喷雾干燥原先应用领域：试样微胶囊本土化

喷雾干燥新应用：样品微胶囊化 瑞士步琦发布时间：2013/08/19 10:43 点击: 加载中..      微胶囊的制备方法很多，除了步琦的微胶囊造粒仪B-395/B-390外，采用BUCHI公司喷雾干燥仪也可以轻松实现样品的微胶囊化。喷雾干燥微胶囊技术是用喷雾的方法，使包含壁材和芯材物料以雾滴状态分散于热气流中，物料与热气体充分接触，在瞬间完成传热和传质的过程，溶剂迅速蒸发为气体，得到干燥的微胶囊样品。
    由于微胶囊具有能够改变物料的状态、质量、体积和性能，保护敏感成分，增强稳定性，控制芯材释放，降低或掩盖不良味道、降低挥发性，隔离组分等功能，该技术在食品、医药、纺织、涂料、农业、化妆品工业等方面得到广泛的应用。常用的微胶囊壁材有海藻酸钠，阿拉伯胶，纤维素，麦芽糊精，淀粉，变性淀粉，B-环糊精，壳聚糖，明胶，白蛋白，大豆蛋白等，脂类如油脂、硬脂酸、卵磷脂等。其中，海藻酸钠、壳聚糖、明胶，阿拉伯胶，麦芽糊精是几种最为常用的高分子壁材。
     下面举例说明喷雾干燥微胶囊技术在实际当中的各种应用：
    粉末油脂 大蒜油是由大蒜辣素、大蒜新素、多种烯丙基和甲基组成的多组分混合物，这些物质大都易挥发，在空气中易受光和热的影响而变质，如果直接应用于食品加工，还会引起食品风味的变化。因此，利用微胶囊技术将大蒜油制成微胶囊化产品，可避免大蒜油的挥发损失和氧化变质，提高其储存、运输和应用的方便性。
     实验研究表明心材与壁材比例会对微胶囊包埋率产生较大影响。油脂微胶囊化的关键因素之一是乳化剂的选择， 因为油脂微胶囊化效率的高低，取决于心材是否能够在壁材中分散成均匀的O／W型的微小颗粒，而水和油是互不相溶的，所以必须用乳化剂来使油均匀、稳定地分散于水中并被水分子包围。实验确立了大蒜油喷雾干燥微胶囊化最佳工艺参数为：阿拉伯胶做壁材，添加20% (V／W)的大蒜油作心材，乳化温度30℃。 所得微胶囊大蒜素颗粒，均匀、细小、流动性好、稳定性高，通过测定滞留率，大蒜油损失小，包埋效果好，蒜臭味小，有效成分不易损失。
       葡萄籽油属于含有不饱和脂肪酸的半干性油脂，含有不饱和脂肪酸高达92％，其中主要成分是亚油酸，约含64％～74％。山葡萄籽中有14％ ～17％的油脂，经试验证明无毒无害，完全符合食用油卫生标准。葡萄籽油由于山葡萄籽油的不饱和脂肪酸含量较高，油脂极易氧化变质，氧化后的油脂会产生不良风味，并引起机体的氧化，从而引发癌症和人体衰老。另外，油脂的流动性差，给调料和汤料在包装和食用时带来很大不便。所以山葡萄籽油在食品工业中的开发利用受到很大限制。经微胶囊化处理后，可将液态的油脂制成固体粉末，克服了油脂本身的缺点，使其成为性质稳定、取用方便、流动性好且营养价值高的优质食品原料。相关研究表明微胶囊化山葡萄籽油的最佳乳化条件为：阿拉伯胶为壁材，麦芽糊精为壁材填充物；复合乳化剂配比(单甘酯：蔗糖酯)为1：9；乳化温度为80C；乳化剂用量0.75％；壁材用量20％；壁材比(阿拉伯胶：麦芽糊精)为1：5；油／壁材为0.5。
    食品添加剂 二丁基羟基甲苯（BHT）是广泛使用的食品抗氧化剂之一。但因其耐热性较差，在高温时极易分解而失效，给加工和储藏带来了困难，且BHT的毒性问题也越来越引起人们的关注。而将BHT进行微胶囊包埋，不仅可提高其耐热性，便于存储和食品加工，而且也减少了在食品中的添加量，进一步延长食品贮存期，提高食品稳定性。
    中药活性成分 三七皂苷为中药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、防止动脉粥样硬化、改善脑血循环、抗炎、抗衰老、抗氧化等药理作用，临床上主要用于治疗心脑血管疾病，但片剂和胶囊剂存在日给药量大、反复给药等缺点。现采用喷雾干燥法制备三七皂苷缓释微球，与普通制剂相比，可减少用药频率。
