1、坚果资源及其加工利用东北林业大学东北林业大学金金 平平 坚果坚果坚果资源坚果资源坚果成分及坚果成分及营养价值营养价值坚果加工坚果加工利用利用坚果生理活性坚果生理活性研究研究1.坚果资源定义定义1.1坚果开发利用现状坚果开发利用现状1.2未来发展展望未来发展展望1.3消费与需求消费与需求1.41.1 坚果生物学定义 坚果（tree nut、nut）在植物学上是指植物果实的一种类型，被定义为：果皮坚硬，一室，内含一粒种子，果皮与种皮分离。 现实生活中坚果概念范围更广一点。经济植物学和果树学中的“坚果”概念除植物学的坚果外，还包括其他植物结构。如裸子植物中种皮坚硬的种子，被子植物中核果的坚硬果核等。
2、 中国主要坚果资源：核桃核桃、榛子榛子、杏仁杏仁、腰果腰果、板栗、白果、松籽、开心果、夏威夷果板栗、白果、松籽、开心果、夏威夷果。杏仁分布于吉林、辽宁以南等地，腰果分布于中国海南和云南 ，榛子主要分布在东北三省、华北和内蒙古等地的山区，核桃分布广泛，位于高山和丘 陵地带，阴坡多于阳坡。1.2 坚果开发利用 认识并利用各种坚果是人类祖先的发现。 大多数坚果由于便于采集，和其他植物一样很快成为人类早期的食物来源之一。开始时人类对坚果的利用只是采集，当我们的祖先发现到这些树木能为他们带来稳定而可靠的食物，对某些坚果树的种植也随之展开，人类对坚果的利用也是人类文明进程中别有特色的一章。 人类对坚果偏好
3、似乎始终没有改变，虽然今天我们拥有了数以千计的食物，这种偏好反而更得到加强。 1.3 未来发展展望 从我国现有资源生产角度来看，当前我国坚果生产的中心问题是经济效益偏低，表现在单位面积产量低,深加工生产能力比较低，产品质量比较低，没有充分发挥潜在的经济效益。所以要更好更快的发展我国坚果产业。以核桃为例：我国目前资源很少，年产量全国不足1万吨，而人口只有我国1/4的美国，核桃年产量达25万吨以上。 对坚果种植要进行总体规划。地区间需要根据本地区的自然条件、生态条件生产基础、市场状况、加工能力来确定本地区的优势坚果产业，不能盲目发展坚果种植。对于主要栽培的坚果还需要安排好生长期内幼林、生长林和成熟
4、林的比例，尽量减少产量波动，实现高产、稳产。 坚果产量的变化不仅受种植面积的影响，更受管理水平和树龄大小的影响。所以要加强品种改良选育、种植方法，同时要加强资源管理。目前我国的主要坚果已经开始从实生繁殖转向良种选育和规模化种植。但我国在资源管理上还是以人工投入为主，各种机械和物质使用较发达国家还很少，一些病害和虫害还没有得到有效控制。 提高坚果加工程度，开发高附加值的坚果产品。和柑橘、苹果等大宗水果相比，中国目前坚果加工产品还较少，且产品加工深度还不高。国内的一些科研机构和生产企业已经开始注意到坚果深加工产品带来的经济效益，一些具有高科技含量和高附加值的坚果产品在市场上已经有很好的前景。 尽快
5、建立中国坚果的地理标志制度。地理标志，也称原产地名称。是指一个国家、地区或特定地方的地理名称，用于指明某项产品来源于该地，且产品的质量和特征完全或主要取决于该地的地理环境、自然环境、人文背景等因素。与商标制度不同，地理标志制度不仅强调产品中的人为因素，更侧重表明产品产地的自然条件。所以地理标志制度比商标更具保护性。 重视发挥行业组织在坚果生产、销售和贸易中的协调与促进作用。目前我国除了少数商会设置了坚果方面的分支机构，我国大部分和坚果相关的研究会、理事会多是学术性的，并未实际地参与到坚果产业的运转中来。因此我国的坚果产业现在还存在着一定的产、供、销脱节的现象，在产品的出口方面还存在信息不对称，
6、特别是有关出口产品标准的信息。 1.4 坚果的消费与需求 影响坚果需求与消费的因素分为宏观层次与微观层次因素。宏观层次的研究主要针对坚果消费的国别和区域差异及造成这些差异的原因。然而，我们在日常生活中更能直接感觉到的是微观因素对坚果消费的影响，如消费者性别、年龄、收入水平、职业等。 坚果资源坚果资源坚果成分及坚果成分及营养价值营养价值坚果加工坚果加工利用利用坚果生理活性坚果生理活性研究研究2. 坚果的食品成分和营养价值 坚果含有丰富的脂肪、糖类、蛋白质、多种维生素和矿物质以及膳食纤维，以高油著称，因而香甜味美。坚果不仅营养素种类齐全，还含有许多功能性成分如必需脂肪酸、磷脂、微量元素、多酚、黄酮
