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浅析微胶囊技术在食品工业中的应用及发展

2020-04-01 953 上传者：管理员

摘要：微胶囊技术可以使功能性物质得到有效的利用，具有较高的经济价值，现已被广泛应用于医药、食品、化工等领域。基于此，本文主要介绍了微胶囊化在食品中的应用，并对微胶囊技术的功能和常用壁材进行了简单介绍，旨在促进食品工业的进一步发展。

关键词：
固体食品
应用
微胶囊技术
食品工业
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微胶囊技术是利用相应的壁材，将营养物质、油脂、添加剂等包埋起来，形成具有半透性或密封囊膜的微型胶囊结构的技术^[1]。被包埋的物料或物质称为芯材，外部包埋的天然或者合成的高分子物质称为壁材。

微胶囊技术具有多种优点，适用于液体、固体、固液混合体等，可将液体通过微胶囊粉末化，或通过微胶囊实现瞬间释放或控制释放的效果。另外，对于敏感性成分，通过微胶囊技术粉末化后，可能产生或存在的不良气味和苦味可以被降低或掩盖，使其中的生物活性成和易受到热、氧、水分等影响的成分得到保护^[2]。微胶囊技术适用范围广，多种食品都可实现微胶囊化，因此可用来开发多种食品添加剂及配料，可满足食品工业需要和消费者需求。

1、微胶囊的壁材及技术方法

微胶囊壁材不能与芯材发生反应，要在芯材上形成黏附膜，还受到产品的稳定性、渗透性、溶解性等条件的影响。微胶囊化包埋不同，需要的方法和使用的壁材也不同，主要包括两类：第一类为适用于包埋水溶性物质的壁材，第二类为适用于包埋油溶性物质的壁材。

目前，常用的第一类壁材有蛋白质类、碳水化合物类等，其中最常用、报道最多的微胶囊壁材是蛋白质类壁材。蛋白质类微胶囊壁材有大豆分离蛋白、明胶及明胶衍生物和酪蛋白等，此类壁材主要成分是蛋白质，是营养物质的同时也是良好的乳化剂，很容易形成弹性界面膜^[3-4]。碳水化合物类壁材常用的有麦芽糊精、阿拉伯胶、环糊精、蔗糖等。

此外，微胶囊技术常用的壁材还有变性淀粉、琼脂、玉米糖浆、蜡质、卵磷脂以及脂质体等物质，其中变性淀粉、琼脂、玉米糖浆等适用于包埋油溶性物质，卵磷脂、蜡质等常常作为包埋水溶性物质的壁材。在实际的应用中，为了制备乳状液阶段能获得良好的乳化效果，以及最终产品具有较高的包埋率，往往一种壁材的效果不理想，因此一般选择几种微胶囊壁材复配后使用。微胶囊化包埋方法包括化学法、物理法以及两者的结合，具体方法有20余种，包括乳化法、挤压法、凝聚法、喷雾干燥法等，对于不同种类的食品需要采用特定的方法。

2、微胶囊技术在食品工业中的应用

由于具有可实现食品功能形成分的保护、延长食品保质期、掩盖及降低不良气味等多种优势，微胶囊技术已经广泛应用于食品工业的多个领域，包括香精、香料，营养物质、酶、添加剂等一系列的产品中。微胶囊技术不仅提高了这些物质在人体中的利用率，而且也提高了食品的营养价值和经济价值。

2.1 油脂的微胶囊化

油脂微胶囊化是将液体油脂转化为固体食品一种技术。食用油脂是人们日常饮食的重要组成部分，但油脂特别是一些含不饱和脂肪酸较多的特种油脂容易受到光照、氧气、水分的影响而发生变质，变质后的油脂会产生哈喇味等不良风味，影响油脂的感官品质和销售价值。当人体食用变质后的油脂后，会导致机体的氧化，引发人体衰老，激发癌症的产生。

另外，油脂的流动性差，给调料和汤料在包装和食用、运输会受到影响。油脂微胶囊化后制成散落性优良的细粒或细粉状产品；既不像液态油那样油腻，又不像塑性脂肪那样外形或质构会因环境温度的变化而改变；并且被微胶囊化的油脂，氧化稳定性明显优于未微胶囊化的油脂。因此微胶囊粉末油脂在食品工业中的应用日益广泛^[5-6]。

2.2 香料的微胶囊化

香精香料容易受到温度、湿度的影响，且易挥发，可与其他物质或成分发生反应等，易在储藏和运输过程中发生损失。将香精香料微胶囊化技术可以很好地避免香精香料损失，提高香精香料的加工性和稳定性^[7]。香精香料微囊化可应用于食品工业的多个领域，包括生产糖果时，加入经微胶囊壁材β-环糊精包埋的薄荷油，避免或降低加工过程中薄荷油的挥发和损失；口香糖中加入微胶囊化的风味物，食用时与唾液接触或咀嚼，即刻释放香味，使得口味更浓厚更长久等。也可利用β-环状糊精分子包接法微囊技术掩蔽一些不良风味，如大蒜强烈的辛辣味。