    控释药物 丙烯酸树脂Ⅱ为甲基丙烯酸一甲基丙烯酸甲酯的阴离子聚合物，分子中的羧酸基在酸性介质中不解离，大分子保持卷曲状态， 并且丙烯酸树脂Ⅱ对水分子渗透有一定的抵抗作用； 随着pH升高，羧酸基解离、分子伸展并且发生溶剂化而溶解。研究表明聚丙烯酸树脂Ⅱ微胶囊的芯材（ACE 抑制肽、牛血清白蛋白）在酸性介质的释放速率比在中性介质更慢，具有在胃液中近似不释放、在肠道快速释放的控制释放模式。
    维生素 维生素是维持人体正常生理功能所必需的一类微量低分子有机化合物。大多数维生素性质较为活泼，在加工和贮存过程中容易损失；有些维生素还具有不良的滋气味，对其应用产生了不利影响。实验以阿拉伯胶为壁材，以盐酸硫胺素、核黄素、盐酸吡哆醇、叶酸和烟酰胺等5种B族维生素的混合物为芯材，采用喷雾干燥工艺成功制备了复合维生素微胶囊。
     维生素E又名生育酚或产妊酚，是一种重要的抗氧化剂，也是一种强自由基清除剂。它能够保护机体细胞的完整性，加强体内的免疫反应，防 止心血管疾病，保护肝脏；还能美化皮肤、抗衰老等。但维生素E为脂溶性维生素，通常状况下对酸、热较稳定，但遇碱、遇氧或紫外等条件下都能快速被氧化破坏。同时由于其不溶于水，因此很难广泛应用于食品、药品、化妆品等行业中。
     研究选用几种不同的壁材及乳化剂对天然维生素E进行微胶囊化，通过对比微囊化效果确定最佳选材及条件。结果表明，最佳壁材为纯胶(GUM 2000)与蔗糖，最佳乳化剂为蔗糖酯S1570(HLB 15)，壁材比例m(纯胶)：m(蔗糖)为2：1，乳化剂加入量为0.5%，喷雾干燥进风口温度180～190℃，出风口温度80℃，制得的天然维生素E微囊粉产品性能良好，含水质量 分数也在1%以内，产品的色泽，气味，流动性以及在冷水中的分散性都十分理想。
    疫苗 目前，大多数病毒疫苗采用注射方法进行免疫， 在保存和运输过程中需要低温冷冻设备，造成运输 不便，成本过高。 有研究采用水溶性壳聚糖、海藻糖、 甘氨酸作为保护剂，通过喷雾干燥技术制备了1型糖尿病反义肽噬菌体壳聚糖微球疫苗，并分析了工艺对壳聚糖微球疫苗活性的影响。结果喷雾干燥后样品的滴度与喷雾干燥前的疫苗原液相比均降低，且随着入口温度的升高而先升高后降低；喷雾干燥后的样品随着海藻糖浓度的增加， 滴度也相应升高。与喷雾干燥前的疫苗原液相比，壳聚糖微球疫苗具有更好的热稳定性。
    大豆异黄酮 大豆异黄酮是大豆生长中形成的一类次级代谢产物，由于具有哺乳动物雌激素相类似的结构，故又被称之为植物雌激素。具有改善皮肤质量，延缓衰老，推迟更年期，缓解更年期综合症、预防癌症，预防心血管疾病，美容的作用。利用喷雾干燥技术将大豆异黄酮制成微胶囊颗粒，可以在保持大豆的有效成分和消除原料不良风味的同时，使其颗粒更加细小，更有利于机体的吸收；经过包埋后的大豆异黄酮更稳定，产品质量更高，可以在食品、医药、保健品等多 行业中得到更广泛的推广与应用；另外还可以延长其保存时间，使用方便；同时体积大大减小，给商业运输、 存储带来很大利益，进一步开拓大豆功能食品市场，提高大豆产品的附加值，为大豆功能性食品的开发提供了一条新的途径。
    研究表明大豆分离蛋白和麦芽糊精作混合壁材（1：1），原料液固形物含量30％，芯材与壁材比例为2：3时包埋效率较高，最终的产品颗粒细腻，均匀，无结块，无异味，流动性，溶解性好。
    益生菌食品 双歧杆菌(Bifidobacterium)是普遍存在于人体和哺乳动物肠内的重要生理性细菌之一。并逐渐应用于功能性食品、保健品及医疗免疫产品的开发和使用。但是，双歧杆菌营养要求苛刻、对氧气和酸度比较敏感，其活菌制剂的保藏期短。目前，国内外多利用微胶囊技术来解决这一难题。
