陳梅香

(保定學(xué)院教務(wù)處，河北 保定 071000)

1 微膠囊技術(shù)及其特殊功能

（1）微膠囊技術(shù)的定義。微膠囊技術(shù)采用天然或人工合成的高分子成膜材料，將固體、液體甚至氣體的核芯物質(zhì)，包覆在一種具有半透性或密封囊膜內(nèi)的一種包覆技術(shù)。微膠囊的大小可以在1~1000um之間，微膠囊的結(jié)構(gòu)有單核膠囊、聚核膠囊和雙膜膠囊。微膠囊的特性由顆粒大小、顆粒分布、幾何特性、核芯物質(zhì)、緩釋機(jī)制、穩(wěn)定性及其他參數(shù)決定。每一方面對(duì)其應(yīng)用都是至關(guān)重要的。

（2）微膠囊化之后的核芯物質(zhì)改變了原來(lái)的形狀和特性，微膠囊技術(shù)具有如下魔術(shù)般的微妙功能：① 除便于運(yùn)輸、保存外，還能簡(jiǎn)化食品生產(chǎn)工藝和開(kāi)發(fā)出新型產(chǎn)品，如粉末香精就是固體飲料開(kāi)發(fā)的前題。②防止某些不穩(wěn)定的食品原輔料揮發(fā)、氧化、變質(zhì)。③降低或掩蓋食品中不良?xì)馕痘蚩辔兜取＂芸梢哉{(diào)節(jié)釋放。微膠囊使核芯物質(zhì)以一定的速率逐漸向外釋放，在食品中添加可達(dá)到風(fēng)味久，功效長(zhǎng)等目的。⑤避免了多組分添加劑在食品中并用，不相配伍組分之間相互影響的弊端，提高了同一體系的穩(wěn)定性。⑥減少揮發(fā)性物質(zhì)在食品加工和儲(chǔ)存中的損失，改善食品材料的質(zhì)構(gòu)，提高風(fēng)味物質(zhì)的利用率，降低了產(chǎn)品成本。⑦可通過(guò)預(yù)先設(shè)計(jì)，滿足不同產(chǎn)品要求的釋放模式，使某些毒性較高的食品添加劑加入食品后緩慢釋放，既達(dá)到一定效果又減小其毒性。

2 微膠囊的構(gòu)成材料和選擇條件

（1）微膠囊的芯材：在食品工業(yè)生產(chǎn)中，凡食品中的必要成分或需要添加的材料都可作為芯材。由于囊芯物質(zhì)的組成具有靈活性，因此可以設(shè)計(jì)研究出不同用途的微膠囊產(chǎn)品。目前，食品添加劑可以為核芯物質(zhì)，進(jìn)行微膠囊化的有：香精香料、酸味劑、抗氧劑、防腐劑、發(fā)酵劑、色素、甜味劑、維生素、微量元素、氨基酸、調(diào)味劑、酶制劑等。隨著食品新技術(shù)，新材料的開(kāi)發(fā)，會(huì)有更多的材料被微膠囊化。

（2）微膠囊的壁材：微膠囊的壁材主要為天然高分子化合物、合成高分子化合物及其衍生物。在食品工業(yè)方面，可供選擇的包囊壁材有纖維素類：CMC、乙基纖維素、甲基纖維素；動(dòng)植物膠類：明膠、阿拉伯膠、卡拉膠、海藻酸鈉、酪蛋白等；碳水化合物類：麥芽糊精、β-環(huán)糊精、糊精、淀粉、白糊精、單糖、雙糖和多糖及變性淀粉；蠟、脂類：石蠟、硬脂酸、單甘脂等；其他類等。

