橘皮色素干燥方式及微胶囊工艺研究_毕业论文(编辑修改稿)

橘皮色素干燥方式及微胶囊工艺研究_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

精细化工方面有着广泛的用途。 食品方面，果胶可以作为食品添加剂具有改善食品品质、提高肠胃消化功能的作用，可用作果酱、果冻的增稠剂，冰激淋的稳定剂。 在医学上， 果胶是铅、汞等重金属中毒的良好解毒剂和预防剂，果胶及其铝盐可抑制肠道对胆固醇和甘油三酯的吸收，可用于动脉硬化等心血管疾病的辅助治疗 [13]。 柑橘 皮色素 柑橘皮中的天然色素主要分为水溶性色素和脂溶性色素两类，还富含维生素 E和硒元素 ， 是稳定、安全可靠的食用着色剂和食品强化剂。 脂溶性色素约大连工业大学 2020届本科生毕业论文 4 占果皮干重的 ％～ ％，主要由 α 胡萝卜素、 β 胡萝 卜 素、叶黄素、玉米黄素、 β 隐黄质等多种类胡萝 卜 素组成，易溶于氯仿和乙醇等溶剂。 水溶性色素约占干果皮重的 ％～ ％，主要由类黄酮组成，易溶于水 、乙醇和甘油等极性溶剂。 研究表明，柑橘色素中的主要成分对治疗眼病、阻止超氧自由基产生、避免 DNA 损伤、防止癌细胞生长、减缓心血管疾病、延迟细胞衰老和增强入体免疫力等都有积极作用，尤其在治疗皮肤癌方面效果显著 [14]。 柑橘 纤维 柑橘纤维是从柑橘果皮中提取制作的一种膳食纤维。 膳食 纤维被称为 “ 第七营养素 ”， 它是平衡膳食的必需营养之一。 膳食纤维是一种不能被人体消化的碳水化合物 ，以溶解于水中可分为两个基本类型：水溶性纤维 和非水溶性纤维素。 纤维素 、 半纤维素和木质素 是 3种常见的非水溶性纤维 ，非水溶性纤维可以吸收肠道内的有害物质，从而预防便秘，降低患肠癌的风险。 常见食物中的大麦，豆类，胡萝卜，燕麦等食物都含有丰富的水溶性纤维， 水溶性膳食纤维在促进肠道蠕动，平衡脂质代谢，调节糖代谢和肠道功能方面均表现出一定的生理特性，同时可以延缓细胞老化和有利于减肥抗癌 [15]。 与其它的纤维资源相比．柑橘膳食纤维的优点是纤维中可溶性纤维的含量高达 33％，比小麦中多 26％，符合膳食纤维中可溶性纤维应达到 30％一 50％的平衡要求 [16]。 色素的发展及应用 许多天然食品具有本身的色泽，能促进人的食欲，增加消化液的分泌，因而有利于消化和吸收，是食品的重要感官指标。 但是，天然食品在加工保存过程中容易退色或变色，为了改善食品的色泽，人们常常在加工食品的过程中添加食用色素，以改善感官性质。 食用色素作为一种食品添加剂 ， 被广泛应用于食品制作中 [17]。 使用的食用色素有天然食用色素和合成食用色素两大类。 1856年，英国人帕金合成出第一种人工色素 —— 苯胺紫，从此合成色素就登上了历史的舞台，扮演着改善食品色泽的角色。 天然 食用 色素主要是从植物组织中提取得到，一些动物、微生物和矿物也是天然色素的来源 ，一般对人体无害，如红曲，姜黄色素，胡萝卜素 等。 人工合成色素是指用人工化学合成方法所制得的色素，主要是以从煤焦油中分离出来的苯胺为原料制成的，或以苯、甲苯、萘等芳香烃类化合物为原料而合成的 ，如苋菜红，胭脂红，日落黄等。 大连工业大学 2020届本科生毕业论文 5 食用 合成 色素 合成着色剂的原料主要是化工产品 ， 主要是通过化学合成制得的有机色素。 