食品微胶囊技术应用现状及其发展前景

食品微胶囊技术应用现状及其发展前景1 食品微胶囊制备技术概述1.1 微胶囊的结构与组成微胶囊的“外壳”材料通常称为壁材，被包裹在内的物质通常称为芯材[3]。

壁材通过一定的加工手段包裹芯材后，壁材形成囊膜，芯材成为囊核。

微胶囊形貌特征是多样化的，可以是球状，也可以是不规则形状；可以单独存在，也可以呈葡萄串形聚集；微胶囊的外表面有光滑的，也有折叠的；微胶囊的囊膜可以是单层，也可以是双层或者是多层的；而囊膜所包覆的囊核既可以是单核，也可以是多核；微胶囊的粒径一般在微米级且大小不均，平均粒径通常在 1 ～10 μm[4]。

1.2 芯材、壁材的种类与要求在食品工业中，被微胶囊包覆的芯材主要有香料精油及其油树脂、功能性油脂、维生素、色素、氨基酸、菌种以及食物中的天然活性成分，如生物酶等[5]。

可作为微胶囊壁材的物质包括天然高分子材料、半合成高分子材料、完全合成高分子材料及无机材料[6]。

无论其来源如何，一般来说作为食品微胶囊的壁材，必须符合以下几个特征。

①安全无毒，生物可降解性好。

②不与芯材发生反应。

③稳定，成膜性质优良。

④自身形成的溶液黏度低，吸湿性低。

⑤无臭、无特殊刺激性气味。

⑥遇水可自动释放出包埋的芯材。

⑦价格便宜、容易购买[7]。

此外，根据使用目的不同，还要适当考虑其机械强度、传热性能和高温稳定性。

常用的食品微胶囊壁材主要来源于天然高分子材料，有蛋白质类，如明胶、豌豆蛋白、乳清分离蛋白、大豆分离蛋白和丝素蛋白等；有碳水化合物类，如淀粉及变性淀粉，胶体类的果胶、阿拉伯胶、海藻酸钠、琼脂和卡拉胶，多糖类的壳聚糖等；还有脂类，如大豆卵磷脂、硬脂酸等。

在使用时，根据成囊机理不同，壁材可以单一使用，也可以联合使用。

1.3 微胶囊的制备工艺方法微胶囊的制备技术一直是研究的热点，科研人员已探索出200多种制备微胶囊的方法，可分为物理法、化学法、物理化学法等3大类[8]。

其中物理方法可分为真空冷冻干燥法、喷雾干燥法、挤压法和空气悬浮法等，化学法可分为界面聚合法、复凝聚法、脂质体法和锐孔法等，物理化学法可分为溶剂蒸发法、界面沉积法、相分离法等。

1.4 微胶囊的质量评价方法微胶囊制品的质量评价方法包括微胶囊一般性质的评价和微胶囊特有性质的评价。

一般性质的评价主要有微胶囊的粒径大小与分布、颗粒形态与结构、颗粒所带荷电情况、颗粒流动性、密度和机械性能等。

微胶囊特有性质的评价主要有囊膜厚度及渗透性、芯材保留率、微胶囊的包埋率、微胶囊的热稳定性、微胶囊的生物相容性、微胶囊化效率和微胶囊化产率等[9-12]。

另外，在微胶囊制品的质量评价中，要考虑各种因素之间的相互影响，才能更全面、更科学地评价微胶囊产品质量。

2 微胶囊技术在食品相关领域的应用2.1 微胶囊技术在油脂中的应用油脂来源广泛，营养丰富，功能颇多，在医药、食品及化妆品等领域中具有很高的应用价值，但因含有不饱和脂肪酸而极易氧化变质，导致其应用受到一定的限制。

而微胶囊技术能有效地将油脂包裹在一个密封的、微小的囊中，使其由液态变成固态，有助于改善油脂的多方面性质，如体积、色泽、气味等[13]。

微胶囊化油脂芯材按油脂来源可分为植物油脂、动物油脂与微生物油脂3类[14]。

常用于油脂微胶囊化的壁材主要有碳水化合物类和蛋白质类，常见的胶囊形成方法主要有喷雾干燥法、真空冷冻干燥法等。

葛昕[15]采用喷雾干燥技术，以麦芽糊精和大豆分离蛋白作为主要壁材，制备了茶油微胶囊，并对其加工工艺进行了优化。

制成的微胶囊为乳白色粉末，表观结构良好，粒径分布较为均匀，具有良好的流动性和溶解性，可吸收的营养成分约占到总体质量的80%，微胶囊化后的油脂相对未经包埋的油脂有更长的货架期，但微胶囊化过程会使油脂的抗氧化性有一定程度的降低。

