微胶囊技术功能特性及耐高温型微胶囊探究现状

1、微胶囊技术功能特性及耐高温型微胶囊探究现状摘要：微胶囊技术是近年来应用较为广泛的生产技术，通过对食品成分的微胶囊化，可以有效保护其功能成分，增加产品的稳定性。本文综述了微胶囊技术的特点，功能，以及在食品工业中的应用，同时指出了微胶囊制备技术今后的发展趋势和前景。关键词:微胶囊功能应用食品工业随着人们生活水平的提高，食品工业飞速发展，微胶囊 技术越来越受到人们的青睐。微胶囊技术就是指利用高分子 材料，将固体，液体，气体物质包裹起来，形成具有半透性 或密封囊膜的，粒子处于2-1000 um范围内的技术1。微 胶囊内部包埋的物质称为芯材，外部包囊的囊膜称为壁材 2。微胶囊自问世以来，得到了快速的发展

2、，已越来越 多的应用于医药、材料、日化、农业方面，尤其是在食品 行业，许多由于技术屏障而难以利用的产品，通过微胶囊技 术便得以实现，使原有产品的品质得到了大大的提高，与人 们的生活息息相关3。1.微胶囊的功能与作用微胶囊的功能作用很多,很多产品利用微胶囊技术，其潜力可以得到大大提高。总的来说，微胶囊的作用有如下几个方面:1.1改变物质的质量、体积、状态和性能液体物质或者气态物质由于自身物理性质的决定，在运 输、应用、保存方面有较大的限制。但是若能将其制成微胶 囊产品，便可以改变其物理状态，由自由流动的液体、气体 等物质变成固态，便可以有效解决上述问题，提高在保藏、 运输方面的优势4。1.2控制

3、芯材释放微胶囊产品最大的特点就是控制芯材释放5。因为微 胶囊是具有半透性或全封闭式囊膜的微小粒子，因此在其中 包裹的芯材，其释放能够得到一定的控制。可以通过渗透原 理，选择合适的壁材或合适的制备方法制造出以设计好的释 放速度释放芯材物质的微胶囊，利用这一特点，可以很好的 调节目标物质的释放速度和释放方式6。如在医药行业中 使用某种药品时，若想在一定时间内慢慢释放出药物，就可 以采用微胶囊技术，用具有一定半透性作用的材料为壁材， 所制备出的微胶囊制剂就会在进入人体后以一定的速度释 放出药物，以达到调节控制药物释放的作用，这样便可以制 备出高质量、具有一定控释作用的药品，增大了药物的应用 空间7。

4、1.3保护敏感成分由于一些物质很容易受氧气、温度、水分、ph值等环境 因素的影响，从而产生不良的应用效果，影响产品的品质。 利用微胶囊技术可以将这些不稳定、易受环境因素影响的物 质包埋起来，便可阻挡其与环境的接触，提高敏感成分在环 境中的耐受力，免于氧化变质，保证产品的营养品质和应用 效果8。例如香精香料是一种广泛用于食品的添加剂，若 以阿拉伯胶、明胶包埋后既可提高该化合物的抗氧化能力， 提高其稳定性；又能控制易挥发物质的挥发损失，延长贮存 时间9 o1.4掩盖不良味道和色泽有些物质因自身带有一些让人不愉快的气味，如臭味、 海鲜类的腥味、花椒、辣椒等调味料的辛辣、刺激味等，影 响整体食品体系的

5、感官和应用8。或者因为一些物料色泽 不佳也会影响整个食品体系的品质。利用微胶囊技术，能够 有效地屏蔽隔离这些不良气味和色泽，同时还能保证产品的 营养和作用，制得的微胶囊产品在口腔中不溶化，而在消化 道中溶解，释放出内容物，发挥其营养作用。氨基酸有维持 机体生长发育的氨平衡功能，能治疗肝病及乙基万申、苯中 毒，但其奇特的臭味使人难以接受，微胶囊化后，就可 掩盖其臭味。1.5降低对人体的毒副作用在医药工业中，一些药品会带有一定的毒副作用，在使 用中会对人体其他器官造成一定的伤害。将这些药物制剂制 成微胶囊已形成半透性或全封闭的囊膜，不光能大大提高药 物敏感成分的稳定性，而且具有控制释放、缓释的作用

