嚴(yán)花，梁進(jìn)

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食品微膠囊技術(shù)及其在茶葉深加工領(lǐng)域應(yīng)用概述

嚴(yán)花，梁進(jìn)

（安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶與食品科技學(xué)院，安徽合肥 230036）

食品微膠囊技術(shù)通常采用自組裝法和離子凝膠法等獲得，目前該技術(shù)已被應(yīng)用于食品及藥物等領(lǐng)域。本文概述食品微膠囊的主要制備方法，并對(duì)食品微膠囊在茶葉深加工領(lǐng)域中的應(yīng)用、存在的問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)做了展望，以期為更合理、更科學(xué)地利用微膠囊技術(shù)開發(fā)含茶食品提供參考。

微膠囊；茶葉深加工；應(yīng)用

近年來(lái)，微膠囊技術(shù)在食品領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛。微膠囊化被定義為在微型密封膠囊中，封裝固體、液體或氣態(tài)材料的技術(shù)，它在特定條件下可以控制其內(nèi)容物釋放速率[1]，其封裝目的主要是保護(hù)芯材，避免不利環(huán)境條件的破壞，比如保護(hù)芯材免受光、水分、pH和氧等不利因素的影響，從而有助于提高產(chǎn)品保質(zhì)期，并促進(jìn)包封物的可控釋放。微膠囊工藝被用于食品工業(yè)，如食品成分香精香料、酸化劑、調(diào)味劑、甜味劑、著色劑、脂質(zhì)、維生素和礦物質(zhì)以及酶和微生物等不同產(chǎn)品成分的封裝。目前，食品微膠囊已經(jīng)被應(yīng)用于調(diào)味品、農(nóng)業(yè)和生物技術(shù)以及化妝品等領(lǐng)域[2]。利用微膠囊技術(shù)使食品添加劑的應(yīng)用也更為安全方便，同時(shí)，也能使食品加工以及新產(chǎn)品開發(fā)更為便捷，從而在產(chǎn)品色、香、味、形和營(yíng)養(yǎng)保健及安全等方面提升其質(zhì)量。

茶葉是一種廣受大眾歡迎的天然健康飲料，含有多種生物活性化合物，如茶多酚、咖啡因、茶色素、茶多糖、茶皂苷和茶氨酸等功能成分。茶葉具有相對(duì)較強(qiáng)的藥效和治療價(jià)值，顯示出抗衰老，抗氧化，減肥，抗抑郁等生物功效[3]。然而，在溫度、氧濃度和pH相對(duì)較高的條件下，茶葉中的一些功效成分容易被氧化。因此，在茶葉深加工領(lǐng)域中，通常利用食品微膠囊技術(shù)用于有效防止降解。利用微膠囊技術(shù)還可將茶葉中功效成分進(jìn)行有選擇的包埋，并獲得高品質(zhì)的微膠囊化茶粉，避免茶飲料在萃取、滅菌和貯藏過(guò)程中不利反應(yīng)的發(fā)生，以最大限度保持茶飲料應(yīng)有的色澤和風(fēng)味，進(jìn)而提高其營(yíng)養(yǎng)與保健功效。本文在介紹食品微膠囊制備方法的基礎(chǔ)上，主要概述微膠囊技術(shù)在茶葉深加工領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀與開發(fā)前景，以期為利用微膠囊技術(shù)開發(fā)含茶食品與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究提供參考。

1 微膠囊技術(shù)及其特點(diǎn)

微膠囊技術(shù)是指在微型密封膠囊中，封裝固體、液體、或氣態(tài)材料的技術(shù)，它在特定條件下可以控制其內(nèi)容物釋放速率，包封的過(guò)程即為微膠囊化工藝過(guò)程，所形成的粒子稱為微膠囊[4]。微膠囊的粒子大小，因制備工藝及用途不同而不同，一般微膠囊囊壁厚度在0.1～200μm之間，而粒徑更小的納米微膠囊其粒徑甚至可達(dá)到1 nm～1000 nm。