按化学结构可分为偶氮类色素和非偶氮类色素。 按溶解性又可分为油溶性色素和水溶性色素。 与天然 食用 色素相比， 合成食用色素具有 色泽鲜艳 ﹑ 色调多 ﹑ 性能稳定 ﹑ 着色力强 ﹑ 坚牢度大 ﹑ 调色易 ﹑ 使用方便 ﹑ 成本低廉 ﹑ 应用广泛 等特点。 现在国家出台的相关规定，促使食用色素 生产商更加严格规范化，但用量和使用范围还是受到严格限制。 合成 食用 色素被世界各国使用最多的时侯，有 100 多个品种。 27 种曾被日本批准使用的合成色素中，现在已有 16 种禁止使用。 有 相当一 部分化 学合成色素 被 证明 确实对 人和动 物有 致癌 性。 也 有 不少过 去认为 是无 害 的合 成 色 素 , 现在 发 现仍 对 动 物有 致癌 性。 因此 , 近 年来 合成色素的 品 种和 数量 逐 渐减少 , 世 界各 国 五 十年代 至 少 有 100 多种化学 合 成色素 , 现在 只 有 六 十余种。 各国对合成色素的控制也越来越严格，有的国家如丹麦，挪威就严格控制，甚至完全禁止使用合成色素。 目前我国允许使用的 食用合成色素有苋菜红、胭脂红、柠檬黄、日落黄和靛蓝，但在应用上具有严格的规定：严禁用于鱼类肉类及其加工品、酱油醋等调味品、水果及其制品、饼干、糕点、乳制品等副食品、婴儿食品。 只有汽水、果汁、配制酒、冷饮食品和糖果可以少量添加，但通常不得超过 万分之一。 随着社会的发展和人们生活水平的提高，越来越多的人对于在食品中使用合成色素会不会对人体健康造成危害提出了疑问。 与此同时，大量的研究报告指出，几乎所有的合成色素都不能向人体提供营养物质，某些合成色素甚至会危害人体健康。 开发天然色素，减少合成色素的使用将是我国色素未 来发展的总趋势。 食用 天然 色素 来源于天然植物的根、茎、叶、花、果实和动物、微生物等的天然色素，可以食用的色素称为食用天然色素。 绝大多数 天然 色素无副作用，安全性高 ，有的色素本身就是一种营养物质，具有一定的营养效果和药理作用，例如 ： 番茄红素具有抗氧化性、抗癌性、增强肌体免疫功能、降血脂和抗动脉粥样硬化等多种生理功能；姜黄色素除了具有抗肿瘤、抗氧化、抗诱变外，还具有降血脂和抗动脉粥样硬化作用，以及活血、抗感染、防止老年斑的形成等多种生理大连工业大学 2020届本科生毕业论文 6 功 能。 大多数食用天然色素是 植物色素 如 胡萝卜素 ，叶绿素，花青素，姜黄 等一类生物活性物质，是植物药和保健食品中的功能性有效成分。 食用色素在食品中占的比倒很小 , 一般为产品 (饮料、酒类、糕点、糖果、医药等 )的千分之几、万分之几甚至是十万分之几。 但是它在产品中的作用以及在食品中的应用范围是任何其他食品添加剂所不可比拟的 [18]。 2020 年食用天然色素总产销量约为 211013 万 吨。 绝大部分产品用于国内 , 有 17种食用天然色素品种出口 , 出口金额约 218亿元。 与合成色素相比 , 天然色素最大的优点是安全性相对较高 , 能更好地模仿天然物的颜色 , 着色色调比较自然 , 而且一些天然色素本 身就具营养价值 , 此外还具有一定的药理作用。 因此 , 近年来天然色素发展极为迅速 , 世界天然色素市场正在以 2倍于人工合成色素的速度快速增长 , 天然色素取代化学合成色素已成为色素行业发展的大趋势 [19]。 