7、等，且具有健胃、补血、润肺、益肾、补脑、延缓衰老、预防心脑血管疾病等多种功效。但不同种类坚果以及同一种类不同品种、产地的坚果的化学及营养成分含量差异很大。 国内外几种重要坚果的三大营养素含量 在营养成分中，以脂肪脂肪成分含量最高，在43%66%之间，蛋白质蛋白质约20%左右，总糖总糖含量国内与国外数据差异较大，可能与品种、产地有关。几种坚果中，核桃核桃的脂肪含量最高，腰果腰果含脂肪量最低；蛋白质杏仁杏仁含量最高，核桃核桃含量最低。坚果蛋白质、脂肪和碳水化合物含量不同，其风味和口感表现不同，脂肪多则油香感强，糖多则油香清淡而甜香。 坚果资源坚果资源坚果加工坚果加工利用利用坚果生理活性坚果生理活性
8、研究研究3.生理活性研究 抗氧化活性成分抗氧化活性成分不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸膳食纤维膳食纤维3.1 不饱和脂肪酸及其生理作用 坚果中以脂肪含量高为特点，含有丰富的不饱和脂肪酸和磷脂，不含胆固醇。天然脂肪酸(FA)包括饱和脂肪酸(SFA)、单不饱和脂肪酸(MUFA)和多不饱和脂肪酸(PUFA)，按双键的位置不同又分为-3脂肪酸和-6脂肪酸，各种脂肪酸分别有不同的生理作用。 坚果中存在的单不饱和脂肪酸（MUFA）为油酸、棕榈油酸、芥酸。 功能： 降血糖、降血压和降胆固醇的作用。 调节血脂和保护心脏的作用，因而对心脑血管疾病有很强的预防作用。 坚果中的多不饱和脂肪酸（PUFA）主要为亚油酸、亚麻酸
9、(-亚麻酸C18:3-3、-亚麻酸C18:3-6)，为人体必需脂肪酸。 功能： 能够增进神经系统功能，益智健脑； 降低血脂，防止动脉硬化； 抑制血小板凝集，防止血栓、中风和老年性痴呆症； 抗炎； 保护视力、抑制肿瘤生长等。 各类天然脂肪酸（FA）摄入均衡才能起到保健作用。美国心脏协会推荐膳食中饱和脂肪酸（SFA）、单不饱和脂肪酸（MUFA）、多不饱和脂肪酸（PUFA）的摄入比为8：10：15较好，日本推荐以3：4：3较好。但多数推荐亚油酸、亚麻酸的摄入量以46：1适宜，二者摄入不平衡将导致高血压、高血脂等心血管疾病。 3.2 膳食纤维及其生理作用 现代营养学把膳食纤维列为第七大营养素。 功能：
10、 具有促进肠道蠕动、排除毒素、防止便秘的作用，更为重要的是可调节肠道菌群，预防肠道疾病和癌症； 膳食纤维可吸附肠道油脂，具有减肥、预防肥胖和高脂血症等心血管疾病的功效； 可调节糖代谢，降低血糖。 坚果中的膳食纤维含量分布在8.820.2g/100g，与膳食纤维含量高的食用菌类(1.449.6g/100g)相比较低，但与水果蔬菜(均值10g/100g)和谷类食物(2.814.5g/100g)相比含量较高，因此可补充膳食中膳食纤维的摄入。 3.3 抗氧化活性成分及其生理作用 目前，众多研究表明，人的衰老、肿瘤、心脑血管疾病、免疫系统功能减退、大脑功能异常、白内障、辐射损伤等都与自由基的产生及氧化相
11、关，因此，人们越加认识到食物抗氧化作用的重要性。 抗氧化剂包括酶类清除剂如超氧化物歧化酶、谷胱甘肽酶、多酚氧化酶等和非酶类清除剂如抗氧化维生素VA、 VC、VE、金属元素硒、黄酮类物质、多酚类物质等，其中，黄酮、多酚类物质是两大类抗氧化物，各包含有多种黄酮和酚酸(单宁)，这些抗氧化成分在抗氧化的基础上还表现出多种生理功能。 功能： 清除人体自由基； 延缓人体衰老； 抗菌消炎； 改善心血管功能等。 坚果中含有丰富的多酚、类黄酮。核桃仁中的总黄酮含量为0.94%。核桃中总酚含量丰富，分别为1.63%和1.28%，单宁则以山核桃最高，为0.88%，总酚和单宁含量最低的则是腰果。核桃是常见坚果中VE含
