香精香料微膠囊化制備技術應用及新發展

程鍇

摘 要：微膠囊化技術是一種用聚合物壁殼包埋目的物形成微粒的技術。香精香料微膠囊化后具備獨特功能，引起研究學者和專業技術人員的極大興趣。近年來，這種新技術在國內醫藥、涂料、食品、紡織品、飼料、日用化學品、煙草及香味廣告等領域得到廣泛的實際應用并表現出良好發展態勢。

關鍵詞：香精香料;微膠囊化技術;包埋;應用

微膠囊化技術是指將目的物用聚合物完全包埋起來，依靠包材保護芯材，不影響目的物原有化學性質，在某些外部刺激或緩釋作用下目的物排出外部再現功能。此技術使傳統工藝過程得到簡化，可以改善被包埋物的反應活性、耐久性、穩定性，免受環境影響，延長揮發性物質的保質期、壓敏性、熱敏性和光敏性;減少有毒物質對環境的不利影響;根據需要持續釋放物質進入環境等[1]。

香精香料微膠囊是用包材包埋香精香料，使香氣透過囊壁緩慢釋放，延長留香時間。香精香料不與環境直接接觸，有效防止油斑、污漬、色素殘留等問題[2]。微膠囊能有效解決工藝問題，提高產品檔次和附加值，可應用于醫藥、涂料、食品、紡織品、飼料、日用化學品、煙草及香味廣告等領域。

1 香精香料微膠囊化制備技術

香精香料微膠囊由芯材和包材構成。其芯材為香精香料;包材多選用高分子材料，要求：性能穩定，不影響香精香料作用，無毒、副作用，無刺激性，粘度、強度、滲透性、可塑性和配伍性等符合要求。

1.1 噴霧干燥法

此法是最廣泛采用的方法，方便、經濟，產品顆粒均勻且溶解性好。首先制備由芯材和包材組成的混合液，再將混合液于熱氣流中噴霧形成比表面積大的液滴，成膜材料迅速固化形成微膠囊。過程中，液滴物料吸熱后水分迅速蒸發，物料溫度始終低于環境溫度，故此法特別適合熱敏性香精香料[3]。

1.2 噴霧冷凝法

此法是將顆粒精細且形狀規則的芯材分散于液化包材（固體脂、單甘酯等，熔點50～80℃）中，過程保溫且均質，再利用噴霧造粒，借助外界條件使膠囊化顆粒固化。溫度接近包材熔點時顆粒軟化，不利收集，冷卻室溫度要求低于熔點30℃，以保證產品機械強度。文獻表明，此法可一步制備香精香料微膠囊[4]。

1.3 擠壓法

此法在低溫下將芯材分散到作為包材的熔融碳水化合物（如糖類）中，再將混合物擠壓通過模具排到吸水劑中，脫水、硬化、分離、干燥后形成產品，非常適用于熱敏物質，是目前較受歡迎的香精香料微膠囊制作方法[5]。

1.4 界面聚合法

又稱相分離法。由于溫度、pH、離子強度等環境因素變化，存在于水相中的聚合物分子的親水/親油性質發生改變，逐漸向分散的芯材界面聚集、沉積交聯，形成富含親水膠體的相，聚合物包埋芯材形成微膠囊[6]。此法生產的微膠囊具有緩釋功能，在制藥、香料工業一直被廣泛采用。

1.5 共結晶法

此法所用包材是蔗糖。蔗糖分子共結晶形成不規則聚集狀、空隙和表面積增加的多孔基質，能更好地與香精香料結合。產品優點如下：①價格低廉;②外觀良好，清澈透明;③熱穩定性好，溶解性強，能自由流動且不粘結;④保質期長。故非常適合糖果和制藥工業[7]。

1.6 分子包埋法

β-環糊精分子呈餅形中空結構，中心有親油性，外層有親水性。油性香精香料、色素和維生素能取代它中心的水分子與之絡合。實驗證明，此法能防止由氧、光、熱和揮發造成的香味損失。此法產品優點如下：①穩定性好;②流動性好;③良好的結晶性;④可節省包裝和儲存費用;⑤具經濟性。但有以下缺點：①載量低，一般為9%-14%;②包埋的香精香料的大小和極性受限;③β-環糊精會加速酯的水解，造成香味改變;④對于水溶性香精香料，產率低。美國FDA沒有批準β-環糊精法在食品中使用，但在日本和歐洲用此法生產的香精香料微膠囊已投放到市場[8]。