2.3 营养成分的微胶囊化

食品中的氨基酸、维生素等多种营养成分往往对外界环境较为敏感，易发生氧化损失。其中，维生素是一类重要营养强化剂，受到外界环境影响后会产生不良气味、降低营养价值等缺点，因而常将维生素制成微胶囊保存和使用，其中微胶囊化维生素C研究最为广泛。张炳等^[8]用不同包埋材料制备维生素A微胶囊制剂，并对其稳定性进行研究，结果表明高分子材料明胶最适合作为包埋剂用于维生素A微胶囊制剂制备，乳化效果好、成品稳定定好。

孙欣等^[9]以大豆分离蛋白和壳聚糖为壁材，通过复凝聚法制备维生素E微胶囊，并对成品微胶囊进行了稳定性研究。结果表明，与游离维生素E相比，微囊化后，维生素E对于温度、光照及湿度的敏感性降低，稳定性大大提高。经过微胶囊化的各种维生素、脂肪酸等营养素可以添加到奶粉中制得营养强化的婴幼儿奶粉中，为婴幼儿的生长发育提供必需的营养。

2.4 酶和微生物的微胶囊化

酶是食品工业中常用的一种高效催化剂，专一性强，但需要非常温和的反应条件，易受到外界温度、金属离子的影响，导致催化作用降低。酶和微生物的微胶囊化可使其稳定性提高，实现缓释。作为天然防腐剂的溶菌酶，在食品中应用很广泛，但溶菌酶易与奶酪中酪蛋白发生反应和结合使杀菌作用和防腐效果大打折扣；采用脂质体包埋后，可以阻断这种反应和结合，使溶菌酶针对微生物发挥高效的靶向作用，从而极大地提高杀菌和防腐功效。

2.5 常用添加剂的微胶囊化

食品工业中常用的防腐剂有苯甲酸及其钠盐、山梨酸及其钾盐、对羟基苯甲酸乙酯等，将防腐剂添加到食品中可延长食品的货架期，对于食品的保存特别重要。但是防腐剂在使用前都会经过严格的毒理学实验验证，虽然如此如果大量使用或超量使用依然会有毒性或对人体不利。通过采用微胶囊技术，将防腐剂包埋后，可以有效减少防腐剂的毒副作用，并实现缓释，提高防腐效果和延长防腐时间，延长食品的货架期。

章斌等^[10]研究了β-环糊精和阿拉伯胶作为复合壁材对苯甲酸钠的包埋效果，最终通过工艺优化和筛选得到了较好的复合壁材配比和乳化条件。作为防腐剂使用的山梨酸，也可经过微胶囊化，获得较好的缓释效果，以达到长期的防腐杀菌效果，延长食品的保存期限。

食品工业中生产糕点、糖果、蜜饯等都要用到甜味剂。这类添加剂受到湿度、温度等的影响较大，湿度、温度等外界条件变化时，会引起甜味剂加工性质、甜度、溶解度的变化，进而影响加工食品的加工性质和感官品质。将甜味剂微胶囊化后可使其吸湿性大为降低，同时微胶囊的缓释作用能使甜味持久。国外著名的箭牌口香糖中的甜味剂就是用硬化油包覆的微胶囊，有贮存稳定、释放温度提高、释放时间延长等优点。

食品工业常用的添加剂酸味剂是某些食品加工获得良好风味的重要物品，但酸味剂在使用时直接添加到食品中，由于其成酸性的特点，会影响食品整个体系的pH值，导致食品氧化变质加速进行。对酸味剂采用微胶囊技术，可将酸味剂包埋起来，减少酸味剂与食品的直接接触，避免氧化变质的发生，并能通过微胶囊化酸味剂控制其缓慢释放，以增进风味。

3、结语

微胶囊技术是21世纪重点研究开发的高新技术之一，是一项用途广泛而又发展迅速的新技术。由于微胶囊技术的各种优点，可以广泛地应用到医药、食品、化工等领域，不仅可以有效利用功能性物质，而且具有较高的经济价值。但是也带来了许多理论和实际问题需要更进一步深入探讨并逐步解决。通过对微胶囊技术研究的不断深入，技术的不断成熟，微胶囊技术将提供给食品业同仁们更多的想象力，更强的控制力和更灵活的手段，从而不断创造出新食品以满足人们对风味和营养的更高要求。

参考文献：

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