本文作者：費國琴 李曉暉 寧喜斌 王允紹 陳嬋娟 張祁 單位：上海海洋大學

微膠囊技術在食品配料中的運用

１．１天然香精香料傳統香精香料由于易揮發、濕熱敏感、相互反應的活性等，易導致其在加工和儲存過程中揮發損失和香型改變，微膠囊技術可以很好地保護這些物質，提高其穩定性和加工性。如今薄荷油、蒜油、姜油、蔥油、花椒油、茴香油等天然香料已有微膠囊產品。據報道香精香料制成納米微膠囊，其性能更具獨特性［３］。許多微膠囊化香精香料已用于焙烤食品、膨化食品、湯粉食品、茶飲料、口香糖等食品的加工生產。１．２天然色素一些天然色素在應用中存在溶解性和穩定性差的問題，微膠囊化后可以改善這類特性。楊玉峰等［４］采用β－環糊精及其衍生物對姜黃色素進行微膠囊化，所得微膠囊化姜黃色素水溶性大大提高，且對熱、酸、光、維生素Ｃ及山梨酸鉀等的穩定性也有一定的改善。孫傳慶等［５］研究了噴霧干燥法制備微膠囊番茄紅素粉末的工藝，以質量比為１∶１阿拉伯膠和糊精為壁材，高壓均質法微膠囊化，有效地提高了天然番茄紅素的產率。段紅蓮［６］以桑椹紅色素作為微膠囊的芯材，海藻酸鈉作為壁材，用銳孔法制作桑椹紅色素的微膠囊，制得的微膠囊包埋率高達９０％，而且經微膠囊化后，其穩定性有顯著提高。此外，β－胡蘿卜素、玉米色素、茶綠色素、花青素等多種色素的微膠囊化也均有相關研究。１．３酸味劑近年來，隨著各種方便食品的開發，酸味劑的品種也越來越豐富。如果把某些酸味劑直接添加到食品配料中，會使配料中某些敏感成分發生劣變，如許多酸味劑會與食品配料中的果膠、蛋白質、淀粉、色素等成分作用而影響食品品質，此外，酸味劑還會促進食品氧化、改變配料系統的ｐＨ值等。為了克服這些缺點，可采用微膠囊技術，將酸味劑包埋，延長酸味劑對敏感成分的接觸，而延長儲存期。另一方面，通過對酸味劑的部分包埋，可以在飲用時感覺爽口，而實際ｐＨ可達到酸性食品的標準，從而少加防腐劑。目前，微膠囊化檸檬酸、乳酸、蘋果酸、抗壞血酸等產品已商品化，廣泛應用在固體飲料、點心粉、布丁粉及肉類加工中。１．４甜味劑許多人造甜味劑如阿斯巴甜在食品工業中的應用十分廣泛，與風味物質相似，其對濕、熱敏感，易與其它物質反應，而微膠囊技術能夠很好地保護這些物質。在Ｚｉｂｅｌｌ等人的專利中，敘述了將阿斯巴甜和一種膠凝劑（如ＨＰＭＣ）混合，用水濕潤去塵，干燥后研碎過篩，使之成為最大粒徑小于０．４３ｍｍ的微膠囊，該方法較噴霧干燥法和流化床法等更為經濟。１．５膨松劑碳酸氫鈉等碳酸鹽類在復合膨松劑的生產中作為堿劑與酸性物質發生中和反應或復分解反應而產生ＣＯ２氣體，但兩者在貯藏過程中容易因吸濕而過早接觸反應，使膨松效率降低或失效。