1.1 食品微膠囊常用的壁材

被封裝的材料可以是純材料或混合物，其也被稱為載荷材料、芯材料、活性物質(zhì)、填充物、內(nèi)相或有效載荷。另一方面，封裝材料稱為涂料、壁材、膠囊、膜、載體或殼，其可以是糖、樹膠、蛋白質(zhì)、天然或改性多糖、脂質(zhì)和合成的聚合物。在食品微膠囊中常用的包囊壁材有：（1）纖維素類如甲基纖維素、乙基纖維素；（2）動(dòng)植物膠類有卡拉膠、阿拉伯膠、海藻酸鈉、絡(luò)蛋白、明膠等；（3）碳水化合物類有麥芽糊精、β-環(huán)糊精、糊精、淀粉、白糊精、單糖、雙糖和多糖、變性淀粉；（4）蠟脂類有石蠟、硬脂酸等；（5）其他類如聚丙烯、聚乙烯醇以及聚乙二醇等。芯材的性質(zhì)是選擇包囊壁材的主要依據(jù)，一般水溶性芯材則多選油溶性包囊材料，而油溶性芯材需選水溶性包囊材料。此外，包囊材料還要考慮的因素是包囊壁材本身的性質(zhì)，如可聚合性、粘度、電性能、穩(wěn)定性、溶解性、成膜性、吸濕性及滲透性等。

1.2 食品微膠囊主要制備方法及其特點(diǎn)

目前，微膠囊制備方法主要包括物理法、物理化學(xué)法以及化學(xué)法。（1）在20世紀(jì)50年代后期，噴霧干燥封裝被應(yīng)用于食品工業(yè)中。噴霧干燥是典型的物理法制備微膠囊。該法是先制備乳化分散相，即把芯材分散在已液化的壁囊材中混合形成溶液，再加入乳化劑，熱分散體系經(jīng)均質(zhì)成水包油型乳狀液，最后進(jìn)行噴霧干燥獲得微膠囊。因?yàn)閲婌F干燥具有經(jīng)濟(jì)、靈活、連續(xù)操作、生產(chǎn)顆粒質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)，所以它是在食品工業(yè)中最廣泛應(yīng)用的微膠囊化技術(shù)，用于穩(wěn)定食品添加劑和食品風(fēng)味。此外還有一些物理方法如超臨界流體法、超聲波法、擠壓法、離心懸浮分離法、離心擠壓法等[5]。（2）物理化學(xué)法主要有乳化-溶劑去除方法、離子凝膠、酸性沉淀、復(fù)合凝聚以及脂質(zhì)體法等。該方法包括將活性化合物溶解或分散在熔融的壁材中。這些方法基于乳液的內(nèi)相蒸發(fā)或提取促進(jìn)聚合物涂層的沉淀，首先溶解成這一相，之后呈顆粒狀。并將芯材包裹形成微膠囊，其中最具代表性的是凝聚相分離技術(shù)。（3）化學(xué)法制備微膠囊是建立在化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)上的，主要是通過(guò)利用單體小分子發(fā)生聚合反應(yīng)生成高分子成膜材料并將芯材包埋。許多合成高分子的聚合反應(yīng)都可用于微膠囊制備，常用的化學(xué)方法可分為界面聚合法、輻射包囊法、分子包囊法以及原位聚合法等。在諸多制備微膠囊方法中，比較適合于食品微膠囊制備的方法主要是單凝聚法和干燥浴法。微膠囊是由芯材與壁材構(gòu)成的一個(gè)具有特定功能的多功能材料。由于微膠囊能盡可能的保護(hù)芯材不被環(huán)境條件影響，避免味道、顏色和氣味干擾，降低毒性和揮發(fā)性，具有控制釋放、緩慢釋放以及良好的靶向性等性能，因而在茶及食品加工行業(yè)中有著廣闊的應(yīng)用前景。

