專利名稱：微膠囊包封的用于焙烤制品的甜味劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用包封技術(shù)使用于焙烤制品的人工合成和某些天然甜味劑更加穩(wěn)定。所述的焙烤制品包括如蛋糕、餡餅、餅干及包括糖果在內(nèi)的一些糖果糕點(diǎn)制品。具體而言，本發(fā)明涉及包封天冬氨酰苯丙氨酸甲酯(以下稱為Aspartame)的方法以提供具有PH值、溫度和濕度穩(wěn)定性的較小的膠囊。
Aspartame是目前用于“冷”食品和短時(shí)加熱食品中的一種人工合成甜味劑。所謂冷食品是指蘇打水、牙膏以及在室溫下加工的小吃食品等。短時(shí)加熱食品包括咖啡和茶等飲料。但Aspartame在焙烤制品中的效果并不很好，這可能是因?yàn)镻H值、高溫和高濕的綜合作用使Aspartame發(fā)生化學(xué)降解的緣故。因而，對(duì)蛋糕、餅干、餡餅等需在高溫下焙烤幾分鐘到幾乎1小時(shí)的食品來說，像Aspartame等對(duì)溫度、PH值或濕度敏感的甜味劑就不是理想的選擇對(duì)象。
為了能生產(chǎn)出存在有Aspartame的焙烤產(chǎn)品，人們已做過多種嘗試。但是，對(duì)該化合物所作的種種改進(jìn)仍然無效。對(duì)Aspartame粉末進(jìn)行涂覆以保護(hù)它不會(huì)因長(zhǎng)期的高溫、PH和濕度作用而損壞似乎是一種可行的方案，但是傳統(tǒng)的膠囊包封方法使得微膠囊包封的Aspartame產(chǎn)物存在有下述問題1.生產(chǎn)的膠囊尺寸太大從而影響到膠囊在整個(gè)面糊中的分布。膠囊大使得分布不好，這導(dǎo)致在蛋糕或餅干內(nèi)許多地方?jīng)]有甜味或者是由于產(chǎn)品的外觀出現(xiàn)了斑點(diǎn)而影響美觀。
2.現(xiàn)有技術(shù)中，脂肪/蠟材料可被用作膠囊的殼層材料來包封Aspartame。但是，觀察膠囊可以發(fā)現(xiàn)，膠囊有一系列的破裂或損傷。據(jù)認(rèn)為這是由于蠟從其熔化狀態(tài)再形成固體時(shí)硬化而引起的。高PH值水(例如按許多蛋糕在配方生產(chǎn)時(shí))均可能通過這些裂縫進(jìn)入殼內(nèi)并直接影響內(nèi)芯。
3.單層、薄殼的微膠囊的強(qiáng)度太差不能承受攪拌操作中的剪切力，因而當(dāng)它們被置于傳統(tǒng)的食品或蛋糕面糊混合裝置中時(shí)經(jīng)常破碎。
4.使用蠟或其它涂層經(jīng)常會(huì)使膠囊殼上產(chǎn)生靜電，進(jìn)而導(dǎo)致膠囊的附聚。這也使膠囊不能在整個(gè)面糊中充分分散，從而出現(xiàn)空白點(diǎn)。
本發(fā)明是一種可以避免上述缺陷的方法。本發(fā)明提供了較小的膠囊，它的附聚作用小，膠囊殼密封更完全，從而防止或減少了能導(dǎo)致上述問題的裂縫或損傷的機(jī)會(huì)。


圖1描述了幾種可用來包封甜味劑的微膠囊結(jié)構(gòu)。
圖2為使用脂肪/蠟粘接材料的粒狀A(yù)spartame的DSC溫度記錄圖譜。
圖3為使用天然聚合物作膠囊的包覆殼體，經(jīng)包封的Aspartame的DSC溫度記錄圖譜。
圖4描述了在大多數(shù)焙烤過程中，承受溫度、PH值和濕度時(shí)，Aspartame產(chǎn)生的分解產(chǎn)物。
圖5是表示在標(biāo)準(zhǔn)溫度下，Aspartame在各種PH值時(shí)的分解范圍的曲線圖。
圖6描述了在包封Aspartame時(shí)脂肪或蠟的使用情況，表示了普通脂肪/蠟涂層與熟成脂肪/蠟涂層的應(yīng)用對(duì)比。
圖7給出了使用熟成脂肪和蠟包封顆粒甜味劑的方法的方框圖。
圖8給出了所謂凝集法的膠囊包封的現(xiàn)有技術(shù)。
天然的、人工合成的或者天然與人工合成材料混合的食品甜味劑用一種物質(zhì)涂覆以使甜味劑在各種焙烤制品的條件下保持功效，此外提供一種使與采用某些合成甜味劑相關(guān)的任何余味得以減小的方法。表2A和2B分別給出了部分天然甜味劑和合成甜味劑。
可以參考T.Cea等人的美國專利4，384，004和J.Tsau等人的美國專利4，704，288。這兩篇專利都描述了包封的Aspartame。Tsau描述了在焙烤制品應(yīng)用領(lǐng)域使用包封的Aspartame。Tsau給出了包含脂肪物質(zhì)的涂層，膠囊粒徑超過177μm。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，這些膠囊在各種焙烤制品中都產(chǎn)生空白點(diǎn)上述食品包括蛋糕、餡餅和餅干?！翱瞻c(diǎn)(Void Spots)”定義為焙烤制品中沒有甜味的區(qū)域，它們或是整體上缺少甜味劑，無味，或是實(shí)際上與口味不相符。