利用微膠囊技術也可將膨松劑進行包埋，如采用在室溫下呈固態而在一定溫度可以融化的脂肪，如氫化植物油、單甘酯等包裹碳酸氫鈉，則可以避免其在焙烤之前和其他成分相互作用而失效，而只在高溫焙烤過程中釋放，從而賦予焙烤制品蓬松的體積和松脆的質構。微膠囊化膨松劑還可有效地控制氣體產生速度，林家蓮等［７］用淀粉和固體奶油并且加入適當的乳化劑—吐溫－２０采用復相乳化法對Ｃａ（Ｈ２Ｐ０４）•２Ｈ２Ｏ進行包埋，并在饅頭中應用，試驗發現可改善膨松劑的產氣性能，效果良好。１．６防腐劑食品中防腐劑的過量攝入對人體健康不利，因此人們研制開發出防腐劑微膠囊，對現有食品防腐劑進行包埋，利用其在食品中緩慢釋放的特點而制成長效制劑，達到減少添加量的目的。這類微膠囊化產品主要有山梨酸、苯甲酸、乳酸、肉桂醛、山蒼子油等。此外，目前也出現另一類微膠囊化的低醇類殺菌防腐劑，是將乙醇制成微膠囊粉末制品，應用于食品、水果的包裝袋中，緩慢氣化放出的乙醇蒸氣起到殺菌的目的。１．７抗氧化劑從２０世紀７０年代開始有研究者進行抗氧化劑微膠囊的探索，由于該技術具有很高的經濟價值，多數研究結果已申請了專利。如黃酮類、酚類等天然抗氧化劑的微膠囊化技術在國內外也已有不少報道。而食品工業中普遍使用的人工抗氧化劑如ＢＨＡ（丁基羥基茴香醚）和ＢＨＴ（２，６－二叔丁基對甲酚）等因其耐熱性較差，給加工和保藏帶來了困難，而將其進行微膠囊包埋，不僅可提高其耐熱性，而且也減少了在食品中的添加量，從而進一步提高食品穩定性和安全性并延長食品貯存期。例如，陳梅香等［８］用分子包埋法對ＢＨＴ進行微膠囊化，對阻止或減緩油脂的氧化，ＢＨＴ微膠囊化產品的效果顯著，且ＢＨＴ用量明顯降低。據資料報道，對抗氧化劑進行微膠囊化主要應用３種方法：噴霧干燥、分子包埋法和銳孔法。１．８粉末油脂油脂是人們日常生活和食品加工的重要物質，但油脂易氧化變質，氧化后的油脂會產生不良風味，并引起機體的氧化，從而引發癌癥和人體衰老；另外，油脂的流動性差，給調料和湯料在包裝和食用時帶來很大的不便。經微膠囊化處理后，可將油脂制成粉末，克服了油脂本身的缺點，使其成為性質穩定、取用方便、流動性好且營養價值高的優質原料。張海玲等［９］制備了微膠囊型低脂植物奶油粉，油脂包埋率達到了９３．６８％，加水復原后的乳濁液性質穩定，且具有良好的攪打性能。李春莉等［１０］應用變性淀粉和阿拉伯膠復配作為乳化劑，應用噴霧干燥方法制備了耐酸型微膠囊粉末油脂，油脂包埋率達到９７．５％，該粉末油脂耐酸性能優越，且其復原乳狀液乳化穩定性好，可以滿足在酸性飲料中的應用。此外，也可將粉末油脂代替脂肪油用于烘焙食物的加工。近年來，微膠囊包埋技術在高附加值油脂產品制備領域中的研究十分活躍，如核桃油、獼猴桃籽油、油茶籽油、葵花籽油、葡萄籽油、花生油、亞麻油、蘇子油、榛仁油、松籽油等微膠囊化都有相關報道，固體油脂因其優良的特性而開發前景廣闊。

