Zależność między efektywnością mikrokapsułkowania aromatu wanilinowego i właściwościami fizycznymi uzyskanych proszków

• Autorzy: Emilia Janiszewska , Agnieszka Arciszewska , Dorota Witrowa-Rajchert

Warianty tytułu

Correlation Between Efficiency of Vanillin Aroma Micro-Encapsulation and Physical Properties of Powders Obtained

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

W procesie mikrokapsułkowania aromatów istotnym etapem jest dobranie materiału osłonki, zapewniającego ochronę substancji zamykanej oraz ustalenie optymalnych parametrów procesu. Właściwości emulsji poddawanej suszeniu oraz zależne od nich właściwości uzyskanych proszków mają wpływ na efektywność zamykania. Dlatego celem pracy było określenie zależności pomiędzy udziałem poszczególnych nośników w emulsji aromatu wanilinowego i wybranymi właściwościami fizycznymi uzyskanych mikrokapsułek a efektywnością mikrokapsułkowania. Jako nośnik stosowano mieszaninę maltodekstryny o DE = 10 z gumą arabską. Do badań przygotowano roztwory o stężeniu 20 i 30 % (m/m). Dodatek aromatu wanilinowego wynosił 21,7 % (m/m) w stosunku do całkowitej zawartości suchej substancji w roztworze. Udział gumy arabskiej w roztworach wynosił 11 %, dodatkowo sporządzono roztwory o stężeniu 30 %, w których zawartość gumy arabskiej zmniejszono do 7 %. Roztwory homogenizowano dwustopniowo przy ciśnieniach 20 : 7,5 MPa. Suszenie emulsji prowadzono w suszarce rozpyłowej, przy częstości obrotowej dysku rozpyłowego 650 obr./s i strumieniu surowca 1 • 10-6 m3/s, w temperaturze powietrza wlotowego 160 °C. Wraz ze zmniejszeniem zawartości suchej substancji z 30 do 20 % emulsje charakteryzowały się mniejszą lepkością (z 11 do 4 mPa-s) i mniejszą gęstością (z 1103 do 1060 kg/m3). Zmniejszenie udziału gumy arabskiej spowodowało obniżenie lepkości z 11 do 8 mPa- s, ale brak było statystycznie istotnych zmian gęstości emulsji. Zmiana stężenia nośników z 20 do 30 % spowodowała statystycznie istotne zmniejszenie: gęstości pozornej i luźnej, porowatości złoża proszku i współczynnika kształtu cząstek oraz wzrost zawartości wody i średnicy cząstek. W proszkach uzyskanych z roztworów o 30- procentowym dodatku nośników ze zmniejszoną zawartością gumy arabskiej (7 %) zaobserwowano statystycznie istotne zmniejszenie średnicy cząstek oraz wzrost gęstości luźnej i porowatości złoża proszku w porównaniu z proszkami z większą zawartością gumy arabskiej. Efektywność mikrokapsułkowania wynosiła od 55 do 75 %. Wykazano istnienie dodatniej korelacji pomiędzy efektywnością mikrokapsułkowania a gęstością pozorną i średnicą cząstek proszków. (abstrakt oryginalny)

EN

During the aroma micro-encapsulation process, a significant phase is to choose a suitable carrier material that provides protection for the substance being encapsulated and to determine the optimal process parameters. The properties of spray dried emulsion as well as the emulsion properties-dependent attributes of powders obtained impact the efficiency of the micro-encapsulation process. Therefore, the objective of this study was to determine the correlation between the per cent content of individual carriers in the emulsion of vanillin aroma and some selected physical properties of microcapsules obtained, and the efficiency of micro-encapsulation. A mixture of maltodextrin DE = 10 and gum arabic was used as a carrier for the vanillin aroma micro-encapsulation. The solutions prepared for the experiment had levels of concentration of 20 and 30 % (m/m) of the above named substances. The flavour addition was 21.7 % (m/m) in proportion to the total dry matter content in the solution. The content of gum arabic in the solutions was 11 %; additionally, the solutions of 30 % concentration level were made with a reduced content of gum arabic of 7 %. The solutions were homogenized using a two-stage homogenization at pressure values of 20 : 7.5 MPa. The emulsion was dried in a spray dryer with a rotational speed of the disc being 650 RPS and a feed rate of raw material being 1-10-6 at an inlet air temperature of 160 °C. The reduction from 30 to 20 % of dry matter content in the emulsions resulted in the decrease in their viscosity (from 11 to 4 mPa-s) and density (from 1103 to 1060 kg/m3). The reduction of the per cent content of gum arabic caused the viscosity to decrease from 11 to 8 mPa-s; however, there were no statistically significant changes in the density of emulsions. Changing the concentration of the carriers from 20 to 30 % caused a statistically significant decrease in the apparent and loose bulk density, porosity of the powder bed, and in the shape factor of the particles as well as an increase in the content of water and diameter of particles. As for the powders produced from solutions having 30 % of the added carriers with a lower content of gum arabic (7 %) and compared to the powders with a higher amount of gum arabic, a statistically significant decrease in the particle diameters was found as was an increase in the loose bed density and bed porosity. The efficiency of micro-encapsulation was between 55 and 75 %. A positive correlation was confirmed to exist between the encapsulation efficiency and apparent density, and the average particle diameter of powders. (original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Żywność; Towaroznawstwo żywności; Jakość produktów żywnościowych; Badanie żywności; Dodatki funkcjonalne do żywności; Wzbogacanie produktów żywnościowych

EN

Food; Food commodities; Quality of food products; Food research; Functional food additives; Enrichment of food products

• Czasopismo: Żywność: nauka - technologia - jakość
• Rocznik: 20 (2013)
• Numer: nr 3 (88)
• Strony: 174--186