     研究表明以B环糊精与阿拉伯胶为混合壁材，经优化参数后，通过喷雾干燥制备了菌粉，经计算喷雾干燥后菌粉的存活率为 72.12％，微胶囊包埋率为75.88％。
    烹饪用复合调味油 花椒油和辣椒油的混合，也称为麻辣油。麻辣油是用优质花椒和辣度极高的辣椒油炸而成，是一种麻辣型调味料，麻辣油可广泛适用于烹制菜肴、生产需要突出麻辣风味的方便食品、休闲食品、膨化食品、肉制品、方便面调料包、火锅调料、川菜调料等产品，是宾馆饭店首选必备的高档调味品。但是麻辣油在使用过程中容易出现调味不均匀，长时间存放易氧化，其气味容易挥发等缺点，而微胶囊技术可以避免这些缺点。
     研究以实验所提取的花椒辣椒混合油树脂为芯材，以阿拉伯树胶和麦芽糊精作为壁材，经乳化、均质，通过喷雾干燥成功将麻辣油树脂制成微胶囊，此混合油树脂微胶囊具有食用方便，易于保存和运输等特点。
    肺部给药系统 蛋白和多肽类药物多以注射形式给药存在膜透过性低、体内半衰期短、稳定性和安全性差的问题。肺部具有较大的吸收表面积、肽类水解酶活性低、药物容易穿透，可为蛋白和多肽类药物的吸收提供良好的生理环境。固体脂质纳米粒(SLNs)以生物相容性好的天然或合成的固态类脂为载体材料，将药物包裹于类脂核中，可有效地避免药物的降解、逃逸黏膜的清除和吞噬。但是，SLNs粒径较小，经肺部吸人后容易随气流呼出，肺部沉积率较低。为此，研究选用胸腺五肽(Tp5)作为模型药物，利用喷雾干燥技术将载药SLNs胶体溶液制备成肺部吸入微球，提高了SLNs在肺部的沉积率。新型微球具有适宜的吸入特性，是一种具有应用前景的肺部给药系统。
    配方奶粉 婴儿配方奶粉中选用的植物油源种类如果比较单一，就会导致奶粉中的n-3系和n-6系多不饱和脂肪酸的含量和相对比值均低于人乳，造成婴儿体内n-3 系和n-6系多不饱和脂肪酸的比例严重失衡，这是目前婴幼儿肥胖、免疫力低下、智力与视锐敏度低下、过敏性疾病等许多慢性疾病高发的主要原因。强化n-3系多不饱和脂肪酸的配方奶粉与传统配方相比，易被氧化，不仅会发出导致婴儿拒绝食用的鱼腥味和油脂酸败气味。而且会显著降低多不饱和脂肪酸的生理效用。并且可能产生有害物质危及婴儿身体健康。采用微囊化技术，以婴儿可食用的植物蛋白和糖类作为壁材，将易氧化变质的植物油脂包埋起来，可以确保了配方奶粉的营养质量和食用安全性。
     研究以脂肪酸配比合理的混合植物油为芯材，大豆分离蛋白(SPI)和麦芽糊精(MD)为复合壁材，大豆卵磷脂为乳化剂，采用喷雾干燥工艺成功制备了微胶囊化营养油。
    鱼油 鱼油中富含二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)。DHA是细胞膜、视网膜、大脑的重要脂质成分，对脑神经的形成、维护脑神经的正常机能、延缓脑神经的衰退起着重要作用；EPA的代谢产物一二十碳酸衍生物能有效调解花生四烯酸、前列腺素、白三烯等生物活性物质的合成，从而具有防治心脑血管疾病、炎症、生殖系统的疾患以及增强人体自身免疫的功能。鱼油制品虽然提倡了许久，但鱼油本身固有的鱼腥味极大地限制了它被广大消费者所接受。同时，DHA 和EPA为多烯脂肪酸决定了它极易被氧化变质，而且产生难闻的氧化味和对人体健康有害的氧化产物。
    研究优化了乳化液，最佳乳化液组成蔗糖酯1.0％，鱼油添加量为壁材量的30％，麦芽糊精12％、明胶3％、阿拉伯胶3％，并通过优化的喷雾干燥工艺成功对鱼油进行了包埋，从而克服了鱼油的诸多缺点。所制得的鱼油微胶囊外观颗粒圆整，表面光滑无裂纹，具有良好的包埋效。