4. 以相分離法製備微膠囊改善囊壁耐熱性
4.1 以鹽析法製備微膠囊
4.1.1 單層乳化液以鹽析法製備微膠囊
以沙拉油為疏水相、魚皮明膠溶液為親水相製備的O/W 型乳化液,緩 慢滴入偏磷酸鈉溶液,發現當偏磷酸鈉濃度為 0.5%時,凝聚變性的情形尚 未明顯,表示在此鹽濃度下,離子強度尚不足以造成魚皮明膠鹽析,以濃
度1%的偏磷酸鈉作用後,已可由肉眼觀察到絮凝物,顯示逐漸有鹽析現象 發生。隨著偏磷酸鈉濃度增加,凝聚變性程度也愈來愈明顯,整個系統會 分成兩層,上層為白色凝聚和結塊的絮凝物,下層為不透明的溶液(圖十 三)。偏磷酸鈉在愈高的濃度下,尤其到了濃度 20%的偏磷酸鈉鹽析後,絮
凝物明顯凝聚呈現團狀物,整個系統呈現較黃色的溶液,表面有浮油的情 形,也愈來愈嚴重(圖十四)。食品體系的乳化,易受多價離子等作用影響安 定性(Nieuwenhuyzen and Szuhaj, 1998),因此推論是鹽析作用太劇烈,反而 會造成乳化液滴破壞,促使魚皮明膠和油滴分離,不易形成微膠囊。
經鹽析後冷卻,使包覆在油滴周圍的魚皮明膠逐漸凝膠形成囊壁,再 以魚皮明膠重量2%的 TG 處理,使囊壁固化,形成微膠囊。以位相差顯微 鏡觀察時發現,0.5%偏磷酸鈉鹽析後,微膠囊成型效果不佳,有部分未形 成完整的微膠囊(圖十五 A),1%偏磷酸鈉鹽析後,所呈現的微膠囊外觀較
完整均均,大小約 5µm 左右(圖十五 B),若偏磷酸鈉濃度大於 10%時,只 能觀察到少量的微膠囊,反而可看到許多油滴(圖十五 D, E),顯然魚皮明膠
過度的鹽析後破壞乳化相,無法有效包覆油脂,因此後續的實驗都採用1%
偏磷酸鈉進行鹽析,以製備微膠囊。
魚皮明膠與大豆沙拉油乳化液以1%偏磷酸鈉鹽析後,再經過不同濃度 TG 固化處理。發現以低濃度(乳化液中魚皮明膠重量的 0.5%及 1%)TG 處理,由於固化不完全而使微膠囊外表具有黏性,所呈現的微膠囊較容易
聚集,分散性較差,且型態較呈現不規則的球型(圖十六 A, B)。經過魚皮明
膠重量 2%TG 固化處理後,所呈現的微膠囊成型效果佳、分散性良好,呈 現較完整和球型的型態(圖十六 C)。
以DSC 分析鹽析法製備的微膠囊(魚皮明膠包覆大豆沙拉油)熱安定 性時,發現未經過 TG 固化處理,凍乾後的微膠囊囊壁材質融解溫度為約 130℃(圖十七 A),隨著 TG 濃度增加,微膠囊耐熱性有提高之趨勢,其中 以魚皮明膠量 2.0%的 TG 固化處理後,微膠囊囊壁材質的融解溫度可提高 至約 137℃(圖十七 D)。Yi 等(2006)也發現利用 2%轉麩胺酸酶交聯 10%魚 皮明膠薄膜,融解溫度可從 124.78℃提升至 158.49℃。由於明膠經交聯劑 作用後,可促進形成共價性架橋(Bigi et al., 2001;Babin and Dickinson, 2001),顯示若以鹽析法製備微膠囊時添加 2%TG 固化處理,囊壁中的魚皮 明膠經交聯後,可藉由共價性架橋的形成,提高耐熱性。
由影像分析及熱分析結果,發現魚皮明膠重量 2.0%TG 固化處理後的 微膠囊囊壁較完整且耐熱性較高,因此後續囊壁固化條件都選用魚皮明膠 重量2%的 TG 濃度。
魚皮明膠與大豆沙拉油乳化液以1%偏磷酸鈉鹽析後,再經過 2%TG 固 化後所製備的微膠囊,經過冷凍乾燥後,以SEM 觀察,所得之微膠囊的表 面構造光滑,大多為橢圓形至圓形的形狀,大小約10µm 左右(圖十八),符 合 一 般 以 相 分 離 方 法 製 備 的 粒 子 大 小 分 佈 在 1-500µm 的 範 圍
(Barbosa-Canovas et al., 2005)。
若採用蠟為微膠囊核心物質,經鹽析及固化後製備之微膠囊,在位相 差顯微鏡觀察下,呈現團狀物(圖十九),並無法像以大豆沙拉油為核心物質 製備之微膠囊,呈現分散的獨立顆粒,推論原因為蠟的分子過大,且在冷 卻過程中容易聚集,魚皮明膠無法有效的完整包覆成為圓球型微膠囊。同 樣地,Han 等(2006)發現,低濃度的蠟乳化液滴呈現球型(spherical shape),
但濃度增加時,必須增加高剪切效率以達乳化效果,造成蠟在冷卻過程期 間凝固,會產生很多的桿狀(rod shape)乳化液滴。故本研究後續以多層乳化 液製備微膠囊時,為了提高包覆率都以沙拉油做為核心物質。