空白點(diǎn)可能是因?yàn)槟z囊沒有完全形成造成的，因而只能對(duì)Aspartame提供微弱的保護(hù)，以至在焙烤過程中芯料發(fā)生降解(Aspartame是對(duì)PH值、濕度和溫度敏感的物質(zhì)，結(jié)果使Aspartame分子分解成為一些具有令人討厭的口味或淡味的分解副產(chǎn)物，如圖4所述)。
由于膠囊太大而使其不能在面糊內(nèi)充分分散也可形成空白點(diǎn)?？瞻c(diǎn)導(dǎo)致焙烤制品內(nèi)部分布不良，在許多區(qū)域留下空白點(diǎn)，使這部分區(qū)域缺少甜味。表5給出了含同樣量Aspartame甜味劑的巧克力蛋糕在焙烤后甜味的存留率，所述甜味劑為未經(jīng)處理或粒狀的Aspartame甜味劑和與之相比較的各種包封的Aspartame試樣。需要注意的是，相應(yīng)于表6所列尺寸，平均顆粒尺寸大于650μm的粒狀A(yù)spartame根據(jù)表3所給出的品嘗試驗(yàn)存在一些空白點(diǎn)。
由于大顆粒在焙烤中存留而完好無損，特別是在如巧克力蛋糕這樣的深色焙烤制品上清晰可見，因此空白點(diǎn)還使蛋糕表面出現(xiàn)斑點(diǎn)。表1顯示了未經(jīng)處理和粒狀的Aspartame與平均尺寸較小的經(jīng)包封的Aspartame樣品相比在蛋糕中使用時(shí)所形成的外觀情況。如表6所示，未經(jīng)處理的Aspartame的平均粒徑僅僅為29μm，而粒狀A(yù)spartame的平均粒徑超過650μm。這些留存物在焙烤制品上留下斑點(diǎn)。這些斑點(diǎn)在蛋糕、餡餅和紙托蛋糕的底面上尤其清楚可見，表1的描述可作證明。
表1使用包封的Aspartame的蛋糕外觀與使用未經(jīng)處理和粒狀的Aspartame的蛋糕外觀對(duì)比外觀的斑點(diǎn)情況未經(jīng)處理的Aspartame 5～7粒狀的Aspartame 0～1AES-B-36 10AES-B-39 10AES-B-40 10AES-B-43.1 10等級(jí)斑點(diǎn)最重的外觀(0)到無可見的斑點(diǎn)(10)10＝在底面或整個(gè)蛋糕中無可見斑點(diǎn)5＝有一些可見的斑點(diǎn)0～1＝斑點(diǎn)很嚴(yán)重，外觀很差。
表2A部分天然甜味劑舉例產(chǎn)品 供應(yīng)廠家 組成糖 Imperial Sugar Co. 蔗糖乳糖 Plalte & Banner，Inc. 乳中的糖玉米糖漿 Corn Products，Co. 玉米葡糖玉米糖漿粉 Corn Products，Co. 玉米葡糖右旋糖 Corn Products，Co. 玉米葡糖果糖 Corn Products，Co. 水果中的糖甘露醇 Corn Products，Co. C6H16O6表2B部分人工合成甜味劑舉例產(chǎn)品 供應(yīng)廠家 組成Nutrasweet Nutrasweet 天冬氨酰苯丙氨酸甲酯(Aspartame)ACE-K(Sunett) Hoechst Acesulfame KCelenese賽克萊美脫 Abbott 環(huán)己烷氨基磺酸的鹽(Cyclamate) LabsSuralose Mc Neil 蔗糖的氯化衍生物Alitame Pfizer 氨基酸基物糖精 PMC 由氨茴酸甲酯衍生的Specialities
左旋糖 Biosphere此外，由于大的粒狀甜味劑沒有在焙烤過程中或此后馬上完全釋放出甜味劑也可能造成空白點(diǎn)，由此，在品嘗的那時(shí)刻食用者與甜味劑的活性物質(zhì)不能發(fā)生接觸，因而，品嘗者就根本不能感覺到焙烤制品的甜味。另外，這些大的膠囊在焙烤加工后給食用者帶來嚴(yán)重的余味問題。
為了解決各種焙烤制品中存在的空白點(diǎn)和斑點(diǎn)問題，必須采用含較小膠囊的那種配方。較小的膠囊在面糊中能均勻地更好地分散，從而使制得的蛋糕、餅干和餡餅不再出現(xiàn)可見的甜味劑斑點(diǎn)，很少有或根本沒有空白點(diǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)提出使用的Aspartame膠囊實(shí)為粒狀的Aspartame顆粒，其最小粒徑為177μm，平均粒徑大于400μm。本發(fā)明制得的膠囊的平均粒徑小至4.0μm。用該甜味劑膠囊制作的蛋糕、餅干和餡餅在焙烤后的成品中根本沒有空白點(diǎn)和可見的斑點(diǎn)。請(qǐng)注意表6給出了有關(guān)尺寸的比較結(jié)果，表3說明了甜味品嘗試驗(yàn)結(jié)果，表1示出了巧克力蛋糕的外觀比較。
表3A在蛋糕混料中帶有1.25g Aspartame等效活性甜味劑的巧克力蛋糕的甜味分布比較甜味劑分布未處理的Aspartame 1粒狀A(yù)spartame 3AES-B-36 10AES-B-39 10AES-B-40 10
AES-B-43.1 10等級(jí)最差(0)-最好(10)10在蛋糕的每一部分均有甜味，未檢測(cè)出空白點(diǎn)。
5有一些空白點(diǎn)，中度甜味劑。
0～1幾乎感覺不到任何甜味。
上述結(jié)果是基于對(duì)20個(gè)人進(jìn)行人為盲式品嘗試驗(yàn)而得出的。