橘皮色素 橘皮色素是一类性能较稳定、安全可靠的天然色素 , 作为食品添加剂的主要成分， 可代替人工合成色素用于食品着色。 橘皮中的天然色素按其性质的不同可分为两类， 一类是 水 溶性 色 素 （橘黄素 A） ，一种是 脂 溶性色素 （橘黄素 B）。 其中脂溶性色素 主要成分是柠檬烯与类胡萝卜素的混合物，还富含维生素 E和稀有元素， 这些物质对于防止癌细胞的生长，延迟细胞衰老和增强免疫力均有很好的作用 [20]。 橘皮中的色素 ；它们不仅安全性高，而且有一定的营养和生理功能调节作用，可以保护细胞免受氧化伤害，减少一些疾病如动脉硬化症、癌症、关节炎等的发病率。 此外， 橘皮中 所含的叶黄素是一种类胡萝卜醇色素，具有水溶性和脂溶性两种，其是在眼睛视觉斑区发现的两种类胡萝卜素之一，能够保护视觉斑降解引起的衰老，减少白内障的发生率。 干燥 技术 干燥技术是采用加热，降温，减压或其他能量传递的方式使物料湿分发生挥发，冷凝，升华等相变过程，使其与物料分离 达到去湿干燥的目的。 干燥过程包括传热和传质两个过程，传热过程中热空气将热量传递给物料，用于汽化大连工业大学 2020届本科生毕业论文 7 物料中的水分并加热；传质过程中物料的水分挥发并迁移到空气中，使物料中水分逐渐降低，从而得到干燥。 干燥是许多工业生产中重要的工艺过程之一，它会直接影响到产品的性能，形态，质量。 从农业，食品，化工，医药，矿业加工到制浆，制纸，木材加工，几乎所有的行业都涉及到干燥。 如：粮食产后通过干燥技术将水分降低到安全水分之下，以确保粮食的形状，色泽，水分，发芽率等其他品质 ； 食品生产和加工过程中主要应用无损于食品风味，不易引起色变和 质变的喷雾干燥，真空干燥，真空冷冻干燥等高品质干燥技术来实现食品的保存和改善品质 ；医药方面，为避免药物储藏过程中出现发霉，变色，风化，粘连，虫蛀等变异现象，采用干燥技术来保证其质量；木材加工中，通过干燥技术保护木材的优良特性，增强木材质量。 食品行业中应用较广泛的干燥技术有：喷雾干燥， 热风 干燥，真空干燥，真空冷冻干燥等。 喷雾干燥 喷雾干燥是单一工序将溶液、乳浊液、悬浮液和浆状物料雾化并和热空气接触蒸发干燥溶剂而获得粉状、颗粒状、空心球或团粒状干燥产品的一种干燥方法 [20]。 该法能直接使溶液、乳 浊液干燥成粉状或颗粒状制品，可省去蒸发、粉碎等工序。 喷雾干燥 传热快 、水分蒸发迅速、 干燥时间短 的特点，且 产品质 量好，质地松脆，溶解性能也好，能改善某些 制剂 的 溶出速率 ，适用于热敏性药物，此外，喷雾干燥还可用于制备微囊。 缺点是能耗大，热效率不高。 热风 干燥 热风干燥是以加热后的空气为媒介加热物料，促进水的蒸发，将物料表面水分去除的干燥 方法，因其设备投资少，操作控制简单，是目前应用最广泛的干燥技术。 适合干燥玻璃器皿，固体，耐高温的物品，不适合干燥粉末状物品，腐蚀性物品。 但热风干燥也存在弊端，其 干燥耗时 长，产品在干燥中处于高温，被干燥物料表面可能会出现局部干裂现象，扩大到整个外表面形成表面硬化。 并且干燥过程中 与氧气长时间接触，会使其中热敏性营养元素和易氧化物质被氧化，造成产品营养流失，从而影响产品的品质和性质。 大连工业大学 2020届本科生毕业论文 8 真空冷冻干燥 真空冷冻干燥，是将 物质冻结到共晶点温度以下，使物质 中的水分变成固态冰，然后在较高的真空度下使冰直接升华成水蒸气来除去物料中水分的干燥方法。 