李桥妹[16]采用超声波辅助提取法提取出山苍子核仁油，并筛选出最佳脂肪酶后，采用酶水解制备出富含中碳链甘油二酯的山苍子核仁油，并以辛烯基琥珀酸淀粉纳为壁材，利用真空冷冻干燥法制备了山苍子核仁油微胶囊，通过试验获得的微胶囊最佳工艺条件为：芯壁比1∶5，剪切速率13 500 r·min-1，剪切时间9 min。

在该条件下的微胶囊包埋率为81.74%，制品呈乳黄色较疏松粉末状态。

林彩平[17]则采用微胶囊技术包埋了鱿鱼肝油，并对产品的贮藏稳定性进行了初步研究。

该微胶囊采用辛烯基琥珀酸淀粉纳及环状糊精为壁材，利用喷雾干燥制得。

通过测定包埋率，考察光、热、氧气等因素对微胶囊贮藏性的影响，并运用扫描电镜观察微胶囊的外观结构，认为微胶囊表面光滑紧致，无裂纹，无孔隙，内部组织结构细密，包埋率高，微胶囊化效果好。

微生物油脂也被称为单细胞油脂，是由各种产油微生物在适宜条件下利用碳源、氮源和无机盐等营养物质所生产的油脂或脂质[18]。

张邈等[19]从微生物干菌体中提取出富含多不饱和脂肪酸的微生物油脂，以麦芽糊精为壁材，辅以单甘酯、蔗糖酯两种乳化剂，经转相、均质和喷雾干燥，制得粉末油脂。

经测定，微胶囊化效率可达84.19%，获得的产品不饱和脂肪酸含量高，性能稳定，方便保存。

2.2 微胶囊技术在饮料中的应用随着科技的进步，消费水平的提升，消费者对饮料的要求也越来越高，微胶囊技术的引入可以改善原有饮料缺陷或赋予其特殊的功能性。

利用微胶囊技术可以改善饮料产品缺陷，如褪色、褐变、沉淀分层、营养价值降低、风味劣变及溶解性差等。

一些果蔬汁饮料会含有彩色微小纤维，使饮料的颜色不稳定，容易褪色并形成沉淀。

如果采用微胶囊包埋微小彩色果肉或纤维颗粒，制成彩色微胶囊，则可以综合改善果蔬饮料的色泽、风味甚至口感[20]。

赵良忠等[21]以海藻酸钠为主要壁材，采用微胶囊技术，对绿叶蔬菜、胡萝卜、西红柿和黄花菜等复合果蔬汁进行包埋，并对工艺过程和条件进行了优化，研制了一种复合蔬菜饮料，研究结果表明利用微胶囊技术可以生产出色泽艳丽、风味独特、外形美观的营养型复合果蔬饮料。

利用微胶囊技术还可以提高饮料产品营养价值或让其获得特定功能。

陈剑兵等[22]采用微胶囊技术对橙皮苷进行包埋，并研究了该微胶囊添加到橙汁饮料中对产品品质的影响，确定微胶囊添加量低于 1.5%时，对橙汁饮料产品品质无显著影响。

通过试验优化后的原料配比为：果汁原汁浓度30%，微胶囊化橙皮苷0.8%，稳定剂0.2%，所制成的高橙皮苷橙汁饮料具有良好的风味，橙皮苷含量高达0.82 g·L-1，不但提高了橙汁饮料的营养价值，而且为橙皮苷的应用开辟了一条新的途径。

2.3 微胶囊技术在乳制品中的应用乳制品是营养强化或功能化的主要食品载体，但部分营养成分携带不愉快的气味，或本身性质不稳定，增加了营养强化的难度。

若将这些营养物质进行微胶囊包埋，既可增强产品的稳定性，又能使产品具有独特的风味，掩蔽异味。

对粉状乳制品而言，还可以改善结块性和冲调性，延长保质期[23]。

近年来，微胶囊技术被广泛用于多不饱和脂肪酸和益生菌等的包埋，如DHA 经过微胶囊化处理后，成分活性高、不易氧化、质量稳定，添加到乳制品中后掩蔽了鱼腥味，提高了产品的适口性[24]。