表3B在蛋糕混料中帶有1.25g Aspartame等效活性甜味劑的巧克力蛋糕的余味感覺比較余味感覺未處理的Aspartame 10粒狀A(yù)spartame 8AES-B-36 2AES-B-39 3AES-B-40 2AES-B-43.1 1等級(jí)余味最輕(0)余味最強(qiáng)(10)10＝余味特別強(qiáng)。
5＝余味中等。
0幾乎感覺不到任何余味。
上述結(jié)果是基于對(duì)20個(gè)人進(jìn)行人為盲式品嘗試驗(yàn)而得出的。
用現(xiàn)有技術(shù)方法對(duì)膠囊的微觀檢驗(yàn)表明，目前常用的脂肪/蠟材料在其表面存在嚴(yán)重的裂縫和損傷，隨著膠囊陳化，裂縫變得日益明顯。
因而，現(xiàn)有技術(shù)提供的膠囊對(duì)在面團(tuán)制作或各種餡餅、蛋糕、餅干和其它焙烤制品的焙烤過程中存在的PH值、濕度和溫度的降解作用只能給予很有限的保護(hù)。
由于如圖6所示的結(jié)構(gòu)中的微孔和裂縫，脂肪/蠟殼層材料也不是一種有效的屏蔽材料。
申請(qǐng)人業(yè)已發(fā)現(xiàn)，所有β或幾乎所有β狀態(tài)的改進(jìn)的脂肪/蠟材料可在APM(Aspartame)的包封中提供更有效的保護(hù)涂層，還發(fā)現(xiàn)其它一些材料也具有類似的保護(hù)能力，所說的其它材料包括如列于表4中的天然聚合物。
表4在包封甜味劑時(shí)可用作膠囊殼體的材料天然聚合物阿拉伯膠 蛋白質(zhì) 乙基纖維素 琥珀?；髂z 改性玉米淀粉 硝酸纖維素 三硬脂酸甘油酯 明膠 甲基纖維素改性淀粉 醋酸纖維素酞酸酯 阿拉伯半乳聚糖 丙基羥基纖維素脂肪和蠟三硬脂酸甘油酯 STEROTEX HM，K CARNOLA蠟棉籽絮片體(COTTON FLAKES) 大豆絮片體(SOYA FLAKES) 蓖麻蠟 菜籽蠟 蜂蠟 巴西棕櫚蠟 小燭樹蠟 微晶蠟(MICROWAX)(石油) 粘土蠟(BOLAR WAX)1014 特種脂肪42，44，168T BE SQUARE蠟195A BE SQUARE蠟195W ENERGYBOOSTER
ASTOR蠟180 ASTOR蠟150使用脂肪/蠟基涂層包封Aspartame可以使用這樣一種脂肪，即該脂肪通過加熱處理方法被轉(zhuǎn)化成一種更穩(wěn)定的β狀態(tài)，所說的處理方法可以是對(duì)熔化態(tài)的脂肪或剛剛固化的脂肪進(jìn)行熱熟成，這樣做有助于防止涂層的甜味劑制品形成損傷和微孔。此外，也可將脂肪和蠟熔化成熔融的液態(tài)，然后在將熔融的脂肪或蠟以造?；驘崛郯夥ㄊ┘拥教鹞秳╊w粒上以前突然改變壓力。在冷卻和再次固化后，脂肪就會(huì)有更少的損傷或微孔，從而減少了水分滲透通過處理過的脂肪的途徑，也減少了甜味劑芯料的降解。圖7示出了該過程，即用壓力處理熔融的脂肪或蠟，然后將處理過的殼體材料施加到甜味劑芯料上，如Aspartame顆粒上。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品的溫度記錄圖。圖2表明，該產(chǎn)品有一混合熔點(diǎn)分布圖(該產(chǎn)品是用杜邦TA-2000型差示掃描量熱計(jì)測(cè)試)。這是由于在Aspartame上用作涂層的脂肪材料的不穩(wěn)定性而引起的。圖3表示的是本發(fā)明的涂層的Aspartame產(chǎn)品的溫度分布圖。需要注意的是單一較高的熔點(diǎn)，它是再次固化用壓力處理過的脂肪中β狀態(tài)的特征。圖3的材料較之常規(guī)熔化的和粒狀的脂肪涂層的熱穩(wěn)定性更強(qiáng)。
實(shí)施例4給出了在甜味劑顆粒上以熱熔涂層法施加β化脂肪的實(shí)例。
可以采用傳統(tǒng)的包封法以天然聚合物作殼體材料來包封甜味劑，殼體材料如表4給出的那些。圖8表示一種常規(guī)的被稱之為凝聚的包封方法，該方法采用上述天然聚合物。
圖1顯示的是幾種可用于實(shí)施本發(fā)明的膠囊結(jié)構(gòu)，包括儲(chǔ)存型、微孔海棉型、多殼體型和膠囊套膠囊型?？梢詧D8給出的說明作參考，圖8顯示了稱作凝集的包封方法，該方法是特為使用膠態(tài)或天然聚合物而設(shè)計(jì)的。
下列實(shí)例詳細(xì)描述了采用Aspartame作標(biāo)的甜味劑，采用在一種溶劑中處理過的天然聚合物、在含水介質(zhì)中處理過的天然聚合物、兩種天然聚合物的混合物殼體材料，及使用一種熟成脂肪殼體材料包封生產(chǎn)甜味劑的方法。
這些實(shí)例如下實(shí)例1用一種纖維素材料作殼體材料包封Aspartame本實(shí)例顯示了用纖維素材料作殼體涂層來制備包封的Aspartame的方法。把纖維素材料用于Aspartame膠囊的優(yōu)點(diǎn)是明顯的，尤其是考慮到這些膠囊用于焙烤制品時(shí)。在這些焙烤制品中糖可被一種填充劑取代，該填充劑用來保持蛋糕、餅干、餡餅或其它焙烤制品的整體形狀。