Twórcy

autor

Emilia Janiszewska

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Agnieszka Arciszewska

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Dorota Witrowa-Rajchert

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

Bibliografia

• [1] Adedeji J., Hartman T.G., Ho C.: Flavor characterization of different varieties of vanilla beans. Perfumer and Flavors, 1993, 18, 115-133.
• [2] Dajnowiec F., Kubiak A., Zander L. Banaszczyk P.: Struktura mikrokapsułek estrów etylowych oleju roślinnego. Acta Agrophysica, 2011, 17 (1), 33-41.
• [3] de Roos, K.B.: Effect of texture and microstructure on flavour retention and release. Inter. Dairy J., 2003, 13, 593-605.
• [4] Fernandes L.P., Turatti I.C.C., Lopes N.P.,. Ferreira J.C, Candido R.C., Oliveira W.P.: Volatile retention and antifungal properties of spray-dried microparticles of Lippia sidoides essential oil. Drying Technol., 2008, 26, 1534-1542.
• [5] Flores-Martinez H., Osorio-Revilla G., Gallardo-Velazquez T.: Optimal spray-drier encapsulation process of orange oil. Proc. 14th Int. Drying Symp., Sao-Paulo Brazil, vol. A, 2004, pp. 621-627.
• [6] Grabowski J.A., Truong V.-D., Daubert C.R.: Spray-drying of amylase hydrolyzed sweet potato puree and physicochemical properties of powder. J. Food Sci., 2006, 71 (5), E209-E217.
• [7] Janiszewska E., Krupa K., Witrowa-Rajchert D.: Wpływ sposobu homogenizacji na wybrane właściwości fizyczne otrzymanych metodą suszenia rozpyłowego mikrokapsułek aromatu cytrynowego. Acta Agrophysica, 2011, 18 (2), 287-296.
• [8] Janiszewska E., Śliwińska D., Witrowa-Rajchert D.: Wpływ zawartości aromatu cytrynowego na wybrane właściwości fizyczne mikrokapsułek. Acta Agrophysica, 2010, 16 (1), 59-68.
• [9] Janiszewska E., Witrowa-Rajchert D.: The influence of morphology of powders on the effect of microencapsulation of rosemary aroma during spray-drying. International J. Food Sci. Technol., 2009, 44, 2438-2444.
• [10] Kha T.C., Nguyen M.H., Roach P.D.: Effects of spray drying conditions on the physicochemical and antioxidant properties of the Gac (Momordica cochinchinensis) fruit aril powder. J. Food Eng., 2010, 98, 385-392.
• [11] Klimes I., Lamparsky D.: Vanilla volatiles - a comprehensive analysis. Int. Flavours and Food Additives, 1976, 7, 272-291.
• [12] Krishnan S., Kshirsagar A.C., Singhal R.S.: The use of gum Arabic and modified starch in the mi-croencapsulation of a food flavoring agent. Carbohydr. Polym., 2005, 62 (4), 309-315.
• [13] Lewandowicz G., Prochaska K., Grajek W., Krzyżaniak W., Majchrzak A., Ciapa T.: Właściwości użytkowe maltodekstryn w układach emulsyjnych. Żywność. Nauka .Technologia. Jakość, 2005, 1 (42), 35-47.
• [14] Madene A., Jacquot M., Scher J., Desobry S.: Aroma encapsulation and controlled release - A review. Int. J. Food Sci. Technol., 2006, 41, 1-21.
• [15] Pérez-Silva A., Odoux E., Brat P., Ribeyre F., Rodriguez-Jimenes G., Robles-Olvera V., Garcia- Alvarado M.A., Günata Z.: GC-MS and GC-olfactometry analysis of aroma compounds in a representative organic aroma extract from cured vanilla (Vanilla planifolia G. Jackson) beans. Food Chem., 2006, 99, 728-735.
• [16] PN-A-79011/3:1998. Koncentraty żywnościowe. Metody badawcze. Zawartość wody.
• [17] Rosenberg M., Kopelman I.J., Talmon Y.: Factors affecting retention in spray drying microencapsulation of volatile materials. J. Agric. Food. Chem., 1990, 38 (5), 1288-1294.
• [18] Soottitantawat A., Biegeard F., Yoshii H., Furuta T., Ohkawara M., Linko P.: Influence of emulsion and powder size on the stability of encapsulated D-limonene by spray drying. Innovative Food Sci. Emerg. Technol., 2005, 6, 107-114.
• [19] Soottitantawat A., Takayam K., Okamura K., Muranaka D., Yoshii H., Furuta T., Ohkawara M., Linko P.: Microencapsulation of l-menthol by spray drying and its release characteristics. Innovative Food Sci. Emerg. Technol., 2005, 6, 163-170.
• [20] Sułek A., Domian E.: Wpływ ciśnienia homogenizacji na zawartość tłuszczu powierzchniowego w suszonych rozpyłowo emulsjach stabilizowanych białkami mleka. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2010, 6 (73), 168-176.
• [21] Tonon R.V., Grosso C.R.F., Hubinger M.D.: Influence of emulsion composition and inlet air temperature on the microencapsulation of flaxseed oil by spray drying, Food Res. Int. 2011, 44, 282289.
• [22] Tonon R., Brabet C., Hubinger M.D.: Influence of process conditions on the physicochemical properties of açai (Euterpe oleraceae Mart.) powder produced by spray drying. J. Food Eng., 2008, 88, 411-418.
• [23] Walton D.E., Mumford C.J.: The Morphology of spray-dried particles a quantitative view. Drying Technol., 2000, 18 (9), 1945-1986.
• [24] Zbiciński I., Kwapińska M.: Physical properties - formed during spray drying - of materials with the properties of an agglomerate. Acta Agrophysica, 2003, 2 (2), 443-455.