微膠囊技術在營養強化劑中的應用

隨著公眾對營養和健康的要求日益提高，各種類型的營養強化食品不斷涌現，但是強化劑往往具有本身色、香、味欠佳以及化學性質不穩定的缺陷，如魚肝油有腥味，維生素Ｃ酸味較強，硫酸亞鐵有鐵澀味，因此部分營養強化食品的綜合品質難以令人滿意。而微膠囊技術應用于營養強化食品生產中，可以有效解決存在的不足，使食品獲得良好感官性狀并避免外界環境中水分、氧氣和陽光等對營養強化劑的影響，還可控制營養強化劑的釋放速率，達到定向釋放的效果。此外，保證營養強化劑混合均勻度并防止營養素之間及其和食品配料之間的相互作用。目前微膠囊技術被廣泛應用的功能性食品主要包括嬰幼兒食品、孕婦營養強化食品、軍用強化食品。２．１活性肽和功能性蛋白Ｃｈａｎｇ于１９５７年首次報道了生物活性物質的微囊化研究。如今活性肽和功能性蛋白作為保健食品備受青睞，然而這些蛋白類物質通常半衰期短，生物活性強，不能耐受胃酸以及胃腸道內酶的降解作用等，其口服利用率極低，而通過微膠囊技術可以改善以上不足，達到性能穩定的目的。金鋒［１１］采用噴霧干燥法制備免疫球蛋白微膠囊，當出風溫度在８０℃時，包埋率可達到７０％左右。楊柳等［１２］采用流化床空氣懸浮法對牛初乳免疫球蛋白進行了微膠囊化，在最佳工藝條件下包埋率達到了８５％，所得產品呈圓形顆粒狀﹑流動性好，粒徑大小基本均勻，是一種較為理想的制備牛初乳免疫球蛋白微膠囊的方法。采用微膠囊技術包裹活性肽和功能性蛋白，能增強其對外界環境的抵抗力，提高到達腸道的生理活性，使其更好的發揮益生作用。２．２多不飽和脂肪酸多不飽和脂肪酸由于高不飽和度而在空氣中極易氧化，通過對不飽和脂肪酸進行微膠囊化，不僅可以防止其氧化，而且掩蓋了脂肪酸的氣味，擴大了應用范圍，其中以二十二碳六烯酸（ＤＨＡ）、二十碳五烯酸（ＥＰＡ）和花生四烯酸（ＡＲＡ）的包埋應用最多。Ｗｊｃｉｅｃｈ［１３］等采用甲基纖維素、丙基甲基纖維素和麥芽糊精經噴霧干燥所得的微膠囊魚油保留率相當高，達到９８．５％，近年也出現了一些新的壁材用于制備微膠囊，如Ａｕｇｕｓｔｉｎ等［１４］提出利用高溫下蛋白質與碳水化合物發生麥拉德產物（ＭＲＰｓ）包埋魚油，利用噴霧干燥法進行干燥，研究發現ＭＲＰｓ在油相表面形成致密的壁殼，呈現出良好的抗氧化特性。此外日本已發展一種全新的酵母微膠囊化技術，即把干酵母細胞放在由油溶性囊芯材料、酒精、水組成的溶液中浸泡、溶脹，當滲透達平衡后干燥去除酒精和水，得到干燥的油溶性微膠囊固體粉末，制備的酵母微膠囊直徑大小為５～８μｍ，由于細胞壁有很強的韌度與柔軟度，高壓鍋加壓、加熱處理或冷凍、解凍處理，囊芯物質都十分穩定，不會泄漏，加工耐性良好［１５］。２．３維生素大多數維生素自身不穩定，容易受到外界環境的影響而被氧化或分解，有些還具有令人不悅的氣味，因此將它們制成微膠囊，可以克服自身的缺點，大大提高其穩定性。如維生素Ｃ遇潮易氧化，則可將其細粉分散在乙基纖維素的異丙醇溶液中，經噴霧干燥后得乙基纖維素包埋的維生素Ｃ膠囊，制成的孕婦營養強化食品在貯存期內質量較穩定［１６］。Ｓｅｍｏ等［１７］采用酪蛋白膠術自組裝系統制作納米微膠囊包埋維生素Ｄ２，平均粒徑直徑為１５２ｎｍ，可用于嬰兒奶粉的強化。美國專利ＵＳ６４４４２２７［１８］采用改進的交聯法，即交聯過程系用輻射交聯或酶法交聯，克服加熱交聯法缺點，將不易分散的液態脂溶性維生素制成固體粉末，克服了脂溶性維生素本身的缺點，使其成為性質穩定、取用方便、流動性好的適用于向嬰幼兒食品中進行強化的優質原料。２．４礦物質以某些無機鹽類強化某些食品時，常常會引起食物中香味的改變或產生其他形式的劣變，如在面粉或焙烤制品用粉中添加鐵鹽以達到其營養強化目的，但鐵鹽卻具有改變食品色澤、產生金屬臭味及催化自身氧化等特性，但把鐵鹽制成微膠囊后，即可防止其對氧敏感成分的接觸，又可掩蔽其鐵腥味［１９］。又如硒是人體所需的微量元素，每人每日供應量為５０μｇ，但硒的攝入量過多會產生一些毒副作用（神經中毒），所以硒強化時，要保證硒混合均勻，防止攝入過多的硒而產生副作用，因此將面粉中的有機硒強化劑（硒酸酯多糖）經過微膠囊化，可達到均勻分布的目的。微膠囊碘制劑同樣具有穩定性好、成本低、使用效率高等優點，既可用于加碘鹽、碘片中，又可用于其他食品、保健品和飼料中，顯示了極好的實用性［２０］。２．５益生菌近年來含有益生菌的微生態制劑已成為開發和研究的熱點，但由于市售活性益生菌產品存在貨架期短、活菌濃度不達標，菌體被攝入人體胃腸道系統后，由于ｐＨ值環境影響造成菌體大量死亡的問題，影響益生菌加工儲存過程中的穩定性及產品效益。陳金子等［２１］以海藻酸鈉、明膠為壁材，含有降膽固醇乳酸菌Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓｃａｓｅｉ為芯材，采用Ｗ／Ｏ／Ｗ復相乳化法制備微膠囊，制備得的乳酸菌微膠囊具有較好的耐酸性和腸溶性，產率在８６．６２％左右，１０℃下儲存３０ｄ，產品中活菌數仍可達到１０８ｍＬ－１，體外膽固醇降解率可達到３６．０７％。Ｃａｐｅｌａ等［２２］用海藻酸鈉微膠囊化酸奶中的雙歧桿菌，避免了雙歧桿菌不耐氧、不耐酸、活性保持困難等問題。此外，轉谷酰胺酶引導酪蛋白凝膠作為壁材包裹益生菌Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓｐａｒａｃａｓｅｉｓｓｐ。Ｐａｒａｃａ－ｓｅｉＦ１９和ＢｉｆｉｄｏｂａｃｔｅｒｉｕｍＬａｃｔｉｓＢｂ１２，也提高了其對胃酸的耐受性［２３］。經過微膠囊化處理后的益生菌可以幫助病人防止腹瀉和便秘等，可廣泛應用于各種功能性乳制品的開發。