在蛋糕中由于缺少糖會(huì)使糕點(diǎn)制品的尺寸減小。平均來講，焙烤一塊蛋糕需使用約100～500g的糖。由于Aspartame比糖甜約200倍，因此在蛋糕配方中僅需要1～5g的Aspartame。原來糖所占的大部分體積必須用一種填充劑來補(bǔ)充。在蛋糕、餅干和餡餅中使用的大多數(shù)商用填充劑是纖維素化合物。
大多數(shù)的該類纖維素化合物為乙基纖維素或甲基纖維素。因而，需要使Aspartame膠囊與用來代替蛋糕中的糖的填充劑間得以協(xié)調(diào)而相容，從而決定使用乙基纖維素作為Aspartame的涂層材料。用作特定蛋糕配方中的填充劑的乙基纖維素和用于Aspartame膠囊的乙基纖維素自然構(gòu)成相容性。
按照下列過程生產(chǎn)Aspartame膠囊將Dow化學(xué)公司生產(chǎn)的乙基纖維素ST100 20g溶解在Aldrich化學(xué)公司生產(chǎn)的600ml加熱了的環(huán)己烷中，環(huán)己烷被預(yù)先在平緩攪拌下加熱至70℃。乙基纖維素與環(huán)己烷的混合物被攪拌直至混合物變得澄清。這時(shí)在環(huán)己烷內(nèi)，乙基纖維素形成一層膜。將混合物緩慢地冷卻至60℃，再向其中加入由Tosoh Canada.Ltd.生產(chǎn)的Aspartame 60g，整個(gè)混合物再攪拌約1分鐘以使其均質(zhì)。
采用名稱為M-CAP ＃L50裝置(利用其尺寸控制室＃2)來生產(chǎn)膠囊。該裝置在美國專利4，978，483有說明。M-CAP裝置對(duì)液體分散液中的芯料和殼體材料的混合物施加一個(gè)突然的壓力變化來形成膠囊。該裝置的入口壓力設(shè)置為75PSI，使乙基纖維素、Aspartame和環(huán)己烷的混合物通過處于60℃(該混合物單程通過裝置)下的該裝置而得到處理。該機(jī)器一啟動(dòng)就可馬上觀察到膠囊的形成，然后，將膠囊真空過濾去除環(huán)己烷溶劑，再在通風(fēng)櫥中干燥過夜。制得的產(chǎn)品包括73.4g包封制品，產(chǎn)率為92%，該產(chǎn)品包含的膠囊大多數(shù)為球形，其平均粒徑如表6所示。該樣品稱之為AES-B-40。
表6材料 平均粒徑(M)未處理的APM 29粒狀A(yù)PM 650AES B36 18.18AES B39 28.33AES B40 49.33AES B43.1 107.22AES A46 4.25AES A47 4.19AES A48 4.09AES A85 3.7按照蛋糕配方＃1和＃2及餅干配方＃3和＃4，將乙基纖維素包覆的Aspartame膠囊加于蛋糕和餅干配方中。焙烤試驗(yàn)的結(jié)果表明膠囊形成良好，在蛋糕粉中具有優(yōu)良的分散性，沒有空白點(diǎn)，即沒有不甜的區(qū)域，同時(shí)蛋糕也沒有斑點(diǎn)，參見表1和3。表5表明了這些膠囊在焙烤試驗(yàn)后的留存率。表6給出了按照該方法生產(chǎn)的膠囊的平均尺寸范圍。
配方＃1 08/28/89巧克力蛋糕配方使用Aspartame的巧克力蛋糕配方BBF-4
組成面粉 154g發(fā)酵粉 1.2g發(fā)面蘇打 3.1g鹽 1.75g可可粉 56g包封的甜味劑 等于1.25g的活性組分填充劑 198g植物油 56g水 92g牛奶 99g蛋 65g香草 1.8g加工預(yù)熱烤爐至350°F，在一個(gè)9×1″×1/2″的圓鍋內(nèi)放油和面粉，將包封的甜味劑和填充劑一起過篩，然后將所有其它干組分徹底過篩。在一個(gè)和面缸里放入篩過的干組分，再加入蛋、奶、油和香草。使用Sunbeam生產(chǎn)的Deluxe Mixmaster混合機(jī)在中等速度下(啟動(dòng)＃2檔)將上述所有組分混合在一起，混合時(shí)間為2分鐘。從混合機(jī)中取出和面缸，將攪拌槳上多余的面糊刮下并加到和面缸中。在室溫的水中攪拌并混合直至光滑(面糊將是稀的)，將其加入鍋中。在350°F的爐中焙烤30～35分鐘，或者到木簽插入中心拔出時(shí)是干凈的為止。從爐中取出蛋糕，在鍋中冷卻10分鐘。從鍋中取出讓其完全冷卻。
配方＃2 9/13/89雞蛋糕配方使用Aspartame的雞蛋糕配方J-30BBF180-A組分包封的甜味劑 等于1.25g活性組分填充劑 110.2g面粉 154g香草 4.2g雞蛋 54g牛奶 194g起酥油 50g鹽 3.5g發(fā)面粉 6.8g加工將烤爐預(yù)熱至350°F，在一個(gè)9×1″×1/2″的圓鍋內(nèi)放油和面粉。將包封的甜味劑和填充劑一起過篩，然后將其余的所有干組分徹底過篩。在另一個(gè)缸內(nèi)將牛奶、雞蛋、起酥油和香草混合。緩慢地將干組分加入液體中。使用Sunbeam生產(chǎn)的Deluxe Mixmaster混合機(jī)在中等速度下(啟動(dòng)＃2檔)將上述所有組合混合在一起，混合時(shí)間為3分鐘。刮下缸邊以確保完全混合。從混合機(jī)中取出和面缸，將攪拌漿上多余的面糊刮下并加到和面缸中。將其倒入已準(zhǔn)備好的鍋中。在350°F的爐子中焙烤20～30分鐘或到木牙簽插入中心拔出時(shí)是干凈的才為止。從爐中取出蛋糕并在鍋內(nèi)冷卻10分鐘。從鍋中取出讓其完全冷卻。