1.7 復合乳液法

用此法包埋香精香料制備的是液體微膠囊。此法機理：

第一步，制備水/油型乳液。水相中含成膠物質（如海藻酸鈉、角叉膠、聚氨基葡萄糖等），油相為香精香料（加入含鈣、銅、鋅、鐵等助凝膠離子的表面活性劑）。油相和水相在40-50℃時混合均質，穩定10min以上;

第二步，制備油/水型乳液。油相為前步制好的水/油型乳液。水相中要加入1%-4%黃原膠或瓜爾豆膠，以穩定體系。兩者混合均質，就制得水/油/水乳液。專利報告提到需在香精香料中加入乙基纖維素以增加粘度、減小表面張力和在內層水相中加入鹽或糖以平衡滲透壓[9]。此法可增加香精香料的穩定性，降低脂肪含量。此法在精細化工、食品工業廣泛使用，用于生產液體食品具有廣闊前景。

2 微膠囊技術的品質評價

理想的微膠囊粒徑一般為1～1000μm，大小均勻，分散性好，具可塑性和彈性。影響微膠囊芯材釋放速度的因素主要有芯材和包材理化性質、制備工藝條件、助劑等。工藝要求對微膠囊進行形狀測定，粒徑和分布測定，芯材含量、溶出速率、孔隙率、包埋率、壁厚等的測定[10]。其中，包埋率即芯壁比例，包埋率大則生產效率高、成本低，但其他方面效果下降。

3 香精香料微膠囊化技術的應用[11]

3.1 藥物中的應用

將藥物微膠囊化，在口中不會溶解，不與味蕾接觸且具有香味。目前，許多藥物（如消炎鎮痛藥、激素類藥物、維生素、抗癌藥物、無機鹽藥物等）已采用微膠囊化技術，可以延長藥物作用時間、減少服用次數、提高藥物療效，防止藥物局部濃度過高、降低藥物毒性作用、減輕病人痛苦，保護藥物和延長儲存期限。

3.2 食品中的應用

食品中的香味難以持久或在加工、儲存過程中變質而失香，加工過程中常要添加香精香料以增香，但香精香料有易揮發、難保存、取用不便等缺點。香精香料微膠囊化后受到保護，提高其對光照、氧化等外界影響的穩定性，也減少了香精的揮發損失，使其具有衛生、經濟、香味協調、便于保存、使用方便等優點。用微膠囊技術制得的粉末香料，目前廣泛用于糕點、固體飲料、固體湯料、快餐食品以及休閑食品（如焙烤制品、糖果制品、湯粉等）。在美國，粉末香料已占食品香料50%以上。

3.3 紡織品中的應用

香味印花一般使用微膠囊化的液體香精，與有色涂料漿、黏合劑混融，通過浸漬法、噴霧法或刮板法，把印花漿固著于織物，然后烘干即可。此法可以有效控制織物上香精的釋放，但生產成本高、包囊率較低，目前應用于服裝、傳單、飾品等多種紡織品。

3.4 洗滌劑中的應用

在合成洗滌劑中加入香精，可以保護原有去污效果，且賦予衣物香味。香精微膠囊化可以保證合成洗滌劑在儲存期間減少香味散失，避免香料與洗滌劑組分作用而失效。在洗滌、烘干、熨燙過程中部分微膠囊破裂使衣物帶上香味，其余的香精微膠囊未破裂而滲透到織物內部并在穿著過程中緩慢釋放香味。這種微膠囊通常是明膠--阿拉伯樹膠體系或尿素--甲醛預縮體、蜜胺--甲醛預縮體，有良好密封性。研究表明，微膠囊在不同材料上附著力不同：在具有平滑表面的棉、錦綸織物上附著力低;在表面粗糙的滌綸針織物上容易附著。