微膠囊技術在食品酶制劑中的運用

酶是復雜的生物大分子，它在食品體系中極易受到周圍環境的影響。微膠囊化酶可以提高其穩定性，延長保存期，還具有控制釋放的功能，此外微膠囊技術是酶固定化技術的一個分支，可實現連續化酶促生產或發酵。酶制劑微膠囊芯材以酶制劑為主體，同時，在芯材中還可加入某些金屬離子、多糖和表面活性劑等附加劑，以進一步提高酶的抗高溫、抗脫水、抗冷凍等能力，大幅提高酶穩定性。研究較多的微膠囊化酶有半乳糖醛酸酶、促干酪體系成熟的酶系以及脂肪酶等。常用的控制酶釋放的壁材有殼聚糖、乙基纖維素、海藻酸鈉、脂質體等。梁榮蓉等［２４］添加不同劑量脂質體微膠囊化中性蛋白酶加快干酪成熟，通過測定不同成熟期內干酪ｐＨ值、可溶性氮含量、質構變化等指標，并進行感官評定，綜合分析得出，在成熟期３０天內其既加快干酪成熟，又未引起其他指標不良變化。溶菌酶作為一種天然防腐劑，應用于奶酪中易與酪蛋白結合，從而降低殺菌作用；采用脂質體包埋后，不僅能阻止溶菌酶與奶酪中酪蛋白結合，且可使其定向到有腐敗微生物處，從而極大提高殺菌作用。Ｊｏｓｅ等［２５］采用脂質體將乳糖酶包埋后，克服了由于添加游離乳糖酶而對產品帶來不良風味的缺陷，使乳糖酶更好地運用于乳制品等，減少“乳糖不耐癥”的發生。葡萄糖異構酶用于果葡糖漿的生產，但該酶在溫度超過７０℃時容易變性失活，為提高其耐熱性，Ｎｏｖｏ公司將其微囊化后成功用于果葡萄糖漿生產。吳定等［２６］通過微球截留包膜法，分別制備α－葡萄糖轉苷酶、α－淀粉酶、β－淀粉酶、切枝普魯蘭酶微膠囊酶，并將４種不同微膠囊酶重組構成酶催化反應器，用于生產低聚異麥芽糖。李平等［２７］將絲素蛋白膜固定β－葡萄糖苷酶用于果汁、果酒、茶汁等食品增香，經分析發現，原有香氣物質有不同程度增加，并增有新風味物質，顯示良好增香效果。

展望

微膠囊技術已被國際上列為２１世紀重點研究開發的高新技術，作為食品加工中的一種方法，在歐美已十分普遍，但我國食品工業對該技術的應用研究起步較晚，尚處于落后位置。然而微膠囊技術發展歷史雖短，但給食品工業帶來了極大的革新和進步，許多食品方面的難題都因該技術的出現而得到解決，鑒于微膠囊技術帶來的巨大優越性，目前越來越多的科學工作者正把微膠囊技術應用于更為廣泛的領域中，但如何縮小微膠囊粒徑、提高包埋率、延長儲存期、控制釋放率以及芯材物質檢測方法的靈敏性依然是微膠囊制備中需要不斷完善的難點，因此還需加強微膠囊技術的基礎研究，如該技術中的物理化學、膠體化學等方面的研究是極其必要的。隨著人們對微膠囊認識的不斷深人，以及新材料、新設備的不斷出現，微膠囊技術在食品工業中必將日趨成熟并推動我國食品工業的發展。