微胶囊技术的研究与应用

微胶囊及微胶囊技术

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5-200μm不等，形状多样，取决于原料与制备方法。

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以控制速率释放的技术。

其中，被包埋的物质称为芯材，包括香精香料、酸化剂、甜味剂、色素、脂类、维生素、矿物质、酶、微生物、气体以及其他添加剂等。

包埋芯材实现微囊胶化的物质称为壁材。

壁材：可用作微胶囊包囊材料的有天然高分子、半合成高分子和合成高分子材料，视所包囊物质（囊心物）的性质，油溶性芯材需选水溶性壁材，水溶性芯材则选油溶性壁材，即芯材与壁材不互溶、不反应。

微胶囊壁材应符合国家食品添加剂标准，无毒，具有良好的成膜性，流动性和低吸湿性，且应不与芯材发生化学反应。因此，壁材常可分为以下几类：

微胶囊的形态

由于芯材、壁材和微胶囊化方法不同，微胶囊的大小、形态和结构变化较大。微胶囊的颗粒直径尺寸范围在零点几微米至几千微米之间，一般为5～200um，囊壁厚度0.5～150um。最近，已出现上至数毫米大的毫米级微胶囊，下至0.1～1nm的纳米级微胶囊。几种不同方法制备的微胶囊大小如表。

不同方法制备的微胶囊大小

微胶囊化方法颗粒直径尺寸范围（um）

喷雾干燥20～150

空气悬浮包衣50～10000

锅包法＞500

单/复凝聚1～500

脂质体0.1～1

纳米微胶囊技术＜1

微胶囊技术方法

微胶囊技术的方法较多，但在食品工业中的应用主要包括界面聚合法，锐孔法，喷雾干燥法，喷雾冷却法，挤压法和空气悬浮法。

1）界面聚合法

通过适宜的乳化剂使芯材物质乳化后加入到壁材溶液中，加入反应物以引发聚合，在液滴表面形成聚合物膜，再使微胶囊从油相或水相中分离。该法制得的微胶囊致密性较好，反应条件温和，反应速率快。

2）锐孔法

先将芯材物质溶解于壁材溶液中，再通过一定的器皿使其固化成型后加入到固化液中，通过共沉淀法固化成型，真空干燥得到微胶囊产品。通常加入固化剂或采用热凝聚，也可利用带

有不同电荷的聚合物络合实现固化。

3）喷雾干燥法

将芯材物质加入预先液化的壁材溶液中形成热分散体系在热气流中进行喷雾干燥，使壁材物质蒸发，囊膜固定化形成所需的物质。该法适用于热敏性物质，成本低，工艺简单，但是活性物质易失活，包埋率低，耗能大。

4）喷雾冷却法

将芯材与熔融油脂混合成熔融液，用雾化器形成微胶囊细颗粒后，以冷空气快速冷却让壁材固化成微胶囊。该法适用于热敏性物质，保护芯材活性。

5）挤压法

将芯材物质分散于熔化了的糖类物质中，再经挤压抽丝后放入脱水溶液，糖类物质凝固，芯材被包埋于其中，再经破碎?分离干燥即得微胶囊产品。这种工艺的壁材一般用蔗糖?麦芽糊精和变性淀粉，主要用于风味料?精油等微胶囊技术，但包埋率较低。

6）空气悬浮法

先将固体粒状的芯材物质分散悬浮在承载气流中，然后在包囊室内将壁材料喷洒在循环流动的芯材上，包裹材料悬浮在上升的空气流中，并依靠承载气流本身的湿度调节对产品实行干燥。该法只适用于包裹固体芯材物质，一般多用于香精?香料及脂溶性维生素等。

微胶囊技术在食品工业中的应用

微胶囊技术由于具有独特的优越性，已广泛应用于各类食品中，使得传统工艺无法解决的问题得以顺利解决，推动了食品工业的快速发展。

1、油脂的微胶囊化

油脂是人们日常生活和食品加工的重要物质，但其易氧化变质产生不良风味，且流动性差，

包装和食用较为不便。因此，有必要用微胶囊技术处理，以保持其功能特性。

2、香精?香料的微胶囊化

香精?香料提取物都具有较强的挥发性，容易氧化而改变风味，因此，为了防止香味的挥发及与其他物质反应，可采用微胶囊化的方法将液体香料转变为固体粉末，提高稳定性和实用性。一般可选用明胶?阿拉伯胶?羧甲基纤维素?乙基纤维素?糊精等作为壁材，用锐孔法?挤压法?喷雾干燥法?喷雾冷却法等制备香精香料微胶囊产品。

3、色素的微胶囊化

许多食用色素为油溶性，且稳定性差，特别是天然色素对光、热、氧及酸碱十分敏感，容易引起褪色或变色。通过微胶囊化，可避免环境因素引起色素的变化，也能提高油溶性色素在水溶液中分散性和溶解性。

4、益生菌的微胶囊化

益生菌制品在胃酸作用下，活性会被降低，而微胶囊技术可保护益生菌对抗不利的环境，采用肠溶性壁材，防止胃液的破坏，从而使尽可能多的活菌体到达肠道，真正起到有益于健康的作用。

5、抗氧化剂的微胶囊化

抗氧化剂类物质如维生素?黄酮?茶多酚?BHT等在食品中的应用较为广泛，但这些物质较不稳定，易受外界环境的影响。因此，通过微胶囊化技术改变其特征性质是十分必要的。

6、酸味剂和甜昧剂的微胶囊化

酸味剂物质可以促进食品氧化，影响食品原有pH，导致食品变质腐败，因此，可以通过微胶囊技术将酸味剂包埋起来，避免其与食品的直接接触，延长食品保质期。生产微胶囊化酸味剂通常使用物理方法，如采用氢化油脂，脂肪酸等材料将酸味剂包埋，冷却形成微胶囊。该技术已广泛应用于馅饼填充物?点心粉?固体饮料及肉类的加工中。

微胶囊化的甜味剂可以降低吸湿性?提高流动眭?延长甜味感。箭牌口香糖中的甜味剂就是用硬化油包覆的微胶囊，稳定性和贮藏时间都得以提高

7、膨松剂的微胶囊化

采用微胶囊技术对臌松剂进行包埋处理，可使膨松剂在适当条件下才发生反应，避免烘烤前发生反应。

8、酶制剂的微胶囊化

酶制剂在食品中应用极为广泛，但易受到外界环境的影响而被破坏，因此，可以采用某些高分子物质为壁材，将多种酶以微胶囊形式包埋于半透性膜内。制成微胶囊化酶制剂，保持酶的活性，延长作用时间，实现连续化酶促生产或发酵。

9、防腐剂的微胶囊化

防腐剂类物质直接加入到食品中会影响产品质量，因此可以将这类物质微胶囊化后再加入到食品中。采用硬化油脂为壁材包埋山梨酸，既可避免山梨酸与肉制品直接接触，又可以通过壁材的缓释作用，缓慢释放出山梨酸起到防腐杀菌的作用。