12、量最高的，为43.21mg/g，几乎是其他坚果类维生素VE含量的两倍之多；核桃和榛子中硒含量丰富，因此，核桃具有很好的抗氧化作用。 研究表明，一些坚果类食物具有较强的清除自由基的能力，其作用可与草莓、菠菜清除自由基的能力相比。 坚果对人体健康的好处还表现在以下方面： 降低妇女发生II型糖尿病的危险： 美国哈佛大学公共卫生学院营养系的研究人员曾对11个国家的8.4万名34至59岁的妇女进行了16年的跟踪调查，结果显示，多食坚果将能显著降低2型糖尿病的发生危险。他们认为，坚果中富含不饱和脂肪及其他营养物，这些营养物质均有助于改善血糖和胰岛素的平衡。 降低心脏性猝死率：由于坚果中的某些成分具有抗心率
13、失常的作用，因而，在控制了已知的心脏危险因素并做到合理饮食后，吃坚果与降低心源性猝死明显相关。与很少或从不吃坚果的人相比，每周吃2次或2次以上坚果者，发生心源性猝死和因冠心病死亡的危险性均较低。 调节血脂：北京大学医学部肖颖教授等，于2002年以85名高脂血症患者为受试者，每天予其服用75克美国大杏仁，连续服用4周，对其血脂进行观察。结果表明，受试者在服用大杏仁后血清总胆固醇和载脂蛋白B明显下降，载脂蛋白A1明显升高。说明富含单不饱和脂肪酸的美国大杏仁对高脂血症患者的血脂和载脂蛋白水平有良好的调节作用。 提高视力：研究发现，咀嚼强度对提高视力起着一定的作用，多吃坚果可以提高视力。现代人的食物日
14、趋软化，进食时咀嚼很少或根本不需要咀嚼，致使面部肌肉力量变弱，睫状肌对眼球晶状体调节功能降低，视力也就容易随之下降。 补脑益智：坚果类食物中含有大量的不饱和脂肪酸，还含有15%至20%的优质蛋白质和十几种重要的氨基酸，这些氨基酸都是构成脑神经细胞的主要成分。坚果中对大脑神经细胞有益的维生素B1、B2、B6，维生素E及钙、磷、铁、锌等的含量也较高。 坚果资源坚果资源坚果加工坚果加工利用利用4. 坚果的加工利用初加工利用初加工利用深加工利用深加工利用4.1 坚果的初加工利用 核桃果皮含钾盐，可制作肥料、肥皂和精饲料。 木材纹理细致，伸缩性小，抗击力强，富于弹性，硬度适当，可用作细木加工用材。最宜用
15、于车辆材，运动器械（垒球棒、高尔夫球棍、冰球拍、网球拍、双杠等） 树干和果实分泌的树胶，可作纺织品印染和制作胶水的原料。 杏仁油的凝固点极低(-20)，是高级防冻润滑油的基础油 榛子油是制作高级化妆品和高级香皂的主要原料。 而腰果的壳液可以应用到化学涂料的生产，作为腰果的副产品，它是一种农业可回收资源，是天然苯酚的来源 腰果的壳液还是生产树脂混合物的优秀单体，人们早已将它用于表面涂料。 很多坚果树是果材兼用树种。坚果树前期可以生产果实，后期可以提供木材。 核桃树是一种名贵的木材，由于市场的需求而长期维持高昂的价格，这种上等木材一直相当紧缺。 银杏木材，纹理优美，加工性好，比重较轻，每立方厘米仅
16、0.45至0.53克，且含有草酸钙结晶，故木材本身就具有防腐作用，是高档家具的优质用材。 加工举例加工举例榛子（榛子（1） 全球榛子年总产量在80100万吨左右。其中近20榛子 带壳作为零食消费，其余80以上的榛子作为辅料被广泛地应用于巧克力、糖果，糕点等食品加工行业。 土耳其的栽培面积和产量均占第一位，其栽培面积为608万亩，坚果产量为44.6万吨，分别占世界榛子栽培总面积的 66.1、坚果总产量的71.3；意大利占第二位，栽培面积为107万亩，产量为12.02万吨，分别占世界总量的11.7和19.2；占世界第三位的是西班牙，栽培面积为43.5万亩，产量为1.98万吨，分别占世界总量的4.7
