微膠囊制備及研究進展

奚人杰 上海實驗中學 秦睿康 山東省日照第一中學東校 李 超 李保國 上海理工大學

隨著科技的進步、人們需求的增加，微膠囊技術(shù)被應(yīng)用于生物醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域，并得到長足發(fā)展。通過實際應(yīng)用發(fā)展出多種新的微膠囊性能分析方法、新的微膠囊制備工藝、新的表征微膠囊外部和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的理論等。文章綜述微膠囊結(jié)構(gòu)和性能等方面的最新研究成果。

制備微膠囊的新方法

微膠囊的制備方法有相分離法、凝聚反應(yīng)法、物理機械法三大類。其中相分離包括水相分離和油相分離；凝聚反應(yīng)包括原位聚合、界面聚合和懸浮膠聯(lián)；物理方法包括微囊顆粒干燥、萃取等方法。

相分離法

通過加入聚合物的非溶劑、降低溫度等手段，使已乳化的芯材或溶有壁材的連續(xù)相形成黏稠的非沉淀液相，包裹在芯材料上形成微膠囊，即為相分離法，又稱凝聚法。不同壁材在水中溶解度的不同，相分離法又分為水相分離法和油相分離法。

凝聚反應(yīng)法

將選配好的凝化劑制成油包水（或水包油）懸浮液，再通過噴灑水溶性（或油溶性）反應(yīng)物的水溶液（或油溶液）進入已制成的油包水（或水包油）懸浮液中，通過加入非水溶性（或水溶性）的反應(yīng)物引發(fā)凝聚反應(yīng)，從而形成表面聚合物膜，使含水微膠囊（或含油微膠囊）從水相（或油相）中分離，即為凝聚反應(yīng)法。利用凝聚反應(yīng)法制備的乳酸菌膠囊用于乳酸發(fā)酵時，會增加發(fā)酵時活菌的數(shù)量。一些學者通過將乳酸桿菌液與添加聚甘油脂肪酸的氫化油混合，形成復合型乳狀液，再分散于乳酸鈣溶液中，最終形成W/O/W型乳狀液，被稱為復乳狀液法。將W/O/W型乳狀液逐滴加到果膠類的成模液中，制成內(nèi)部為乳狀液的微膠囊，這就形成一層固化的油脂膜作為屏障，有效地提高在酸性環(huán)境下菌體的穩(wěn)定性。

外壓法

以海藻酸鈉為材料進行微膠囊固化應(yīng)用是最傳統(tǒng)、最普通的方法，即外壓法。部分學者將1%的CaCl2溶液作為囊壁，乳酸菌與0.5%的海藻酸鈉溶液混合液作為芯材，進行外壓固化成囊，所得微囊貯藏在低溫條件下，研究發(fā)現(xiàn)乳酸菌的活菌數(shù)較未固化前提高了2個數(shù)量級。由于成囊凝膠壁材網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被菌體破壞，使小分子物質(zhì)易通過斷裂處進入，導致菌體死亡，故產(chǎn)品不具有耐胃酸性。以海藻酸鈉為壁材，CaCl2為固化液制備的微膠囊，其芯材乳酸菌有較好的包裹率和成品產(chǎn)率，但由于制備過程中的干燥程序?qū)ξ⒛z囊化乳酸菌的存活率有很大影響，仍有待改進。近年來，針對微膠囊壁材無法有效地適應(yīng)胃酸環(huán)境，部分學者進行大量嘗試，其中將海藻酸鈉與乳酸菌菌液在固化液中固化，制得微囊顆粒，然后加入殼聚糖與海藻酸鈉的混合物形成壁膜，這樣制得的微膠囊具有較好的耐胃酸性，可在模擬胃液中存放1.5 h，取得較好的效果。

