微胶囊技术在食品工业中应用

陈梅香

(保定学院教务处，河北 保定 071000)

1 微胶囊技术及其特殊功能

（1）微胶囊技术的定义。微胶囊技术采用天然或人工合成的高分子成膜材料，将固体、液体甚至气体的核芯物质，包覆在一种具有半透性或密封囊膜内的一种包覆技术。微胶囊的大小可以在1~1000um之间，微胶囊的结构有单核胶囊、聚核胶囊和双膜胶囊。微胶囊的特性由颗粒大小、颗粒分布、几何特性、核芯物质、缓释机制、稳定性及其他参数决定。每一方面对其应用都是至关重要的。

（2）微胶囊化之后的核芯物质改变了原来的形状和特性，微胶囊技术具有如下魔术般的微妙功能：① 除便于运输、保存外，还能简化食品生产工艺和开发出新型产品，如粉末香精就是固体饮料开发的前题。②防止某些不稳定的食品原辅料挥发、氧化、变质。③降低或掩盖食品中不良气味或苦味等。④可以调节释放。微胶囊使核芯物质以一定的速率逐渐向外释放，在食品中添加可达到风味久，功效长等目的。⑤避免了多组分添加剂在食品中并用，不相配伍组分之间相互影响的弊端，提高了同一体系的稳定性。⑥减少挥发性物质在食品加工和储存中的损失，改善食品材料的质构，提高风味物质的利用率，降低了产品成本。⑦可通过预先设计，满足不同产品要求的释放模式，使某些毒性较高的食品添加剂加入食品后缓慢释放，既达到一定效果又减小其毒性。

2 微胶囊的构成材料和选择条件

（1）微胶囊的芯材：在食品工业生产中，凡食品中的必要成分或需要添加的材料都可作为芯材。由于囊芯物质的组成具有灵活性，因此可以设计研究出不同用途的微胶囊产品。目前，食品添加剂可以为核芯物质，进行微胶囊化的有：香精香料、酸味剂、抗氧剂、防腐剂、发酵剂、色素、甜味剂、维生素、微量元素、氨基酸、调味剂、酶制剂等。随着食品新技术，新材料的开发，会有更多的材料被微胶囊化。

（2）微胶囊的壁材：微胶囊的壁材主要为天然高分子化合物、合成高分子化合物及其衍生物。在食品工业方面，可供选择的包囊壁材有纤维素类：CMC、乙基纤维素、甲基纤维素；动植物胶类：明胶、阿拉伯胶、卡拉胶、海藻酸钠、酪蛋白等；碳水化合物类：麦芽糊精、β-环糊精、糊精、淀粉、白糊精、单糖、双糖和多糖及变性淀粉；蜡、脂类：石蜡、硬脂酸、单甘脂等；其他类等。

（3）包囊壁材选择依据：一种微胶囊产品如何选择适当的包囊壁材是至关重要的，因为不同的包壁材料直接影响着微胶囊的物理、化学性质。所以在选取包囊壁材时，必须根据微胶囊产品的具体要求和核芯物质的物理性质选择适宜的壁材。①如果囊芯物质是亲油性物质，一般宜选用亲水性聚合物作壁材。反之，则宜选用非水溶性材料为壁材。②包壁材料在包覆“核芯物质”时，具有成膜性和粘着力。③包壁材料与核芯物质不起化学反应，同时考虑其渗透性、吸湿性、溶解性、乳化性等。④包壁材料一定要符合食品卫生要求，无毒、无臭。⑤材料来源广泛、易得，成本比较低廉。

3 食品工业常用的几种微胶囊化方法

微胶囊化方法大致可分为化学法、物理法和融合二者的物理化学法。具体方法有20余种，真正可用于食品工业的微胶囊方法则需符合以下条件：①能批量连续化生产。②生产成本低，能被食品工业接受。③有成套相应设备可引用，设备简单。④生产中不产生大量污染物。⑤壁材可食用，符合食品卫生法和食品添加剂标准。⑥使用微胶囊技术后确实可简化生产工艺，提高食品质量。因此，目前能在食品工业应用的方法只有几种。今后随着微胶囊技术的进步，新材料的开发引进，会有更多的方法用于食品工业。