配方＃3 9/23/89奶油餅干使用Aspartame的奶油餅干配方BBF23A組分面粉 181g包封的甜味劑 等于1.25g活性組分奶油 85g填充劑 48g香草 1.8g雞蛋 85g加工將烤爐預(yù)熱至375°F，將包封的甜味劑和填充劑一起過篩。將甜味混合物與奶油手工混合直至光滑并攪成乳漿狀(約2分鐘)。再加入香草和雞蛋至混合均勻。再緩慢地加入面料至混合均勻，以確保所有的面料在整個(gè)混料中已均勻。將小塊的混料放置在未上油的板式鍋上，焙烤10分鐘或直至餅干的邊緣變成棕色。從板式鍋中取出餅干并使其冷卻。
配方＃4 09/07/89燕麥粉餅干配方使用Aspartame的燕麥粉餅干配方BBF-11-A
組分起酥油 55g包封的甜味劑 等于1.25g的活性組分填充劑 110g雞蛋 57g香草 1.8g面粉 180g發(fā)酵粉 1.0g發(fā)面蘇打 2.6g焙烤鹽 1.75g肉桂 1.4g燕麥粉 1量杯加工將烤爐預(yù)熱至400°F，在一缸內(nèi)將填充劑和包封的甜味劑混合在一起，向其中加入起酥油、雞蛋、香草并充分混合。緩慢地將面料和其它干組分混合在一起，要確保所有的干組分被潤(rùn)濕，再加入燕麥粉并混合2分鐘。在未放油的鍋上放置小塊混料并焙烤8～10分鐘。從鍋上取出餅干并讓其冷卻。
表5焙烤后巧克力蛋糕中留存的Aspartame焙烤后留存率未經(jīng)處理的Aspartame 10%粒狀A(yù)spartame 84%AES-B-36 40.25%AES-B-39 40.88%AES-B-40 47.85%AES-B-43.1 65.84%測(cè)試是在HPLC裝置中對(duì)熟化的巧克力蛋糕樣品進(jìn)行的。
總之，使用纖維素材料作殼體材料的實(shí)例1所提供的包封的Aspartame在焙烤加工后的蛋糕和餅干中保留著，其甜度足以滿足要求，盡管其用量甚小。
例2用改性處理的淀粉作殼體材料并用M-CAP裝置在含水介質(zhì)中制備Aspartame微膠囊由National淀粉公司生產(chǎn)的稱之為Capsul的改性蠟質(zhì)玉米淀粉被用作甜味劑膠囊的殼體材料，Aspartame作甜味劑芯料。在本實(shí)驗(yàn)中，是按照下述步驟在含水介質(zhì)中制備膠囊混合物的。
將Capsul淀粉100g放入一個(gè)盛有4l蒸餾水的燒杯中，水已預(yù)熱至75℃。淀粉加放過程中迅速攪拌直至淀粉溶解成澄清溶液。將溶液冷卻至約50℃至形成輕微的混濁。向溶液中加入Tosoh Canada Ltd.生產(chǎn)的Aspartame 260g，添加過程中仍攪拌混合物，在15～20分鐘內(nèi)加完。
讓混合后的淀粉-水Aspartame混合物通過＃L50型M-CAP裝置，在75PSI，2沖程/秒操作條件下使用＃2室，生產(chǎn)出小膠囊，其尺寸如表6的樣品號(hào)AES-B-39表示。
經(jīng)M-CAP裝置包封后，膠囊漿液被攪拌直至樣品達(dá)到室溫，然后用Bowen 7英尺噴霧干燥器進(jìn)行噴霧干燥。入口溫度為290℃，出口為90℃，壓力8PSI，速度為每小時(shí)160ml。應(yīng)使噴霧干燥器的燃料速度慢些以避免淀粉殼體的燃燒。
制得的甜味劑膠囊大多數(shù)為球形，產(chǎn)率為60.8%。
在配方號(hào)1～4中將該膠囊加入到蛋糕和餅干配方中，檢驗(yàn)了焙烤后蛋糕的斑點(diǎn)、甜味或空白點(diǎn)以及Aspartame成分的留存率。結(jié)果分別由表1、3和5給出。
在每種情況下，上述過程制備的膠囊用在蛋糕和餅干中都能在焙烤時(shí)抑制濕度、溫度和PH值的降解作用，從而生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的焙烤制品。
實(shí)例3用由兩種天然聚合物組成的基質(zhì)殼體組合物微包封的甜味劑實(shí)例由Tic Gums公司生產(chǎn)的阿拉伯膠與由Berol Chemical生產(chǎn)的合成乙基纖維素這兩種纖維素天然材料結(jié)合起來制備由兩種天然聚合物殼體材料構(gòu)成的以單一壁基體存在的甜味劑膠囊。
阿拉伯膠30g和乙基纖維素411(也被稱為Bermocell E411FQ)30g混合在一起，然后在溫和攪拌下加入到裝有3，640ml室溫蒸餾水的4l玻璃燒杯中。
然后，將混合物加熱至50℃，同時(shí)攪拌30分鐘，直至溶液澄清。
此時(shí)，再在溫和攪拌下，將此混合物冷卻至38℃。用刮勺向其中緩慢加入Tosoh Canada Ltd.生產(chǎn)的Aspartame 260g。將Aspartame、阿拉伯膠、乙基纖維素和水的混合物攪拌15分鐘，然后將混合物送入M-CAP裝置，該裝置的型號(hào)為＃L50，帶有室＃2，入口壓力設(shè)為75PSI，速度為2沖程/秒。
制得的甜味劑膠囊成型良好，其平均尺寸如表6中樣品AES-B-36所示。