微囊顆粒干燥法

采用單一手段將溶液、乳液或懸浮液等干燥后制成粉狀膠囊制品的方法被稱為微囊顆粒干燥法。該方法使用較多的微膠囊化材料為液體石蠟、檸檬油和羥基化糊精。為提高乳酸菌的存活率，則需材料成囊時的干燥溫度遠低于材料本身的干燥溫度，而液體石蠟、檸檬油和羥基化糊精等正好達到要求。魏華等人驗證了這一理論，他們對保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌進行微囊顆粒干燥微膠囊化，實驗發(fā)現(xiàn)活菌的存活期明顯延長。相較于界面聚合法、相分離法和擠壓法，噴霧干燥法效率高，時間短、所需溫度低、產(chǎn)品的分散性和溶解性好等優(yōu)點，便于應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，但成品微膠囊中乳酸菌分散不均、制備過程中成活率不高等問題制約了其發(fā)展，有待進一步研究。

微膠囊技術(shù)應(yīng)用于食品工業(yè)

食品化微膠囊

微膠囊技術(shù)應(yīng)用于食品行業(yè)后，迅速在很多食品領(lǐng)域發(fā)揮極其重要的作用，如粉末油脂、粉末酒類、微膠囊飲料和人造魚子醬等，以粉末油脂和微膠囊飲料為例具體闡述。

1.粉末油脂

實用油在常溫下呈液態(tài)或固態(tài)，液態(tài)為油，固態(tài)為脂。傳統(tǒng)的食用油脂，不易保存，在空氣中易氧化變質(zhì)，影響產(chǎn)品質(zhì)量，限制其使用。而采用微膠囊技術(shù)生產(chǎn)的粉末油脂可以克服上述弊病。

2.微膠囊飲料

（1）微膠囊乳制品

微膠囊乳制品主要包括以下兩種：①果味奶粉是將果汁等調(diào)味劑與奶粉進行混合調(diào)配形成微膠囊，有效地隔絕了奶粉蛋白與有機酸等物質(zhì)的直接接觸，保證果味奶粉等乳制品的質(zhì)量。②可樂奶粉將可樂飲料中的香精、膏劑和磷酸等先進行包埋，再與奶粉混合，所得可樂奶粉不結(jié)塊，沖泡后有明顯的可樂風味，且泡沫豐富、細膩、持久。

（2）微膠囊化茶飲料

利用微膠囊技術(shù)對茶葉中的敏感成分進行選擇性包埋，避免不利現(xiàn)象和反應(yīng)，最大限度地保持茶制品應(yīng)有的色澤和風味。常見的微膠囊化茶飲料有保香茶飲料（包括綠茶飲料、加香茶葉等）、澄清茶飲料、高香優(yōu)質(zhì)速溶茶。

（3）膠囊果蔬飲料

將微膠囊技術(shù)應(yīng)用于果蔬飲料中，把果蔬汁制成彩色膠囊，再加入飲料中，營養(yǎng)物質(zhì)均勻，色素穩(wěn)定，可提高飲料的感官特性。

微膠囊化添加劑

微膠囊技術(shù)應(yīng)用于添加劑行業(yè)，可顯著改善添加劑的性狀和穩(wěn)定性，主要應(yīng)用于香精、色素、甜味劑、營養(yǎng)強化劑、防腐劑和抗氧化劑等。

微膠囊技術(shù)在食品加工中其他方面的應(yīng)用

微膠囊技術(shù)在食品加工中其他方面也有很多重要的應(yīng)用，主要在于益生菌的包埋、功能成分的微膠囊化、蘑菇增長促進劑和酶工程方面。

結(jié)語

微膠囊的特殊結(jié)構(gòu)和性質(zhì)決定了微膠囊的研發(fā)和應(yīng)用具有十分廣闊的前景。但微膠囊技術(shù)起步較晚，其基礎(chǔ)研究不夠成熟，仍需深入研究和解決一些理論和實際問題。例如，精密控制形成微膠囊的平均粒徑、控制微囊表面點位的位置、細致控制微膠囊在釋藥位置的緩釋速率、使載藥微膠囊組織相容性增至最大而抗原性減至最小、開發(fā)出性價比較高的微膠囊囊壁壁材。從實驗到實際應(yīng)用，仍有一段很長的路要走，所以要克服暫時的困難，開發(fā)出有利于社會發(fā)展進步、有益于人們生活生產(chǎn)的技術(shù)，實現(xiàn)微膠囊的價值。

李超。