2 食品微膠囊技術(shù)在茶葉深加工中的應(yīng)用

2.1 茶多酚的微膠囊

茶多酚是茶葉中主要成分之一，是決定茶葉主要功效、口感、香氣和色澤等品質(zhì)的主要因素，占茶葉干物質(zhì)重量的18%～36%。茶多酚的主要成分是黃烷醇，黃烷醇的主要成分是兒茶素。兒茶素類物質(zhì)包括以下幾類物質(zhì)：兒茶素（C）、表兒茶素（EC）、表沒(méi)食子兒茶素（EGC）、表兒茶素沒(méi)食子酸酯（ECG）、表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯（EGCG）和沒(méi)食子兒茶素（GC））[6]。而且茶多酚具有較強(qiáng)的藥效和治療價(jià)值，具有抗衰老，抗氧化，降低血糖血脂，防治心腦血管病，預(yù)防動(dòng)脈硬化，調(diào)節(jié)膽固醇代謝,抗輻射，抗菌消炎，減肥，抗抑郁等生物活性。然而，兒茶素在溶液中高度不穩(wěn)定，并且通過(guò)氧化過(guò)程易被降解[6]。在現(xiàn)有的諸多文獻(xiàn)已有介紹解決這一問(wèn)題的方法。有研究是利用殼聚糖的衍生物包裹茶多酚，通過(guò)離子凝膠作用，制成納米級(jí)的微膠囊，同時(shí)具有很好的緩釋效果[7]。還有用Zn與殼聚糖結(jié)合運(yùn)載茶多酚，通過(guò)離子凝膠制成納米級(jí)的微膠囊，對(duì)于茶多酚的包封率可達(dá)到97.33%，具有緩釋的效果[8]。也有文章用三聚磷酸鈉與殼聚糖聯(lián)合作用，通過(guò)離子凝膠作用，包裹兒茶素（C）、表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯（EGCG），制成納米級(jí)的微膠囊，有一定的緩釋效果[9-12]。也有研究用聚谷氨酸與殼聚糖包裹兒茶素，制成納米級(jí)的微膠囊，有明顯的緩釋效果。也有用生物活性肽，酪蛋白磷酸肽，殼聚糖，來(lái)包裹EGCG，制成納米級(jí)的微膠囊，能很好的吸收以提高生物利用率[13]。殼聚糖、聚天冬氨酸，包裹EGCG，制成納米級(jí)的微膠囊，用來(lái)提高EGCG的生物利用率[14]。

2.2 紅茶色素的微膠囊

紅茶色素是茶葉的提取物，約占其30%~50%，成分為多酚類及其衍生物的混合物，含有大量有活性的羥基。一般由紅茶中提取而得，主要是由茶黃素類與茶紅素類兩大類組成。茶黃素與茶紅素主要是兒茶素的氧化產(chǎn)物，由于在氧化過(guò)程中還保留較多的羥基，并增加了羧基、苯駢卓酚酮等功能性基團(tuán)，所以還有很強(qiáng)的抗氧化功效及清除自由基功能，因此具有一定的藥理作用，甚至所具有的藥理作用比兒茶素還強(qiáng)。然而，茶色素易溶于水、易氧化，導(dǎo)致茶色素在體內(nèi)的吸收率低，通過(guò)新陳代新后，在血液里的量極低。因此，目前提高茶色素的生物利用率是有著深遠(yuǎn)影響且非常重要。有文獻(xiàn)報(bào)道可以通過(guò)載體包埋茶色素，來(lái)控制茶色素釋放的時(shí)間，增加茶色素在體內(nèi)的停留時(shí)間，以提高茶色素的生物利用率。錢穎[15]報(bào)道表明用殼聚糖和海藻酸鈉作為壁材包裹茶色素，在模擬胃腸液的實(shí)驗(yàn)中顯示對(duì)茶色素有明顯的緩釋效果。