然后，使用Bowen 7英尺噴霧干燥器對(duì)甜味劑膠囊混合物作噴霧干燥，以得到自由流動(dòng)的松散的甜味劑膠囊固體?？偖a(chǎn)率為172g即53.75%。
將膠囊加入1-4號(hào)的蛋糕和餅干配方中，檢驗(yàn)了焙烤后蛋糕的斑點(diǎn)、甜味或空白點(diǎn)以及Aspartame成分的留存率。結(jié)果分別由表1、3和5給出。
在每種情況下，上述制備的甜味劑膠囊用在蛋糕和餅干中時(shí)都能抑制焙烤過程中濕度、溫度和PH值的降解作用，從而生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的焙烤制品。在單一基質(zhì)殼體材料組合物中使用多種材料可以增加膠囊的強(qiáng)度，與采用薄單壁材料的情況相比，可以給予更強(qiáng)的保護(hù)。
實(shí)例4包含有經(jīng)熱或壓力加工技術(shù)熟成的脂肪或蠟殼體材料的甜味劑膠囊的制備本實(shí)例詳細(xì)說明了使用熔化的脂肪和蠟造?；虬补腆w顆粒的熱熔法。作為現(xiàn)有技術(shù)的這類加工方法生產(chǎn)的產(chǎn)品涂層存在缺陷，所形成的保護(hù)層不能阻止水分的滲透。這是由于如圖6所示的制得的殼體結(jié)構(gòu)中形成了裂縫、縫隙或微孔。
為了減小脂肪和蠟涂層中形成的裂縫、縫隙或微孔，脂肪必須首先經(jīng)熟成處理成更穩(wěn)定的多晶型狀態(tài)。這可以通過熱或壓力熟成處理來完成。圖6B給出了這種熟成處理的結(jié)果，殼體上很少有或沒有裂縫、縫隙或微孔。
由美國的Huls生產(chǎn)的稱為Dynasan 118的蠟式三硬脂酸甘油酯的熔點(diǎn)為70℃，由于它的熔點(diǎn)特別高，因而被選用作殼體材料，它使標(biāo)的甜味劑在焙烤過程中成為優(yōu)良的熱保護(hù)層。此外，選用它還在于它的高純度和晶體結(jié)構(gòu)。
將226g Dynasan 118在一個(gè)已加熱至90℃的不銹鋼燒杯中熔化。然后將熔化的脂肪傳送至一個(gè)由Encapsulation Systems.公司生產(chǎn)的被稱為β-處理器的壓力施加裝置中。β-處理器對(duì)熔化的脂肪或蠟施加一突然變化的壓力，其目的是使脂肪或蠟熟成進(jìn)而冷卻至二次固化的形式。
β-處理器單元的入口壓力設(shè)為75PSI，速度為1沖程/秒，在上述條件下讓熔化的Dynasan 118通過該裝置。然后收集經(jīng)壓力處理的脂肪/蠟，并在熔化狀態(tài)下將其加到由Tosoh Canada Ltd.生產(chǎn)的75g Aspartame中，Aspartame是裝在由Hobart公司生產(chǎn)的軌道混合機(jī)的混合釜中的。
一直攪拌該混合物至Dynasan 118/Aspartame混合物的溫度冷卻至55℃，這時(shí)，脂肪殼體材料二次凝固成Aspartame顆粒上的完整涂層，從而形成了甜味劑膠囊。
制得的白色固體產(chǎn)品的產(chǎn)率為98%。在該方法中沒有使用溶劑。這個(gè)樣品在表6中標(biāo)記為AES-B-43.1，其大小可瀏覽對(duì)照。
按配方1～4號(hào)將該膠囊加入蛋糕和餅干中，檢驗(yàn)了焙烤后蛋糕的斑點(diǎn)、甜味或空白點(diǎn)以及Aspartame成分的留存率。結(jié)果分別由表1、3和5給出。
在每種情況下，上述過程制備的膠囊用在蛋糕和餅干中都能在焙烤時(shí)抑制濕度、溫度和PH值的降解作用，從而生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的焙烤制品。
圖3的DSC圖譜明顯優(yōu)于圖2所示的圖譜，圖2的圖譜是由Nutrasweet公司得到的簡(jiǎn)單未熟成的脂肪涂層的Aspartame的圖譜。應(yīng)注意比較，圖3β型結(jié)晶的脂肪/蠟具有較高熔點(diǎn)和更穩(wěn)定的結(jié)晶結(jié)構(gòu)而圖2是不穩(wěn)定且較低熔點(diǎn)的脂肪DSC圖譜。圖2所示的未經(jīng)熟成處理的脂肪的熔點(diǎn)不大明確，在顯微研究中，發(fā)現(xiàn)它有一些微孔、裂縫和縫隙，如圖6A所示，從而減小了對(duì)水分滲透的阻止能力。由于Aspartame對(duì)PH值和溫度均是敏感的，那么通過脂肪殼體涂層上的裂縫的水分滲透就能引起Aspartame活性成分的迅速分解，產(chǎn)生了如圖4所示的分解產(chǎn)物，相應(yīng)地也減小了甜味的效能。
β處理或壓力處理過的脂肪的裂縫或微孔都非常之少，因而可以阻止水分的滲透，PH值也就難以隨著水分滲透而改變，上述微孔和裂縫很少的情況可從圖6B所給出的說明中看出。此外，熟成的脂肪殼體具有更高而穩(wěn)定的熔點(diǎn)，從而能抵抗焙烤過程中的熱量，參見圖3。由于使用脂肪作殼體材料，因而當(dāng)脂肪與口腔一經(jīng)接觸可立即釋放，在人們品嘗摻入上述制備的甜味劑膠囊的焙烤制品第一口時(shí)就馬上能得到滿意的甜味。