17、和3.2。 我国榛子的主要产地在东北和内蒙古等地年产量在20005000吨左右。 在食品中榛仁是巧克力，糖果，糕点等加工食品的优质原料。榛仁也是榨取食用油及多种工业用油的原料，榛子含油率极高。其果仁香甜醇厚，含油量54左右，是大豆的23倍。榛子中钙、磷、铁含量超高。是一种营养价值较高的干果，其油可作高级食用油。 榛子油是一种具有多种用途的木本粮油。榛子油富含油酸（7191）和亚油酸（2021），是一种高级食用油，是所有食用油中同时含有两种脂肪酸的高级食用油。榛子油是一种非常昂贵的高级食用油。榛子油市场售价，每公斤近300元。在欧美、东南亚乃至世界高级食用油脂市场都享有极高的声誉。越来越多的欧洲
18、国家在不断提高其榛子油的产量。随着人民生活水平的不断提高，人们对高档健康食品的追求已成为一种时尚。由于榛子油的相对稀有，在我国开发和利用榛子油，将拥有巨大的市场和广阔的前景。 4.2 坚果脂溶性物质提取及方法坚果脂溶性物质提取及方法 三效回流萃取装置和超临界萃取装置二种方法提取脂溶性物质 三效回流萃取特点：用溶剂将固体浸润，将所需要的物质浸出来。此法花费时间长温度高、溶剂用量大、成本高，但效率不高，产品中易含溶剂成分。 超临界萃取特点：用二氧化碳气体为溶剂，在萃取中保持植物的全部成分，而且能把高沸点，低挥发度的物质，在其沸点温度以下萃取出来，萃取后二氧化碳可回收，全过程不用有机溶剂,因此萃取物
19、绝无残留溶剂。提取装置 浓缩装置 超临界萃取榛子油工艺流程： 榛子去壳去除内皮放入30鼓风干燥箱内（1h）取出干燥榛子仁粉碎采用碾压方式粉碎 粉碎过的榛子粉萃取榛子油。 利用超临界流体进行萃取.采用二氧化碳气为溶剂。二氧化碳气体经过冷却系统冷凝成液体，用加压泵把压力提升到工艺过程所需的压力，通过调节温度，使其成为超临界二氧化碳流体。二氧化碳流体，在设备内进行流动，与被萃取物料充分接触，溶解出所需的化学成分。含溶解萃取物的高压二氧化碳流体，经过二次分离，分离出提取物，将二氧化碳流体不间断循环，从而有效地将需要分离提取的组分从原料中分离出来。 超临界萃取油脂和脂肪酸具有良好的保护性，可以有效的防治
20、油酸和脂肪酸受热分解，既没有溶剂提取法中，清楚溶剂的问题，避免产品的污染，提高了产品的质量，避免了油脂变质，由于CO2气体的临界温度比较低31.26,临界压力不高7.38MPa,且无毒,无臭,无公害，价格便宜，安全性好，具有良好的选着性，所以在实际操作中常使用CO2气体。 萃取后残渣加工蛋白饮料萃取后残渣加工蛋白饮料 萃取后的残渣烘干粗粉碎(pH调整) 超微粉碎加水混合滤液配料(加辅料)半成品加热均质灌装封口二次杀菌冷却检验打码装箱入成品库 操作要点： 烘干温度和时间对产品的品质影响较大，一般控制在110130、2030 min为宜。温度过高会产生焦糊味，并严重影响蛋白质的溶出率；温度过低产香
21、较差，使成品有生腥味。 对烘干后形成的固体原料（榛子蛋白粉），榛子蛋白粉进行粉碎，同时调整pH值，植物蛋白饮料均含有一定量的蛋白质，蛋白质的得率直接影响产品的原料投入产出比，即影响产品的成本。 蛋白质在碱性条件下易溶出，即在浆液pH值较高的情况下，蛋白质得率相对较高。但如果pH值过高，又会使产品产生苦涩味，因此磨浆水的pH值一般宜控制在7.5左右。植物蛋白饮料在加工和贮存过程中，极易产生分层现象，其主要原因与pH值的变化有关。通常情况下。为促使植物蛋白质充分溶解，提高其水化能力，保证植物蛋白饮料的稳定性，在不影响产品口感和风味的前提下，应严格控制pH值，以避免产品在加工和灭菌过程中出现分层。
22、将固体原料与水1:1 混合，进行搅拌打浆，使之混合均匀，混合后液体过滤。 榛子蛋白粉因为含油脂量较高，应选用亲油性较强的水/油型乳化剂单甘酯；同时为了达到亲水性和亲油性的平衡，可采用亲水性强的油/水型乳化剂蔗糖酯，原浆过滤后经分离渣制成液体，加入各种辅料榛子蛋白粉、鲜奶10%，白砂糖8%，磷酸盐适量，复合乳化稳定剂0.3%。 植物蛋白饮料是一种植物蛋白的胶体溶液和水、油组成的复杂乳状液，性质不稳定，极易出现分层、絮凝、合并等破乳现象。为了减少或避免上述现象的发生，使用乳化剂是行之有效的办法之一。 同时控制好pH值，pH值6.87.2.后制成半成品，配料后的加热10030min，不仅起到了杀菌作