2.3 山茶油的微膠囊

茶油是從山茶科油茶樹的種子里提取所得，是我國(guó)特有新型的優(yōu)質(zhì)食用油脂，其營(yíng)養(yǎng)豐富，營(yíng)養(yǎng)組分合理，含有多種脂肪酸，且含有必需脂肪酸-亞油酸。與目前世界上公認(rèn)的最好的木本植物油——橄欖油極其相似，被譽(yù)為“東方的橄欖油”。茶油中的亞油酸具有降低膽固醇、降血脂、預(yù)防和改善動(dòng)脈硬化癥、抗氧化及調(diào)節(jié)免疫功能、護(hù)肝等功能。同時(shí)茶油中又含有豐富的維生素和胡蘿卜素，還含有角鯊烯成分。因此，某種程度上它的營(yíng)養(yǎng)功能超過(guò)了橄欖油。現(xiàn)在，我國(guó)的茶油加工產(chǎn)業(yè)還是以粗油加工生產(chǎn)為主，隨著對(duì)茶油的品質(zhì)營(yíng)養(yǎng)功能性的逐步加深了解，粗加工不能起到充分利用茶油的效果，所以對(duì)茶油進(jìn)行深加工是非常重要的。范方宇等[16]利用微膠囊技術(shù)分別通過(guò)使用麥芽糊精、大豆分離蛋白為壁材，通過(guò)噴霧干燥法制備茶油微膠囊。王承南等[17]使用阿拉伯膠和明膠為壁材，利用凝聚法，生產(chǎn)茶油微膠囊。鐘海雁等[8]使用明膠、酪朊酸鈉和麥芽糊精作為壁材，制成乳化液進(jìn)行噴霧干燥。微膠囊化的茶油可以增加茶油的分散性、穩(wěn)定性，可在常溫下儲(chǔ)存8個(gè)月左右。

2.4 茶葉香氣成分的微膠囊

香氣是決定茶葉品質(zhì)的重要因素之一。已有研究表明：茶葉中含有醇、醛、酮、醋、酸、氮、氧雜化合物等在內(nèi)的十余個(gè)大類的化合物，有700多種香氣成分的物質(zhì)。但鮮葉中僅含有80多種香氣成分物質(zhì)，其他的香氣成分都是經(jīng)過(guò)不同的加工過(guò)程得到的。茶葉中的香氣物質(zhì)極易揮發(fā)，所以減少茶葉中的香氣物質(zhì)的揮發(fā)、釋放，使其在需要時(shí)緩慢釋放，是非常重要的。已有文章表明：可以對(duì)茶葉的香氣物質(zhì)進(jìn)行微膠囊化，來(lái)避免香氣物質(zhì)的揮發(fā)釋放。陳婷等[19]使用β-環(huán)糊精與魔芋膠做為壁材，對(duì)普洱茶的香氣成分物質(zhì)進(jìn)行微膠囊化。

2.5 酥油茶的微膠囊

酥油茶是中國(guó)藏族人民喜愛已久的傳統(tǒng)飲品，是藏區(qū)的特色飲品。酥油茶味道極其鮮美，營(yíng)養(yǎng)極其豐富，含有18種脂肪酸，其中亞油酸含量高達(dá)5.2%。由于亞油酸的含量比較高，所以酥油茶可以起到降低膽固醇、降血脂，防止中風(fēng)的功效。但是酥油茶加工工藝還比較原始，其中水分含量在10～15%間，所以極易氧化腐敗，保質(zhì)期比較短。已有研究表明，可以利用微膠囊化技術(shù)來(lái)避免傳統(tǒng)加工方法帶來(lái)的問(wèn)題，以延長(zhǎng)被氧化的時(shí)間。陸曉濱等[20]使用β-環(huán)狀糊精和明膠做為壁材，利用噴霧干燥法制取微膠囊化的酥油茶。