由上述實(shí)驗(yàn)制得的樣品使用HPLC測(cè)試方法對(duì)按配方1生產(chǎn)的巧克力蛋糕中樣品的留存率進(jìn)行了測(cè)試。該方法比較了蛋糕中加入的Aspartame膠囊的量(在每個(gè)測(cè)試配方中等于1.25g的活性物質(zhì))和在焙烤后及蛋糕放置至少5天后在蛋糕樣品中存在的Aspartame的量。該研究的結(jié)果列于表5。由表5可以看出，粒狀的大顆粒的Aspartame制品的留存率最高，產(chǎn)生的分解副產(chǎn)物最少。然而，由于它在面團(tuán)中的分布差以及其粒徑的作用，該產(chǎn)品也使得蛋糕外觀上有斑點(diǎn)并存在幾處空白點(diǎn)。按照上述所列過程制得的其它所有的包封的樣品都具有可接受的Aspartame的留存率。
需要注意，當(dāng)在焙烤制品中使用包封的甜味劑時(shí)，消費(fèi)者希望在品嘗焙烤制品的第一口時(shí)就能馬上感到滿意的甜味。如果膠囊能包護(hù)甜味劑在面團(tuán)制備或焙烤時(shí)不至于降解，但卻不能在消費(fèi)者第一口品嘗時(shí)立即有甜味，那么這種包封就是一種浪費(fèi)了。如圖1所示的大多數(shù)儲(chǔ)藏型膠囊，當(dāng)它們被設(shè)計(jì)用來總體上牢固地包封時(shí)將不能釋放出甜味劑，而膠囊實(shí)際上被消化掉了。因此，為了給消費(fèi)者一個(gè)最初的滿意感覺，膠囊最好不僅在面團(tuán)制備至焙烤的整個(gè)過程中保護(hù)甜味劑芯料，而且應(yīng)能使甜味劑在焙烤循環(huán)的末期釋放出來。以這種方式，在焙烤過程的末期膠囊釋放出來或至少部分溶解膠囊殼體使甜味劑芯料暴露出來，這樣在第一口品嘗時(shí)就能立即有甜味感覺。表4所列的顆粒涂層材料之所以能被選用除了因?yàn)樗鼈兡茉诒嚎具^程中提供保護(hù)，還因?yàn)樗鼈兡茉诒嚎狙h(huán)的末期部分釋放，從而在第一口品嘗時(shí)能立刻感覺到甜味。
雖然甜味對(duì)各種消費(fèi)者有不同的感受，屬于一種主觀上的事情，但表3A給出的等級(jí)表明了由20人組成的品嘗組的感受，上述品嘗試驗(yàn)是針對(duì)各種蛋糕和餅干配方進(jìn)行的。所做的比較是對(duì)不含Aspartame、含未經(jīng)處理的Aspartame、粒狀A(yù)spartame以及本文所列出的多種經(jīng)包封的Aspartame的蛋糕進(jìn)行的。請(qǐng)注意，在每種情形下，包封的Aspartame是最優(yōu)的。表3B表明，在品嘗試驗(yàn)時(shí)，使用包封的Aspartame的被品嘗的焙烤制品很少有或沒有余味，而用未經(jīng)處理或粒狀的Aspartame的焙烤制品的余味卻很重。
當(dāng)使用高效甜味劑代替通常的糖的空間時(shí)可以使用各種填充劑。具體到Aspartame來說，它的甜度幾乎為糖的200倍，在一塊常規(guī)的蛋糕配方中僅需要1～2g的Aspartame活性物質(zhì)，而如用糖則需要多達(dá)100～200g。余下的約198g重量的空間體積必須由一種填充劑來代替。大多數(shù)的填充劑為纖維素化合物，由于使用Aspartame而需大量使用時(shí)就帶來松散問題。有些填充劑不存在松散問題，特別是由Canadian Harvest公司生產(chǎn)的稱為Snowite Oat Fiber的產(chǎn)品。此外，重要的一點(diǎn)在于考慮使用填充劑的一些好處。填充劑可控制體積或粘度，并能給出改善口感的平滑且穩(wěn)定的質(zhì)地。大多數(shù)填充劑可溶于冷水，它可改善褐變反應(yīng)，并可提供無淀粉味的從低到中等的甜度。使用填充劑的最大優(yōu)點(diǎn)之一是減少熱量，然而，只有不多的填充劑自稱能減少熱量。
本發(fā)明的包封的甜味劑可以在焙烤期間提高留存率，因而使得可以在焙烤制品如蛋糕和餅干中使用無糖的甜味劑。
權(quán)利要求
1.一種含有一種甜味劑的膠囊的制備方法，該方法包括下列步驟(a)制備一種由一種甜味劑組成的芯料和一種殼體材料的分散物；和(b)對(duì)分散物施加突然的壓力變化。
2.按權(quán)利要求1的膠囊的制備方法，其特征在于甜味劑芯料包括天然甜味劑、人工合成甜味劑或天然和人工合成甜味劑的混合物。
3.按權(quán)利要求1的膠囊的制備方法，其特征在于甜味劑芯料物質(zhì)選自Aspartame、糖精、Nutrasweet、ACE-K(Sunett)、賽克萊美脫、Surolose、Alitame、左旋糖，它們或是液體形式的或是固體形式的。
4.按權(quán)利要求1的膠囊的制備方法，其特征在于甜味劑芯料物質(zhì)選自蔗糖、葡萄糖、乳糖、玉米糖漿、玉米糖漿干粉、右旋糖、果糖和甘露醇。
5.按權(quán)利要求1的膠囊的制備方法，其特征在于甜味劑芯料物質(zhì)包括天然和人工合成的甜味劑化合物的混合物。
6.用脂肪或蠟殼體材料制備膠囊的方法，包括下列步驟(a)將脂肪或蠟熔化成熔融狀態(tài);(b)通過加熱或突然的壓力變化來處理熔化的脂肪或蠟以使脂肪或蠟熟成;(c)將處理過的熔融脂肪或蠟涂加到在容器中的甜味劑顆粒上，然后攪拌該混合物，直至處理過的脂肪或蠟在甜味劑顆粒上固化成涂層;和(d)從所說的容器中取出經(jīng)處理即熟成的脂肪或蠟涂層的甜味劑。