（3）包囊壁材選擇依據(jù)：一種微膠囊產(chǎn)品如何選擇適當(dāng)?shù)陌冶诓氖侵陵P(guān)重要的，因?yàn)椴煌陌诓牧现苯佑绊懼⒛z囊的物理、化學(xué)性質(zhì)。所以在選取包囊壁材時(shí)，必須根據(jù)微膠囊產(chǎn)品的具體要求和核芯物質(zhì)的物理性質(zhì)選擇適宜的壁材。①如果囊芯物質(zhì)是親油性物質(zhì)，一般宜選用親水性聚合物作壁材。反之，則宜選用非水溶性材料為壁材。②包壁材料在包覆“核芯物質(zhì)”時(shí)，具有成膜性和粘著力。③包壁材料與核芯物質(zhì)不起化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)考慮其滲透性、吸濕性、溶解性、乳化性等。④包壁材料一定要符合食品衛(wèi)生要求，無(wú)毒、無(wú)臭。⑤材料來(lái)源廣泛、易得，成本比較低廉。

3 食品工業(yè)常用的幾種微膠囊化方法

微膠囊化方法大致可分為化學(xué)法、物理法和融合二者的物理化學(xué)法。具體方法有20余種，真正可用于食品工業(yè)的微膠囊方法則需符合以下條件：①能批量連續(xù)化生產(chǎn)。②生產(chǎn)成本低，能被食品工業(yè)接受。③有成套相應(yīng)設(shè)備可引用，設(shè)備簡(jiǎn)單。④生產(chǎn)中不產(chǎn)生大量污染物。⑤壁材可食用，符合食品衛(wèi)生法和食品添加劑標(biāo)準(zhǔn)。⑥使用微膠囊技術(shù)后確實(shí)可簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，提高食品質(zhì)量。因此，目前能在食品工業(yè)應(yīng)用的方法只有幾種。今后隨著微膠囊技術(shù)的進(jìn)步，新材料的開(kāi)發(fā)引進(jìn)，會(huì)有更多的方法用于食品工業(yè)。

（1）噴霧干燥法。噴霧干燥法是微膠囊技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的方法。噴霧干燥法可連續(xù)生產(chǎn)，且批量可大可小，產(chǎn)量可由數(shù)公斤到數(shù)百公斤，甚至以噸計(jì)。噴霧干燥法最適于親油性液體物料的微膠囊化，芯材的增水性越強(qiáng)，包埋效果越好，它的壁材是易溶于水的，所以復(fù)水后壁材立即溶解，芯材得以全部釋放，它不適于緩釋的要求，噴霧干燥過(guò)程很短，只有數(shù)秒鐘生產(chǎn)，又是連續(xù)進(jìn)行，產(chǎn)品可免于長(zhǎng)時(shí)間受熱，因而更適合許多熱敏性材料。

（2）空氣懸浮法(流化床法)。此法是化工、食品、制藥行業(yè)中傳統(tǒng)的干燥方法。它是在多孔板從下而上排出一定壓力的熱風(fēng)，濕的物料懸浮在熱風(fēng)上，由于熱風(fēng)有一定的壓力形成氣墊，被干燥的物料始終在氣墊上沸騰翻滾，使物料與熱風(fēng)接觸充分，因此干燥速度遠(yuǎn)高于靜態(tài)干燥。在這種狀態(tài)下，如果處于沸騰狀態(tài)的物料為芯材，從多方向不斷以一定速度噴射霧化的壁材溶液，溶液包附于芯材顆粒表面，顆粒變重而下降，接近多孔篩板的出風(fēng)口時(shí)，風(fēng)溫比上層高而水分蒸發(fā)，干燥后又上升重新與壁材霧滴接觸，又下降被干燥。這樣循環(huán)往復(fù)直至表面完全被壁材包裹，形成一層完整的“殼”達(dá)到包埋效果，這就形成了空氣懸浮法微膠囊化技術(shù)。這種方法既適合于固體芯材，也可以使用水溶性壁材，還可以適用于各種膠類等水溶性高分子材料、也可以使用不可燃的有機(jī)溶劑溶解的非極性高分子材料。