（1）喷雾干燥法。喷雾干燥法是微胶囊技术中应用最广泛的方法。喷雾干燥法可连续生产，且批量可大可小，产量可由数公斤到数百公斤，甚至以吨计。喷雾干燥法最适于亲油性液体物料的微胶囊化，芯材的增水性越强，包埋效果越好，它的壁材是易溶于水的，所以复水后壁材立即溶解，芯材得以全部释放，它不适于缓释的要求，喷雾干燥过程很短，只有数秒钟生产，又是连续进行，产品可免于长时间受热，因而更适合许多热敏性材料。

（2）空气悬浮法(流化床法)。此法是化工、食品、制药行业中传统的干燥方法。它是在多孔板从下而上排出一定压力的热风，湿的物料悬浮在热风上，由于热风有一定的压力形成气垫，被干燥的物料始终在气垫上沸腾翻滚，使物料与热风接触充分，因此干燥速度远高于静态干燥。在这种状态下，如果处于沸腾状态的物料为芯材，从多方向不断以一定速度喷射雾化的壁材溶液，溶液包附于芯材颗粒表面，颗粒变重而下降，接近多孔筛板的出风口时，风温比上层高而水分蒸发，干燥后又上升重新与壁材雾滴接触，又下降被干燥。这样循环往复直至表面完全被壁材包裹，形成一层完整的“壳”达到包埋效果，这就形成了空气悬浮法微胶囊化技术。这种方法既适合于固体芯材，也可以使用水溶性壁材，还可以适用于各种胶类等水溶性高分子材料、也可以使用不可燃的有机溶剂溶解的非极性高分子材料。

（3）分子包埋法。此法也称为分子包接法。此法使用β-环糊精为壁材，芯材是必须有疏水端的分子。β-环糊精是由7个葡萄糖残基构成的环状分子；分子量1130，形状就象一个没有底的木桶，其桶高7.0A，外径15.3A，内径7.8A,常温下在水中溶解度为1.85g/100g.β-环糊精分子的桶腔内为疏水性，而亲水的羟基分布在“桶”壁的上下端面上，外来分子如果小则可能完全进入；如果分子大或另有亲水端，则会一端进入腔内而亲水端露在外面。芯材分子因为连接着这个“壳”而改变原有性质。它的理化性质也相应变化；又由于这种连接只依靠疏水基的亲合力不是稳定的化学键，所以它又是不稳定的，可以释放出芯材分子，但在干粉状态下，它是相当稳定的。

（4）挤压法。挤压法是一种低温微胶囊技术，与喷雾干燥法相比，可说是一种新的方法。其方法是将核芯物质分散在熔融的碳水化合物中。通过压穿台将混合物挤压入脱水剂中，包囊壁材即脱水固化包覆核芯物质，然后再将固化物取出干燥。该方法适宜食品工业中多种热敏性物质的包覆，产品的包覆效果好，储存期长。除以上这几种常见的微胶囊化方法外，在食品工业中到现在为止，比较常见的还有喷雾冷却法、喷雾冷冻法、水相分离法(也称絮凝-相分离法)、油相分离法。另外，尚有界面聚合法、原位聚合法、粉末床法等多种方法，随着技术的改进和设备的开发今后会走向实用。

4 微胶囊在食品工业中的应用

（1）微胶囊化天然色素。许多天然色素如类胡萝卜素、姜黄色素等只能溶于油脂中，因而使用严重受限。其中的β-胡萝卜素因具有维生素A活性而引起人们极大兴趣。但β-胡萝卜素对光、氧十分敏感，难溶于水，因而对其微胶囊化是必要的。天然红曲色素是我国民间传统食用色素，应用范围很广，但目前生产的红曲色素溶解性、分散性、稳定性较差，对加工食品着色不尽理想。为此，开发天然红曲色素微胶囊产品以增强其氧化稳定性，延长色素的保存期是势在必行的。