23、用，而且还起到搅拌、混合作用，以促使各种原料间相互反应融合，以避免第二次杀菌时的高温反应。 封口、冷却后，检验、打码，装箱，入库，制成蛋白饮料。 保健酱油保健酱油 以萃取油脂后，剩余的含20%蛋白质的为原料，配合一定比例的麸皮，经浸润、蒸制、接种、发酵等工艺制成高档保健酱油。 榛子壳生产活性炭榛子壳生产活性炭 粗活性炭粗活性炭 细活性炭细活性炭 榛子壳生产活性炭的生产工艺榛子壳生产活性炭的生产工艺 榛子壳粉碎 筛选 干燥 混合 碳化 活化 回收 漂洗 离心 脱水 干燥 粉碎 活性炭首先对原料（榛子壳）进行粉碎，筛选干燥，筛选在振动筛中进行，选取640目的颗粒，原料是在气流干燥器中进行，干燥后加
24、入氯化锌溶液进行混合，反复搅拌，使混合均匀，混合后，进入回转炉，进行碳化、活化，在活化料中含有氯化锌和含锌化合物，通过回收，将碳和含锌化合物分离，回收后的物料，加入盐酸进行漂洗，后期加碱中和酸，去除氯根用热水60反复冲洗，漂洗后的碳，利用离心机脱水，分出的碳送去干燥（甩出的水，含有细碳，经沉淀回收细碳），干燥的目的，降低离心脱水碳的含水量，干燥后的碳颗粒度不均匀，用球磨机粉碎到120目以下，形成粉末状活性炭。 核桃营养成分：核桃营养成分：核桃仁脂肪含量60%70%，居所有木本油料之首，有“树上油库”的美称。核桃油富含亚油酸、亚麻酸，是人体必需脂肪酸，不饱和脂肪酸总量接近90%，日本、美国、法国
25、等发达国家把核桃油视为高级食用保健油，国际市场售价高达8 00010 000美元/t，且供不应求。1kg核桃果仁的营养价值约等于3kg精肉、5kg鸡蛋、9.5kg牛奶。山核桃含有丰富油脂。并富含黄酮及维生素A、B1、B2、C、E及人体所需的Ca、Mg等微量元素。加工举例加工举例核桃（核桃（2） 自制调和油自制调和油：将核桃油与日常食用的大豆油、花生油、菜籽油等按1：51：10的比例混合均匀，按日常习惯食用即可达到良好的补充和均衡营养的目的。凉拌佐餐：在拌凉菜时放入少许调味或增加光泽。除了种仁，核桃的外果皮和根皮果可供药用，鲜根皮煎汤浸洗，治脚痔(脚趾缝湿痒)，鲜外果皮捣取汁擦治皮肤癣症。4.2
26、 坚果的深加工利用坚果蛋白提取1坚果蛋白活性肽制备2坚果多糖提取3坚果油脂微胶囊化4坚果脂肪酸提取5果壳的深加工利用64.2.1 坚果蛋白提取 核桃蛋白提取 食品工业用核桃蛋白按蛋白质的含量不同分为核桃蛋白粉，核桃浓缩蛋白和核桃分离蛋白三类。核桃蛋白粉中蛋白质含量为5065（含50）；核桃浓缩蛋白中蛋白质含量为6590（含65）；核桃分离蛋白粉蛋白质含量不小于90。 （1）核桃蛋白粉的制备 核桃蛋白粉特指低变性脱脂蛋白粉(脂肪含量在1左右)和低变性半脱脂蛋白粉(脂肪含量在57左右)。采用喷雾干燥法和超微粉碎法生产。 （2）核桃浓缩蛋白的制备 核桃浓缩蛋白是以脱脂核桃粕为原料，除去低分子可溶性非
27、蛋白成分，主要是可溶性糖、灰分及各种气味成分等，制得的蛋白质制品，其主要成分是蛋白质和细胞壁多糖。目前浓缩蛋白生产工艺一般有三种：湿热浸提法、稀酸浸提法和含水乙醇浸提法。此外，国外开始探求用超滤法生产浓缩蛋白，此法生产产品功能特性好，蛋白质得率较高。 （3）核桃分离蛋白的制备 分离蛋白又称为等电点蛋白，以核桃粕为原料，利用蛋白质性质，通过浸提与沉淀方法，除去所含非蛋白质成分后，得到一种蛋白质含量在90以上高纯度的核桃蛋白制品。核桃分离蛋白生产方法主要由三种：碱溶酸沉法、膜分离法、离子交换法。 碱溶酸沉法工艺：核桃粕碱溶酸沉淀水洗中和干燥分离蛋白(国内外主要方法)膜分离法工艺：水、氢氧化钙 核桃
28、粕提取离心分离UF膜喷雾干燥分离蛋白 残渣 RO膜低分子蛋白去干燥离子交换法：基本原理与碱提酸沉法基本相同。但其区别在于离子交换法不是用碱使蛋白溶解，而是通过离子交换法来调节pH值，从而使蛋白质从饼粕中溶出并沉淀从而得到纯度较高的分离蛋白。 4.2.2 坚果蛋白活性肽制备 用微生物发酵法和生物蛋白酶法对坚果蛋白进行水解，获得坚果活性肽，并制成各种肽饮料、肽口服液和多肽酒。 蛋白 接种菌种 发酵 酶解 低温干燥 粉碎 称重和包装 微生物发酵法不同于酶法，二者的区别： 活性微生物菌体直接参与生化代谢，作用于大分子蛋白；活性微生物菌体的生化代谢可以修饰某些功能基团；活性微生物菌体可以合成、分泌小肽物