6、，不 会造成短时间内大剂量对人体的伤害，还能降低药物的添加 量11。如乙酰水杨酸、fes04等药物通过微胶囊的手段可 以控制药物在人体中的释放速度来减轻肠胃疼痛。因此对于 制药工业来说，可采用微胶囊技术制造一些药物的靶制剂， 已达到降低对人体的毒副作用的效果12。1.6隔离不相容组分13一些物质有可能在一个体系中互相反应，从而影响整个 食品的品质。若能够将这些能互相反应成分分别进行微胶囊 化，就能有效避免不兼容的组分间相互影响的缺点。同时, 由于微胶囊的缓释控释作用使得目的物有序释放，分别发生 作用，从而提高整个食品的质量。比如说有些食品对酸度敏 感，若添加酸度大的添加剂，酸度值会变化很大，会

7、引起食 品感官品质的变化，如能将这些添加剂制成微胶囊，便可以 避免这些缺点，并且还能延长产品货架期14。2.耐高温微胶囊的制备技术及其研究进展随着食品工业的飞速发展，研制适合不同加工条件需要的微胶囊已变得越来越重要，在某些加工条件较高的食品行 业中，如高温焙烤行业，加工的温度常常高达200°c以上， 如果将香精微胶囊应用到焙烤食品、微波食品或油炸食品中 时，要求香精微胶囊能够在高温中不释放或缓慢释放芯材， 而在食用过程中大量释放芯材。但目前工业上广泛采用喷雾 干燥法制备的微胶囊有多种缺陷。如：颗粒表面经常有孔隙, 会导致芯材渗出进而氧化挥发。此外微胶囊壁材具有水溶 性，特别是在焙烤制

8、品制作过程中加水配料时会导致微胶囊 壁材溶解破裂，芯材香精释放，影响了其作为微胶囊的使用 效果，因此，单纯的喷雾干燥法不适宜直接制备具有耐高温 特性的微胶囊产品。应该选择其他方法制备此类微胶囊，目 前应用较多的方法有以下几种:2.1环糊精法制备微胶囊环糊精(cds)是一种由淀粉经过酶解后形成的具有环状结构的淀粉衍生物。整个分子成中空的环状，环的外侧由 具有亲水性的葡萄糖的多餐基组成，内部由疏水性的c-h键 和环氧基组成，所以整个分子具有外部亲水内部疏水的特殊 结构。因此可以利用这种特性来包埋疏水性的物质，由于环 中内腔与疏水性的芯材物质之间的作用力是较为紧密的氢键、疏水作用力等，因此结合较为紧

9、密牢固，芯材物质不容 易逸出，结构较为稳定，在高温的作用下这种结构不易被破 坏36。朱卫红，许时婴37研究发现，经b-环糊精包埋的薄荷油比辛烯基琥珀酸酯化淀粉制备的微胶囊具有 更好的热稳定性。高啥等38研究了 b-环糊精对山楂黄铜的包合作用，优选出的包合工艺条件为：芯材与壁材的比为1 : 5(ml/g),壁材浓度为3%,包合时间为15min,在这种情况下，包埋效率达76. 3%o李柱39, 40对比了 b-环糊精法和喷雾干燥法制备的甜橙油微胶囊，在200°c的高温下, 环糊精微胶囊的释放速率低于喷雾干燥微胶囊，环糊精法制 备的微胶囊在高温下具有较好的热稳定性。赵星华41等用b -环糊

10、精包埋了蓝榜油，包和率达81. 4%,稳定性大大提高。同时，改性的b-环糊精也可以应用于微胶囊的制备，改性 之后，其各方面的性质得到改观，性质更为稳定，因此制得 的微胶囊性质也会更加稳定，如进行烷基化、竣基化、酰化 等方法42 o改性的环糊精也如改性纤维素一样在食品、药品中得到了较大的发展。2.2复合凝聚法复凝聚法制备的微胶囊经固化后壁膜能够形成稳定的 网状结构，即使在高温，高湿作用下微胶囊也不易解聚，可 以较好地保持微胶囊的状态，能够最大程度的减少芯材的损 失。然而由于其制备过程较为繁琐，生产成本也比较高，且 在生产中使用甲醛、戊二醛等有毒化学物质作为固化剂，不 适合应用于食品行业。关于复凝