7.按權(quán)利要求6的甜味劑膠囊的制備方法，其特征在于用作涂層的熟成脂肪或蠟選自棉籽絮片體、甘油、三硬脂酸甘油酯、Carnoloa蠟、由植物、昆蟲、動(dòng)物或合成產(chǎn)物得到的脂肪或蠟。
8.按權(quán)利要求1的甜味劑膠囊的制備方法，其特征在于制得的膠囊尺寸在150μm以下。
9.按權(quán)利要求6的甜味劑膠囊的制備方法，其特征在于制得的膠囊尺寸在150μm以下。
10.一種需經(jīng)加熱、焙烤、油炸或微波處理的食品，如餅干、餡餅、小吃食品、面包卷、蛋糕、面包(家庭自制的早餐用)、面包、糖果或其它食品，其特征在于采用一種由食用纖維組成的填充劑取代糖，填充劑與由權(quán)利要求1所述的方法制得的經(jīng)包封的甜味劑一起使用。
11.一種食品，如餅干、餡餅、小吃食品、面包卷、蛋糕、面包(家庭自制的早餐用)、面包、糖果或其它需經(jīng)加熱、焙烤、油炸或微波處理的食品，其特征在于采用一種由食用纖維組成的填充劑取代糖，填充劑與由權(quán)利要求5所述的方法制得的經(jīng)包封的甜味劑一起使用。
12.按權(quán)利要求1所述的甜味劑膠囊的制備方法，其特征在于采用多種殼體材料。
13.按權(quán)利要求1的膠囊的制備方法，其特征在于采用多種殼體材料的混合物。
14.按權(quán)利要求6的甜味劑膠囊的制備方法，其特征在于不同的脂肪或蠟的混合物被用作混合殼體材料。
15.一種按權(quán)利要求6的對(duì)甜味劑膠囊提供熱穩(wěn)定性的方法，其特征在于運(yùn)用熟成處理使處理過的脂肪或蠟涂層具有更高的熔點(diǎn)。
16.一種按權(quán)利要求6的使甜味劑膠囊能抗PH值、濕度的方法，其特征在于運(yùn)用熟成處理來減少在處理過的脂肪或蠟涂層上的微孔或裂縫的數(shù)目。
17.一種減少某些甜味劑，特別是Aspartame的余味的方法，該方法是按權(quán)利要求1的包封方法實(shí)現(xiàn)的。
18.按照權(quán)利要求1的甜味劑膠囊的制備方法，其特征在于甜味劑膠囊可通過該包封方法不止一次地再循環(huán)。
19.按權(quán)利要求18的甜味劑膠囊的制備方法，其特征在于膠囊的再循環(huán)是用于生產(chǎn)用較大的膠囊包封另一膠囊。
20.按權(quán)利要求18的甜味劑膠囊的制備方法，其特征在于膠囊的再循環(huán)為尺寸減小方法的一部分。
21.按權(quán)利要求18的甜味劑膠囊的制備方法，其特征在于膠囊的再循環(huán)是試圖提供附加殼體層方法的一部分，該殼體層可以是也可以不是由原殼體材料組成的。
22.包含有按權(quán)利要求1的方法生產(chǎn)的甜味劑的膠囊，其特征在于，(a)尺寸在150μm以下;(b)自由流動(dòng)的膠囊粉末，它能在各種焙烤制品的原料組成中均勻分布;(c)具有保護(hù)甜味劑不受在形成最后的焙烤制品中存在的PH值、濕度和焙烤溫度的影響的能力;(d)具有阻滯甜味劑的活性成份在焙烤過程中分解的能力，該能力是通過對(duì)甜味劑芯料物質(zhì)提供保護(hù)性殼層實(shí)現(xiàn)的;(e)甜味劑膠囊在暴露于焙烤過程中的熱源的大部分時(shí)間內(nèi)能留存下來，但在焙烤循環(huán)的末期，膠囊的殼層應(yīng)能逐漸部分或全部溶解，從而使得消費(fèi)者第一口品嘗焙烤制品時(shí)立刻有甜味感覺;和(f)減少余味的能力，該余味是在使用的甜味劑為其未經(jīng)處理或加工成型的甜味劑在與熱源接觸時(shí)產(chǎn)生的，該余味的減少是通過膠囊殼被包封實(shí)現(xiàn)的。
23.一種使用權(quán)利要求1的方法制備甜味劑膠囊的方法，采用選自下述的纖維素殼體材料硝酸纖維素、乙基纖維素、甲基纖維素或這些纖維素的混合物。
24.一種按權(quán)利要求1的方法制備甜味劑膠囊的方法，采用選自下述的天然聚合物阿拉伯膠、蛋白質(zhì)、明膠、改性或未改性的玉米淀粉、醋酸纖維素酞酸酯、阿拉伯半乳聚糖、丙基羥基纖維素。
全文摘要
包括Aspartame在內(nèi)的天然和人工合成甜味劑被包封在一層保護(hù)性殼體材料中，該殼體材料可使甜味劑抵抗蛋糕、餡餅、餅干、脆點(diǎn)心、布丁，微波處理的食品和其它要加入敏感的天然或人工合成甜味劑并進(jìn)而加熱的其它食品的焙烤加工中產(chǎn)生的溫度、濕度和pH的影響。在本發(fā)明中給出的包封方法和材料能使甜味劑的甜味在焙烤的整個(gè)過程中得以保持。
文檔編號(hào)B01J13/22GK1066765SQ91112739
公開日1992年12月9日 申請(qǐng)日期1991年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月17日
發(fā)明者小·B·K·雷丁, B·布徹, W·S·加里森, A·E·施穆克爾 申請(qǐng)人:小布魯斯·K·雷丁, 布賴恩·布徹, 沃爾特·S·加里森, 阿登·E·施穆克爾