保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌和双歧杆菌等益生菌经微胶囊技术包埋后，不易被胃酸破坏溶解，在肠液中经过2～3 min 再释放出来，保证了益生菌在肠道中的准确定植。

乳制品加工企业在干酪生产中，也已借助微胶囊技术促进催熟作业流程的加快，进而提高企业的生产效率，降低生产成本。

而胡姝敏等[25]则研究了植物甾醇酯微胶囊在夸克干酪中的强化，植物甾醇酯具有降低血浆总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇的功效。

通过对添加工艺的研究，认为分别在牛奶杀菌前添加和排乳清后添加，并控制好发酵温度，所制成的干酪感官质量好，且具有一定功能性。

2.4 微胶囊技术在烘焙食品中的应用在焙烤食品加工过程中，若添加酸性配料，易与另一种配料碳酸氢钠发生反应，释放出CO2，降低面团的膨发效果，导致焙烤制品不够蓬松[26]。

利用微胶囊技术对碳酸氢钠进行包埋，再于特定的条件下释放出来，能够最大程度保证焙烤制品的蓬松度。

目前微胶囊在烘焙食品中的应用较少，还有较大的研究空间。

2.5 微胶囊技术在食品添加剂领域中的应用食品添加剂是食品工业中不可或缺的角色，种类和功能多种多样，合规使用能提高食品品质或延长保质期、改善加工性能。

有关研究表明，经微胶囊技术处理后的部分食品添加剂，其功能、稳定性和使用效果会大大提高，主要表现在以下几个方面。

①改变食品添加剂的物理状态，使其使用便捷性和易加工性被提高。

②控制食品添加剂的释放时间和速度，达到缓释或定时作用的效果，有些食品添加剂的毒性还可以得到缓解。

③增强食品添加剂的稳定性，降低环境因素对其的干扰或获得保护。

④掩蔽部分食品添加剂自身的不良气味，扩大使用范围[27-29]。

例如，天然香料很多为油溶性精油，在饮料、调味料中使用不方便，如果以水溶性高分子材料作为壁材，辅以乳化剂，采用喷雾干燥等方法对油溶性香料进行微胶囊包埋，制成粉状香精，就可以添加到很多食品中，特别是固态食品[30]。

山梨酸作为一种常见的食品防腐剂，若直接添加到肉制品中，极易引起蛋白质变性而使其失去弹性和保水性，通过微胶囊技术对其进行包埋，既能避免山梨酸与肉制品直接进行接触，又能通过壁材的缓释作用增加其杀菌有效期，延长了肉制品货架期，消除负面效应。

某些酸味剂作为食品配料直接添加到食品中，会使其他配料中某些敏感成分发生变化甚至劣变。

为克服这些缺点，可采用微胶囊技术将酸味剂包埋，通过“隔离”酸味剂减少其与敏感成分的接触，而延长食品贮存期；另外，通过对酸味剂的部分包埋，还可以在食用或饮用时提供更加爽口的口感，让产品更具特色[31]。

天然色素很多是光敏、热敏性物质或对酸碱敏感，以淀粉、环状糊精、明胶和阿拉伯胶等材料为壁材，通过复凝聚、喷雾干燥等方法对番茄红素、β-胡萝卜素、叶黄素和原花青素等进行微胶囊包埋，能够不同程度抵抗光照、温度、pH、氧浓度等变化造成的影响[32-33]。

总之，微胶囊技术在食品添加剂中的应用比较广泛，其技术也处于不断研究和发展中。

3 结语微胶囊技术除在上述食品领域中应用外，还在肉制品、糖果、保健食品、营养强化剂、食品包装和生物酶等多个食品领域有所应用。

随着科学技术的不断进步和发展，食品微胶囊制备技术一方面应向新方法创新、材料及工艺优化方向发展，另一方面应向工业化转化发展，通过开发配套生产设备，优化工程化技术，降低生产成本，提升产品质量，让更多食品微胶囊技术转化为现实生产力。

此外，应不断拓展其在食品领域的应用，通过基础性研究提升应用技术的科学性、可行性，成为促进食品工业蓬勃发展的有力支撑。