒径（nm）PDI值③滴加速度对纳米牛肉香精粒径的影响当滴加速度过快，不利于两相壁材间的相互作用和颗粒的分散，会导致纳米香精颗粒的粒径整体偏大；在滴加速度降低到1d/3s（0.33d/s）时，体系的整体粒径趋于稳定。010020030040050060000.250.50.7511.25滴加速度(d/s)平均粒径(nm)④HAc/CS对纳米牛肉香精粒径的影响当HAc/CS小于1.0倍大于2.05时，所形成的壳聚糖溶液大部分是悬浊液，不利于纳米粒子的形成。而在HAc/CS=1.5时，纳米牛肉香精的平均粒径为128nm。0501001502002503003500.511.522.5HAc/CS质量比(倍)平均粒径(nm)壳聚糖制备纳米牛肉胶囊香精的较优工艺条件香精加载量：10%搅拌速度：500r/m滴加速度：0.25d/s壳聚糖溶液的pH值：3.8壁材TPP浓度为0.5mg/ml，CS浓度为1.5mg/ml，HAc/CS=1.5纳米牛肉香精粒径分布图由上图可知，纳米牛肉香精的平均粒径在110nm，且分布均匀，出峰位置单一。纳米牛肉香精透射电镜图由上图可知纳米牛肉香精呈颗粒状的均匀分布，大小与在激光粒度仪中测得的大小相符合。温度对纳米牛肉香精品质的影响1-未加热的纳米牛肉香精溶液2-100℃下加热30min的纳米牛肉香精溶液由左图可知，在100℃条件下加热30min后的纳米牛肉香精的香气与没有加热过的香气相比几乎没有变化，香气强度也基本吻合。（3）