29、质； 酶法是切割肽键 。4.2.3 坚果多糖提取 水浴浸提水浴浸提 坚果原料坚果原料粉碎粉碎微波辐照加热微波辐照加热 超声处理超声处理 水浴浸提水浴浸提离心离心上上清液抽滤清液抽滤滤液浓缩滤液浓缩sevagsevag法除蛋白法除蛋白透析透析醇沉过夜醇沉过夜离心离心沉淀洗涤沉淀洗涤干燥干燥坚果多糖粗品坚果多糖粗品4.2.4 坚果油脂微胶囊化 微胶囊：指一种具有聚合物壁壳的微型容器或包微胶囊：指一种具有聚合物壁壳的微型容器或包物。其大小一般为物。其大小一般为5-2005-200m m不等，形状多样，取不等，形状多样，取决于原料与制备方法。决于原料与制备方法。 微胶囊化：制备微胶囊的过程称为微胶囊化
30、。微胶囊化：制备微胶囊的过程称为微胶囊化。 微胶囊化技术：指将固体、液体或气体包埋在微微胶囊化技术：指将固体、液体或气体包埋在微小而密封的胶囊中，使其只有在特定条件下才会小而密封的胶囊中，使其只有在特定条件下才会以控制速率释放的技术。其中，被包埋的物质称以控制速率释放的技术。其中，被包埋的物质称为为芯材芯材，包埋芯材实现微囊胶化的物质称为，包埋芯材实现微囊胶化的物质称为壁材壁材。 芯材：芯材：可为油溶性、水溶性化合物或混合物可为油溶性、水溶性化合物或混合物, ,其状其状态可为粉末、固体、液体或气体。态可为粉末、固体、液体或气体。 壁材：壁材：可用作微胶囊包囊材料的有天然高分子、可用作微胶囊包囊
31、材料的有天然高分子、半合成高分子和合成高分子材料半合成高分子和合成高分子材料, ,视所包囊物质视所包囊物质( (囊心物囊心物) )的性质的性质, ,油溶性囊心物需选水溶性包囊材油溶性囊心物需选水溶性包囊材料料, ,水溶性囊心物则选油溶性包囊材料水溶性囊心物则选油溶性包囊材料, ,即包囊材即包囊材料应不与囊心物反应料应不与囊心物反应, ,不与囊心物混溶。高分子包不与囊心物混溶。高分子包囊材料本身的性能也是选择包囊材料所要考虑的囊材料本身的性能也是选择包囊材料所要考虑的因素因素, ,如渗透性、稳定性、溶解性、可聚合性、粘如渗透性、稳定性、溶解性、可聚合性、粘度、电性能、吸湿性及成膜性等。度、电性能
32、、吸湿性及成膜性等。 微胶囊的不同结构图 微胶囊的功能1 粉末化 将不易加工贮存的气体、液体原料固体化,从而提高其溶解性、流动性和贮藏稳定性,如粉末香精、粉末食用油脂、粉末乙醇等。例如:将液体油脂作为心材,选择适当的壁材,运用微胶囊技术就可产生出固体粉末油脂,非常方便地添加于各种食品原料中。在国外,目前约有数十种微胶囊产品的粉末油脂作为食品工业原料,应用于各类营养保健食品或功能型食品。2 降低挥发性 防止风味成分的挥发,减少风味损失。3 降低毒性 减少食品添加剂的毒理作用等，如硫酸亚铁阿司匹林等药物包裹后，可通过控制释放速度来减轻对肠胃副作用。对于制药工业来说，可采用微胶囊技术制造靶制剂，达到
33、定向释放效果。4 提高物质的稳定性(易氧化，易见光分解，易受温度或水分影响的物质) 许多食品添加剂制成微胶囊产品后,由于有壁材的保护,能够防止其氧化,避免或降低紫外线、温度和湿度等方面的影响,确保营养成分不损失,特殊功能不丧失。 5 能使不相容成分均匀地混合 运用微胶囊技术,将可能相互反应的组分分别制成微胶囊产品,使它们稳定在一个物系中,各种有效成份有序地释放,分别在相应时刻发生作用,以提高和增进食品产品的风味和营养。例如：有些粉状食品对酸味剂十分敏感。因为酸味剂吸潮会引起产品结块;并且酸味剂所在部位pH 值变化很大,导致周围色泽变化,使整包产品外观不雅。将酸味剂微胶囊化以后,可延缓对敏感成分