（3）分子包埋法。此法也稱為分子包接法。此法使用β-環(huán)糊精為壁材，芯材是必須有疏水端的分子。β-環(huán)糊精是由7個(gè)葡萄糖殘基構(gòu)成的環(huán)狀分子；分子量1130，形狀就象一個(gè)沒(méi)有底的木桶，其桶高7.0A，外徑15.3A，內(nèi)徑7.8A,常溫下在水中溶解度為1.85g/100g.β-環(huán)糊精分子的桶腔內(nèi)為疏水性，而親水的羥基分布在“桶”壁的上下端面上，外來(lái)分子如果小則可能完全進(jìn)入；如果分子大或另有親水端，則會(huì)一端進(jìn)入腔內(nèi)而親水端露在外面。芯材分子因?yàn)檫B接著這個(gè)“殼”而改變?cè)行再|(zhì)。它的理化性質(zhì)也相應(yīng)變化；又由于這種連接只依靠疏水基的親合力不是穩(wěn)定的化學(xué)鍵，所以它又是不穩(wěn)定的，可以釋放出芯材分子，但在干粉狀態(tài)下，它是相當(dāng)穩(wěn)定的。

（4）擠壓法。擠壓法是一種低溫微膠囊技術(shù)，與噴霧干燥法相比，可說(shuō)是一種新的方法。其方法是將核芯物質(zhì)分散在熔融的碳水化合物中。通過(guò)壓穿臺(tái)將混合物擠壓入脫水劑中，包囊壁材即脫水固化包覆核芯物質(zhì)，然后再將固化物取出干燥。該方法適宜食品工業(yè)中多種熱敏性物質(zhì)的包覆，產(chǎn)品的包覆效果好，儲(chǔ)存期長(zhǎng)。除以上這幾種常見(jiàn)的微膠囊化方法外，在食品工業(yè)中到現(xiàn)在為止，比較常見(jiàn)的還有噴霧冷卻法、噴霧冷凍法、水相分離法(也稱絮凝-相分離法)、油相分離法。另外，尚有界面聚合法、原位聚合法、粉末床法等多種方法，隨著技術(shù)的改進(jìn)和設(shè)備的開(kāi)發(fā)今后會(huì)走向?qū)嵱谩?/p>

4 微膠囊在食品工業(yè)中的應(yīng)用

（1）微膠囊化天然色素。許多天然色素如類胡蘿卜素、姜黃色素等只能溶于油脂中，因而使用嚴(yán)重受限。其中的β-胡蘿卜素因具有維生素A活性而引起人們極大興趣。但β-胡蘿卜素對(duì)光、氧十分敏感，難溶于水，因而對(duì)其微膠囊化是必要的。天然紅曲色素是我國(guó)民間傳統(tǒng)食用色素，應(yīng)用范圍很廣，但目前生產(chǎn)的紅曲色素溶解性、分散性、穩(wěn)定性較差，對(duì)加工食品著色不盡理想。為此，開(kāi)發(fā)天然紅曲色素微膠囊產(chǎn)品以增強(qiáng)其氧化穩(wěn)定性，延長(zhǎng)色素的保存期是勢(shì)在必行的。

（2）微膠囊化酸味劑。近年來(lái)，隨著各種方便食品的開(kāi)發(fā)，酸味劑的品種也越來(lái)越豐富，添加劑技術(shù)也大有改進(jìn)。如果把某些酸味劑直接添加到食品配料中，會(huì)使食品配料中某些食品成分發(fā)生劣變。為了克服這些缺點(diǎn)，可采用微膠囊技術(shù)，將酸味劑包埋，隔離酸味劑對(duì)敏感成分的接觸，從而延長(zhǎng)儲(chǔ)存期。目前，膠囊化酸味劑已廣泛用于固體飲料、點(diǎn)心粉、布丁粉及陷餅充填物中。