3.5 飼料中的應用

實驗表明，在飼料中加入添加劑微膠囊如風味劑或粉末酒，改善飼料風味，可減少家畜服用困難、刺激禽畜腸胃運動、促進食欲，提高其采食量，增加體重。故在飼料中加入香精香料微膠囊，能起到加速禽畜生長周期的作用。

3.6 香煙中的應用

在香煙中加入樟腦、薄荷、檸檬、櫻桃等香精，其香氣可以掩蓋煙草燃燒過程中的辛辣味。可將煙用香精制成微膠囊。把香料微膠囊加入粘合劑中，噴灑在煙絲上形成煙卷。儲存期間香料不會從微膠囊中逸出而揮發散失。吸煙時，煙絲燃燒產生的熱量會使微膠囊破裂而放出香精，使辛辣味得到掩蓋。

4 技術發展現狀及展望

微膠囊化技術發展過程中，美國、日本長期處于領先地位，而我國起步較晚。香精香料微膠囊化技術當前在許多領域都已得到實際應用和深入研究。隨著科學技術進步，該技術將會越來越完善，其應用領域將會得到很大發展。

香精香料微膠囊化技術發展將呈現以下發展趨勢[12]：①隨著蛋白原料在微膠囊包材中使用的增多，以廉價蛋白的特殊屬性為基礎的新技術更受專業技術人員的關注。通過高溫高壓手段來處理蛋白包埋香精香料活性分子，芯材損失小，工藝步驟簡單易于控制，膠囊表面光滑無凹痕，但包埋效率較低。彌補該類技術的缺陷應是將來的研究熱點;②納米香精香料微膠囊具備完美的分散性和融合性，更適合應用于香精香料行業。設計新技術生產制造納米香精香料微膠囊受到研究學者和專業技術人員的廣泛關注;③脂質體俘獲技術可以形成親水且親油的包埋著脂質體的膠囊材料，具備更好的生物相容性和特香性，是最受歡迎的包埋技術之一;④利用微生物制備微膠囊日益引起重視，天然微生物膠囊無毒、可生物降解、大小均勻，只要來源易得，成本即極低。經過研究比較，發現以酵母菌做微膠囊原料效果最好。在崇尚回歸自然的21世紀，天然綠色的產品更符合消費者的心理需求，純生物微膠囊制劑必將擁有廣闊的市場;⑤尋找新的香精香料微膠囊生產方式，最直接的途徑就是改善、演變應用于其他領域的高新技術。如演化自陶瓷工業的溶膠--凝膠體系，很適合香精香料分子的包埋，且操作條件特別溫和，顆粒大小合適，原料便宜，適用于規模化生產。

參考文獻：

[1]沈宇燕，王洪海.微膠囊技術及其研究進展[J].廣東化工，2013（22）.

[2]潘勇軍，薛寒兵，張飛，鄭成賦.茉莉香精微膠囊的制備和表征[J].染整技術，2009（11）.

[3]吳酉芝，李保國，戶超.香精微囊化壁材特性及其控制釋放機理[J].食品工業科技，2009（7）.

[4]許春平，劉遠上，賈學偉，毛多斌.噴霧冷凝法制備肉桂醛微膠囊的研究[J].食品研究與開發，2016（22）.

[5]何磊，胡靜，肖作兵.食用香精香料納微膠囊的研究現狀及發展趨勢[J].食品工業，2017（10）.

[6]王璐，許時嬰.香精香料微膠囊化[J].食品與發酵工業，1999（3）.

[7]武偉，譚龍飛，楊連生.微膠囊控制釋放作用及其在食品工業中應用[J].糧食與油脂，2001（7）.

[8]雍國平，李光水，鄭飛.β-環糊精包合物的結構研究[J].高等學校化學學報，2000.

[9]羅昌榮，侯亞龍.多重乳狀液技術及其在香料物質緩釋中的應用[C].中國食品添加劑協會成立十周年暨第七屆中國國際食品添加劑展覽會學術論文集，2003.

[10]陳巖，易封萍.香精微膠囊的質量評價指標[J].上海應用技術學院學報（自然科學版），2012.

[11]張子航.微膠囊技術的應用研究進展[J].發現，2018（10）.

[12]劉媛.香精微膠囊制備技術新進展及其發展趨勢分析[J].商品與質量，2016（37）.