34、的接触和延长食品保存期限。6 掩味 某些营养物质具有令人不愉快的气味或滋味,这些味道可以用微胶囊技术加以掩蔽。这种微胶囊产品在口腔里不溶化,而在消化道中才溶解,释放出内容物,发挥营养作用。7 隔离活性成分 能保持食品中微量营养素和生理活性物质对人体的活性作用。8 控制心材释放和作用的时间和数量 微胶囊产品经由预先设计的溶解和释放的机理,可提供特殊的释放方式。 微胶囊化的方法微胶囊化的方法 物理法：物理法是利用物理和机械原理的方法制备微胶囊物理法：物理法是利用物理和机械原理的方法制备微胶囊 , ,主要有主要有空气悬浮法、喷雾干燥法、包结络合法空气悬浮法、喷雾干燥法、包结络合法等。等。 化学法：主
35、要利用单体小分子发生聚合反应生成高分子或化学法：主要利用单体小分子发生聚合反应生成高分子或膜材料并将芯材包覆膜材料并将芯材包覆, ,常使用的是常使用的是界面聚合法和原位聚合界面聚合法和原位聚合法。法。 物理化学法：通过改变条件物理化学法：通过改变条件( (温度、值加入电解质等温度、值加入电解质等) )使溶解状态的成膜材料从溶液中聚沉出来并将芯材包覆形使溶解状态的成膜材料从溶液中聚沉出来并将芯材包覆形成微胶囊成微胶囊, ,具体有具体有凝聚法、油相分离法、干燥浴法、熔化凝聚法、油相分离法、干燥浴法、熔化分散冷凝法分散冷凝法等。等。举例：喷雾干燥法举例：喷雾干燥法 喷雾干燥是食品工业中应用最普遍的一
36、种微胶囊技术喷雾干燥是食品工业中应用最普遍的一种微胶囊技术、其工艺过程经济且灵活，所使用的设备适应性强、产品、其工艺过程经济且灵活，所使用的设备适应性强、产品质量好。喷雾干燥法也是最古老的包埋方法之一。质量好。喷雾干燥法也是最古老的包埋方法之一。 喷雾干燥法是最常用和成本最低廉的微胶囊化方法。喷雾干燥法是最常用和成本最低廉的微胶囊化方法。该法微胶囊造粒的原理是：首先制备乳化分散相，即把芯该法微胶囊造粒的原理是：首先制备乳化分散相，即把芯材分散在已液化的壁囊材中混合形成溶液，后加入乳化剂材分散在已液化的壁囊材中混合形成溶液，后加入乳化剂，热分散体系经均质变成水包油型乳状液，最后进行喷雾，热分散体
37、系经均质变成水包油型乳状液，最后进行喷雾干燥即可。干燥即可。喷雾干燥法喷雾干燥法 喷雾干燥法的工艺流程如下所示：喷雾干燥法的工艺流程如下所示： 囊材和囊心物质囊材和囊心物质混合混合均质、乳化均质、乳化乳化液乳化液在热空气中雾化和干燥在热空气中雾化和干燥脱水脱水微胶囊产品微胶囊产品 喷雾干燥的过程主要包括喷雾干燥的过程主要包括4个部分：个部分： 预处理、乳化部分、均质部分、喷雾干燥预处理、乳化部分、均质部分、喷雾干燥 预处理过程主要是将芯材（如香科、油脂等）与壁材溶液预处理过程主要是将芯材（如香科、油脂等）与壁材溶液混合混合(壁材一般是食品级的胶类，如明胶、植物胶、变性壁材一般是食品级的胶类，如
38、明胶、植物胶、变性淀粉、糊精、或非胶类蛋白质淀粉、糊精、或非胶类蛋白质)，然后加入乳化剂，经均，然后加入乳化剂，经均质后形成水包油的乳状液，此溶液由泵送入喷雾干燥室，质后形成水包油的乳状液，此溶液由泵送入喷雾干燥室，溶液经雾化后形成微小的球状颗粒，颗粒的外壁为水溶性溶液经雾化后形成微小的球状颗粒，颗粒的外壁为水溶性物料。尽管喷雾干燥的过程处于中高温，但在造粒过程中物料。尽管喷雾干燥的过程处于中高温，但在造粒过程中外层水分快速蒸发时，芯材的温度可保持在外层水分快速蒸发时，芯材的温度可保持在100以下，以下，物料受热时间一般为几秒钟。物料受热时间一般为几秒钟。 喷雾干燥法最适于亲油性液体物料的微胶
39、喷雾干燥法最适于亲油性液体物料的微胶囊化，芯材的憎水性越强包埋效果越好囊化，芯材的憎水性越强包埋效果越好。该方法主要。该方法主要优点优点是干燥速率高、时间短是干燥速率高、时间短，物料温度较低，对于喷雾干燥工艺来说，物料温度较低，对于喷雾干燥工艺来说，虽然采用较高温度的干燥介质，但是液，虽然采用较高温度的干燥介质，但是液滴中含有大量溶剂存在时，物料的表面温滴中含有大量溶剂存在时，物料的表面温度一般不超过热空气的湿球温度，因此非度一般不超过热空气的湿球温度，因此非常适用于热敏性物质的干燥，产品纯度高常适用于热敏性物质的干燥，产品纯度高，具有良好的分散性和溶解性；生产过程，具有良好的分散性和溶解性；