11、聚的研究并不是很多，很多 都在实验室阶段或处于专利保护状态，但是复凝聚法的发展 方向主要集中在新型壁材的使用，固化方法的研究及不同芯 材的包埋。复凝聚法最最具代表性的壁材是明胶和阿拉伯胶，他们在微胶囊方面的应用已经比较成熟了，而近年来也在突破与 此寻找更好的能够代替他们的壁材。朱丽云43等用壳聚糖 和阿拉伯胶为壁材，用复凝聚法对香精香料进行了包埋。在 此基础上加入多糖溶液或蛋白质溶液，再进行喷雾干燥，可 以适当增加膜厚，提高产品的货架期。有报道的一项专利44 以阴离子糖类和乳清蛋白为壁材，用复凝聚法包埋维生素。 经验证，用乳清蛋白代替明胶也能取得较好的包埋效果，其 优点是条件温和，生产的柑橘油

12、微胶囊具有较长的货架期及 良好抗氧化性。肖作兵45等采用复凝聚-喷雾干燥法，以 壳聚糖和三聚磷酸钠为壁材，制备出了牛肉香精的纳米级微 胶囊，得到的香精的装载量为71.6%,香气稳定。竣甲基纤 维素、乙基纤维素等阴离子型多糖也可用来做壁材，常用来 与壳聚糖复配46, 47,实验证明，用这些壁材制得的微 胶囊也能取得较好的包埋效果。近些年来，研究已突破传统 的壁材，寻找和开发新型壁材以提髙复凝聚的效果，或与其 他制备方法相结合，更好的发挥耐热功效，这些都将具有重 大的意义。在固化过程中，通常是采用化工常用的甲醛、戊二醛等 作为固化剂，其原理是在明胶分子的脯氨酸和軽脯氨酸之间 形成共价联接，生成具有

13、稳定性质的三维网状结构的微胶 囊。近年来许多学者研究开发利用其他对人体无害的固化剂 或采用新型的工艺来达到固化效果，以免除对人体的危害。 subram48等用含有多酚类物质作为固化剂，将壁材固化， 与传统的用甲醛固化的效果相比，具有更好的热稳定性。一 项专利表明49等以明胶、阿拉伯胶、改性纤维素为壁材， 对油进行包埋。采用戊二醛、甲醛共同作为固化剂，没有发 现升温后粘度提高、结块、溶液变色等现象。而单独以戊二 醛作为固化剂时，会出现此类现象。2.3挤压法挤压法以碳水化合物作为壁材对不稳定、高敏性或易发挥发的香精香料等物质进行微胶囊，是目前研究较热的方 法。如二十碳五烯酸（epa）、二十二碳六烯

14、酸（dha）、油树 脂以及香精香料等50,壁材多选用糖类、或可形成弹性膜 的物质。这种方法的优点是，产品的保质期时间长、敏感的 风味物质能够得以保护，但它的不足之处是，保藏温度不能 过于高，包埋率比较低；有报道以蛋白质作为微胶囊的壁材, 采用挤压法对许多调味香精如香蕉、香橙、草莓香精进行了 微胶囊化，取得了良好的效果51 o3 展望随着微胶囊技术的不断深入研究，其在食品工业中已经 取得了很大进步，但仍存在许多亟待解决的问题，特别是在 耐高温微胶囊的领域中，有关报道还相对较少，目前主要的 解决途径是，探讨壁材的作用机理，新型壁材的开发，壁材 的复配，以及制备方法的开发，有助于开展具有耐髙温微胶

15、基金项目：研究生专项科研项目(12ykz040)参考文献：1 张峻，齐蔵等.食品微胶囊、超微粉碎加工技术m.北京：化学工业出版社，2005,1-2.2 ikushima a d. development of cd inclusion flavoressences , horseradish essences menthol and ethanol food additive j journal of applied glycoscience.1994, 42： 197- 200.3 孙兰萍，许晖等.食品成分微胶囊制备技术及发展趋势展望j农产品加工.刊，2008,136 (5)：12-17.4

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