（3）微膠囊化香料。食品工業(yè)中最早使用微膠囊技術(shù)制備固體香料，生產(chǎn)的主要方法有：噴霧干燥法、擠壓法、包接絡(luò)合法。由于微膠囊可沿緩揮發(fā)性物質(zhì)的揮發(fā)，現(xiàn)已相繼出現(xiàn)許多液體香料微膠囊化產(chǎn)品。許多微膠囊化香料已用于口香糖、湯粉食品、膨化食品、煙草制品等食品的加工生產(chǎn)中。

（4）微膠囊化營(yíng)養(yǎng)素。用某些無(wú)機(jī)鹽類強(qiáng)化食品時(shí)，常會(huì)引起食物中香味的劣變或產(chǎn)生其他形式的劣變。如將硫酸亞鐵添加到面粉或食品中時(shí)，它會(huì)催化氧化酸敗的進(jìn)行。將硫酸亞鐵微膠囊化后添加即可防止與氧的接觸，又掩蔽其不良味道，提高了質(zhì)量。通過(guò)微膠囊化來(lái)克服某些維生素及氨基酸的不良?xì)馕?，如維生素C遇潮易氧化，則可將其細(xì)粉分散在乙基纖維素的異丙醇溶液中，經(jīng)噴霧干燥后的乙基纖維素包埋的維生素C膠囊，該制品在儲(chǔ)存期內(nèi)質(zhì)量較穩(wěn)定。

（5）微膠囊化食品防腐劑。此類產(chǎn)品更加體現(xiàn)了微膠囊的緩釋特點(diǎn)。它能在食品中緩慢釋放且相應(yīng)地減少添加量，保證了消費(fèi)者的食用安全。目前有兩種類型，一是微膠囊化的低醇類殺菌防腐劑，是將乙醇制成膠囊化粉末制品，在應(yīng)用中利用其在密封的包裝容器中緩慢氣化放出的乙醇蒸氣來(lái)達(dá)到殺菌防腐目的；另一類是對(duì)現(xiàn)有食品防腐劑進(jìn)行包埋，利用其在食品中緩慢釋放的特點(diǎn)，而制成長(zhǎng)效制劑，達(dá)到減少添加量的目的。

（6）微膠囊化雙歧桿菌。雙歧桿菌是人體腸道中的有益菌。但雙歧桿菌不耐氧、不耐酸、活性保持較為困難，限制了雙歧桿菌制劑的制備，可用腸溶性的壁材將雙歧桿菌微膠囊化，避免雙歧桿菌受到胃酸的破壞，達(dá)到腸道定位釋放的目的。

5 微膠囊技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用前景及展望

當(dāng)前在食品工業(yè)中應(yīng)用最廣的微膠囊技術(shù)是噴霧干燥法，應(yīng)用領(lǐng)域主要是粉末香精、香料、粉末油脂，今后它們?nèi)匀徽贾鲗?dǎo)地位。借用醫(yī)藥工業(yè)中的經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)，對(duì)食品中的營(yíng)養(yǎng)素、添加物進(jìn)行微膠囊化加工，一方面提高了這些成分耐儲(chǔ)、耐加工性能，另一方面免除了它們給食品帶來(lái)的苦味、異味、顏色等不利因素，還能使某些腸道吸收的成分順利通過(guò)胃釋放，使某些不耐胃酸的活性菌或酶類在胃中保存其活性，順利進(jìn)入腸道發(fā)揮作用，利用微膠囊技術(shù)拓寬了食品添加劑的應(yīng)用范圍，給人們帶來(lái)新的品味，給人們的健康帶來(lái)福音。

綜上所述，微膠囊技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用，隨著人民生活不斷提高，保健食品、療效食品、方便食品、微波食品的發(fā)展，其應(yīng)用前景十分廣闊，將會(huì)大大促進(jìn)食品工業(yè)的發(fā)展。

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