40、生产过程简单，操作控制方便，易于实现大规模工简单，操作控制方便，易于实现大规模工业化生产。业化生产。喷干法制造微胶囊的过程中，芯材与壁材的比例、进料的温喷干法制造微胶囊的过程中，芯材与壁材的比例、进料的温度与湿度、干燥空气进出口温度等因素都会影响产品的质度与湿度、干燥空气进出口温度等因素都会影响产品的质量：量：适当的范围内增加壁材含量可以大幅度提高包埋率适当的范围内增加壁材含量可以大幅度提高包埋率进料温度不能太高，必须考虑到低沸点挥发成分的挥发进料温度不能太高，必须考虑到低沸点挥发成分的挥发提高空气入口温度可提高包埋率、降低表面的挥发物含提高空气入口温度可提高包埋率、降低表面的挥发物含量，且进
41、料的固形物含量越高，这种作用就越强。量，且进料的固形物含量越高，这种作用就越强。4.2.5 坚果脂肪酸提取 皂化 酸化 包合 皂化：取45mL 95%乙醇，加15mL水混合，在60下水浴加热，加入15gKOH搅拌溶解，然后加60g油和0.6g抗坏血酸，搅拌至溶液澄清，且无分层现象。 酸化：取出皂化后的鱼油混合物，冷却至常温，加入4mol/LHCl溶液75mL，搅拌至溶液分层，静置后分出下层废液，对上层液水洗三次，得总脂肪酸。 包合：取尿素加入到总脂肪酸的无水乙醇液中，在60下水浴加热，搅拌10min使其部分溶解，再加入冷却的总脂肪酸，加热10min后取出，于常温下搅拌包合30min，然后置于冰
42、箱中冷藏24h，使其充分结晶，抽滤后向滤液中加3倍量水及1倍量的2mol/LHCl溶液，搅拌，静置分层，收集上层油样液，水洗三次，干燥后得多不饱和脂肪酸。4.2.6 果壳的深加工利用 制备活性炭 棕色素提取 分离木质素 利用核桃壳制备活性炭核桃壳核桃壳 筛选筛选 干燥干燥 混合混合 氯化锌溶液氯化锌溶液 水水 盐酸盐酸 固体氯化锌固体氯化锌 碳化碳化 活化活化 回收回收 高浓度氯化锌高浓度氯化锌 水蒸气水蒸气 盐酸盐酸 碱碱 水水漂洗漂洗 离心脱水离心脱水 废水废水 干燥干燥 回收细碳回收细碳 细碳细碳粉碎粉碎 废水处理废水处理活性炭活性炭 4.山核桃外壳的利用：山核桃外壳的利用： 山核桃（核
43、桃楸、胡桃楸）是林区常见的一种林副产品，其形椭圆，果质坚硬，纹理细致，直而不裂，造型奇特，有天然曲线美感。产品在露出它美丽身姿同时，还散发出自然的核桃清香，不仅给你带来赏心悦目、亲进自然之美感，用其制作的工艺品更是形式多样，造型美观高雅，色深古朴，是家居、办公室、会议室的首选陈列品，受到广大收藏爱好者的青睐，具有很高的收藏及纪念价值。山核桃工艺品制作方法简单，成本低、见效快。可一人独自加工，也可规模加工，是多种经营、投资创业的好项目。 棕色素提取 酶法处理和超声波辅助提取能明显提高色素的提取率。 工艺流程：壳粉碎过筛缓冲溶液纤维素酶灭酶超声波处理抽滤测定 超声波是一种弹性波，它在溶剂和样品之间
44、产生声波空化作用，导致溶液内气泡的形成、增长和爆破压缩，从而使固体样品分散，增大样品与萃取溶剂之间的接触面积，提高目标从固相转移到液相的传质速率。 超声波破碎是一个物理过程，浸提过程中无化学反应发生，被浸提的化学成分结构和性质不会发生变化。 提取的棕色素可以作为天然色素应用于饮料、糕点、酱油等食品行业。 试验证明提取的棕色素具有较强的抗氧化功能。 分离木质素 木质素是一种天然可再生有机聚合物，存在于树木等植物中，决定着硬度和刚性等结构性能。 由于木质素具有生物活性，抗氧化性，生物降解周期长，疏水及一些机械性能，可用于畜牧营养、肥料、专业化学品、化妆品、造纸化学品、润滑剂、特种涂料等领域的抗氧化剂和抗菌剂。 这将会产生具有极高附加值的全新产品。据估计，本领域木质素每吨价格将高于1000美元。