由于真空干燥在 低温下进行，适用热敏性物质 ， 如蛋白质、微生物之类不会发 生变性或失去生物活力；同时低温会减小物料中的一些挥发性成分的损失， 适合一些化学产品、药品和食 品干燥。 此外。 真空下进行干燥，氧气极少，因此一些易氧化、怕高温环境的热敏性物质得到了保护。 因为干燥后产品品质有点显著，目前真空干燥技术被国内脱水蔬菜企业广泛应用。 冷冻干燥在低温下进行 ，使 蔬菜中的热敏性物质不易变性或失去活力，降低了营养成分和风味物质的损失， 最大限度地保留了蔬菜原有的营养、味道、芳香和 颜色。 经过冻干的蔬菜能保持原有体积，不易发生 收缩现象， 内部结构呈现疏松多孔海绵状态， 复水迅速，能保证脱水前后蔬菜品质基本一致。 真空干燥 真空 干燥 的过程就是将 被 待 干燥物料 置放在密闭的干燥室内，用真空系统抽真空的同时对被干燥物料不断加热，使物料内部的水分通过压力差或浓度扩散差到表面，水分子在物料表面获得足够的 动能 ，在克服分子间的相互吸引力后，逃逸到真空室的低压空间，从而被真空泵抽走的过程。 在 真空干燥 过程中， 单位体积内空气的含量大于大气中的含量，子啊这相对缺氧的环境下进行食品干燥可以减轻食品中脂肪的氧化，色素褐变或其他氧化变质等。 另外， 真空干燥的产品 不易出现物料表面硬化， 干裂，同时和真空冷冻干燥相比，具有干燥速率快、干燥时间短、设备运转费用低 [21]等优点。 微胶囊技 术 微胶囊简介 微胶囊技术是指通过特定的工艺手段将固体、气体或液体包裹在一个微小密闭的胶囊之中的技术。 包裹的过程即为微胶囊化，形成的微小粒子成为微 胶囊， 被包囊的物质称为芯材，包裹物质称之为壁 材。 微胶囊化后可以实现许多目的 ：改善被包裹物质的物理性质；使物质免受环境的影响，提高物质的稳定性；屏蔽味道和气味；降低物质毒性；将不相容的物质隔离；根据需要控制物大连工业大学 2020届本科生毕业论文 9 质的释放等。 微胶囊的直径一般在 2— 200μ m，壁厚为 m， 壳通常占微胶囊 质量的 ％～ 30％ ， 活性组分的包覆率在 25％～ 95％。 微胶囊可简单地看作由芯 材和壁材组成，食品工业中芯材的范围很广泛，可为油溶性、水溶性化合物或 混合物，其状态可为粉末、固体、液体或气体。 可 包埋的物品有很多种 ，如 色素，维生素 、 甜味剂 、 风味剂 等。 此外，食品中一些不易贮存的或对其它组分产生不 良影响的物质均可作为芯材。 常用的壁材物质有 天然高分子、半合成高分子和合成高分子材料，视所 包埋的芯材 的性质，油溶性 芯材物质 需选水溶性 壁材来包埋 ，水溶性 芯材物质 则选油溶 性 壁材来包裹 ，即 壁材 不与 芯材 反应，不与 芯材混溶。 食品工业中，壁材的选用 还 需根据产品的黏度、渗透性、吸湿性、溶解性及澄 清度等因素来决定，并要求无毒、无 嗅，对芯材无不良影响。 目前应用于食品工业中的微胶囊化方法有物理法，化学法和物理化学法。 物理法包括喷雾干燥法，喷雾冷凝法，空气悬浮法，多空离心法。 化学法包括界面聚合法，分子包囊法，辐射包囊法。 物理化学法包括水相分离法，油相分离法， 挤压法，锐孔法。 而喷雾干燥法以其操作简单、生产成本较低、生产全过程密闭、产品溶解性好、适用于工业化生产等显著优点，已成为目前国内最普遍应用的微胶囊化方 法 [22]。