（2）微胶囊化酸味剂。近年来，随着各种方便食品的开发，酸味剂的品种也越来越丰富，添加剂技术也大有改进。如果把某些酸味剂直接添加到食品配料中，会使食品配料中某些食品成分发生劣变。为了克服这些缺点，可采用微胶囊技术，将酸味剂包埋，隔离酸味剂对敏感成分的接触，从而延长储存期。目前，胶囊化酸味剂已广泛用于固体饮料、点心粉、布丁粉及陷饼充填物中。

（3）微胶囊化香料。食品工业中最早使用微胶囊技术制备固体香料，生产的主要方法有：喷雾干燥法、挤压法、包接络合法。由于微胶囊可沿缓挥发性物质的挥发，现已相继出现许多液体香料微胶囊化产品。许多微胶囊化香料已用于口香糖、汤粉食品、膨化食品、烟草制品等食品的加工生产中。

（4）微胶囊化营养素。用某些无机盐类强化食品时，常会引起食物中香味的劣变或产生其他形式的劣变。如将硫酸亚铁添加到面粉或食品中时，它会催化氧化酸败的进行。将硫酸亚铁微胶囊化后添加即可防止与氧的接触，又掩蔽其不良味道，提高了质量。通过微胶囊化来克服某些维生素及氨基酸的不良气味，如维生素C遇潮易氧化，则可将其细粉分散在乙基纤维素的异丙醇溶液中，经喷雾干燥后的乙基纤维素包埋的维生素C胶囊，该制品在储存期内质量较稳定。

（5）微胶囊化食品防腐剂。此类产品更加体现了微胶囊的缓释特点。它能在食品中缓慢释放且相应地减少添加量，保证了消费者的食用安全。目前有两种类型，一是微胶囊化的低醇类杀菌防腐剂，是将乙醇制成胶囊化粉末制品，在应用中利用其在密封的包装容器中缓慢气化放出的乙醇蒸气来达到杀菌防腐目的；另一类是对现有食品防腐剂进行包埋，利用其在食品中缓慢释放的特点，而制成长效制剂，达到减少添加量的目的。

（6）微胶囊化双歧杆菌。双歧杆菌是人体肠道中的有益菌。但双歧杆菌不耐氧、不耐酸、活性保持较为困难，限制了双歧杆菌制剂的制备，可用肠溶性的壁材将双歧杆菌微胶囊化，避免双歧杆菌受到胃酸的破坏，达到肠道定位释放的目的。

5 微胶囊技术在食品工业中的应用前景及展望

当前在食品工业中应用最广的微胶囊技术是喷雾干燥法，应用领域主要是粉末香精、香料、粉末油脂，今后它们仍然占主导地位。借用医药工业中的经验与技术，对食品中的营养素、添加物进行微胶囊化加工，一方面提高了这些成分耐储、耐加工性能，另一方面免除了它们给食品带来的苦味、异味、颜色等不利因素，还能使某些肠道吸收的成分顺利通过胃释放，使某些不耐胃酸的活性菌或酶类在胃中保存其活性，顺利进入肠道发挥作用，利用微胶囊技术拓宽了食品添加剂的应用范围，给人们带来新的品味，给人们的健康带来福音。

综上所述，微胶囊技术在食品工业中的应用，随着人民生活不断提高，保健食品、疗效食品、方便食品、微波食品的发展，其应用前景十分广阔，将会大大促进食品工业的发展。

[1]刘斌.天然食用香料的微胶囊化[J].食品研究与开发,2002,23(3):3～4.

[2]徐冬梅.微胶囊的功能及应用[J].精细石油化工,2003，（6）:55.