2.6 茶飲料的微膠囊

21世紀(jì)茶飲料將在飲料市場(chǎng)中占有重要位置。近年來(lái)，茶飲料具有健康、天然、快捷、方便等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到消費(fèi)者青睞。茶飲料在全球的產(chǎn)量正在不斷攀升。但是在生產(chǎn)茶飲料過(guò)程中會(huì)有渾濁沉淀產(chǎn)生、湯色褐變和香氣惡化三大技術(shù)難點(diǎn)。其中茶乳酪的生成是最關(guān)鍵的問(wèn)題。寧?kù)o[21]等人介紹可以用β-環(huán)狀糊精來(lái)包埋茶葉提取物，以有效減小茶飲料加工中渾濁沉淀的產(chǎn)生。

3 存在的問(wèn)題及發(fā)展前景

近年來(lái)的相關(guān)文獻(xiàn)顯示，利用食品微膠囊技術(shù)包埋茶多酚、茶色素、茶油、茶葉中的香氣等，來(lái)代替游離化合物，可以提高生物活性物質(zhì)在體內(nèi)、體外的穩(wěn)定性和生物利用度。在食品微膠囊化這一領(lǐng)域中，進(jìn)度應(yīng)加快，因?yàn)槭褂锰烊欢喾宇惢衔?，不僅作為食品添加劑或營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑，也可作為活性化妝品或藥物。但是因?yàn)槿匀粵](méi)有直接關(guān)于茶葉中大部分生物活性物質(zhì)如多酚類等在促進(jìn)人類健康，預(yù)防和治療人類疾病的證據(jù)，這限制了其潛在的市場(chǎng)應(yīng)用[22]。另外，作為食品級(jí)的產(chǎn)品，分離提取的高成本也是制約其產(chǎn)業(yè)化的一個(gè)重要因素。

茶葉中生物活性物質(zhì)的封裝的未來(lái)研究，可能集中在營(yíng)養(yǎng)物有效遞送方面和共同封裝方法的潛在應(yīng)用方面，即可能包封兩種或更多生物活性成分構(gòu)成具有協(xié)同效應(yīng)的組合?？梢灶A(yù)見的是，在未來(lái)的十年，隨著對(duì)茶葉健康的益處深刻的理解，改進(jìn)制造技術(shù)，對(duì)穩(wěn)定性差的營(yíng)養(yǎng)制品制定新的策略，發(fā)展新穎的方法如定點(diǎn)運(yùn)輸載體，用于包封生物活性物質(zhì)將在增加功能性食品甚至藥品的效果方面起到一個(gè)重要的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

食品微膠囊技術(shù)是食品深加工高新技術(shù)中的重要交叉性學(xué)科。食品微膠囊化技術(shù)更是茶葉深加工中提高茶葉綜合利用率的重要手段。盡管目前在食品微膠囊的制備方面取得了一些研究成果，但仍有許多問(wèn)題還需進(jìn)一步研究和探索。食品微膠囊技術(shù)的發(fā)展將會(huì)朝著粒徑更小、穩(wěn)定性更好，膠囊的分散性更好、選擇性更好等方面的趨勢(shì)前進(jìn)。隨著人們研究和認(rèn)識(shí)的不斷加深，食品微膠囊化技術(shù)將被廣泛應(yīng)用到茶葉深加工領(lǐng)域，為其提供更廣闊的發(fā)展前景。

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(責(zé)任編輯：蔣文倩)

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1006-5768（2017）04-168-004

2017-08-30

梁進(jìn) (1979-)，男，副教授，博士，研究方向?yàn)楹柚破芳庸づc綜合利用研究。E-mail：liangjin@ahau.edu.cn

國(guó)家自然科學(xué)青年基金項(xiàng)目（31301448）；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)(茶葉)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-23）；安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)引進(jìn)與穩(wěn)定人才項(xiàng)目資助。