微膠囊技術在食品添加劑領域的應用

朱志鑫，蘇可盈, ，黃國龍，程佳慧，薛斌

1.廣州工商學院工學院（廣州 510850）；2.華南理工大學食品科學與工程學院（廣州 510642）

微膠囊技術是指芯材（多糖、多肽、添加劑等）在乳化劑的作用下，與相應的壁材相結合，并在一定條件下使壁材緊緊包裹在芯材表面，經后續干燥處理得到粉末狀微膠囊的新型技術[1]。在食品領域中，微膠囊技術常用于食品組分的包埋，使得被包埋的芯材避免與外界環境相接觸。部分研究表明，用微膠囊技術處理食品添加劑，能起到改變其物理狀態、提高其可操作性、改善感官性質、控制釋放速度、緩解毒性、增強其穩定性和抗干擾能力等作用[2-4]。文章論述了近年來微膠囊技術在食品添加劑加工中的應用和發展，將為新型食品添加劑的加工和生產提供有力的參考，也為微膠囊技術的應用開拓了思路。

1 常見的食品添加劑微膠囊

在食品的生產、加工過程中，常常會加入少量食品添加劑，這主要是為了延長食品貨架期，改善食品的感官性狀，便于加工等，通過微膠囊包埋食品添加劑能有效提高食品添加劑的穩定性，改善食品口感。目前，食品添加劑微膠囊化主要應用于防腐劑、著色劑、香精香料中，部分研究結果如表1所示。

表1 常見食品添加劑微膠囊化的應用

1.1 防腐劑的微膠囊化

在食品生產、加工的過程中，加入適量防腐劑能夠有效抑制食品中微生物的生長繁殖，延緩食品的腐敗變質，從而延長食品的貨架期。防腐劑的微膠囊化可以使其毒性有效降低，提高其穩定性，提升對食品的防腐效果，可應用于果蔬的保鮮及抑菌液的研發方向。

Chen等[5]研究發現，通過復合凝聚法制備的茶樹油微膠囊在熱穩定性、緩釋、延長保質期方面有顯著改善，對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌有長期的抑制效果。楊婧娟等[7]研究了發酵滇黃精皂苷的抑菌活性，結果表明經微膠囊化后有利于穩定活性成分，維持抑菌能力，便于實際應用。

1.2 著色劑的微膠囊化

甜菜黃素和降胭脂樹橙是應用于食品中的天然食用色素，且具有多種生物活性，但感官性質易受外界環境的影響，不易保存，微膠囊化可有效提高其穩定性和溶解度。Fernández-Lópe等[14]研究發現，將甜菜黃素微膠囊應用于酸奶和軟飲料中均呈現誘人的淡黃色，在黑暗環境、4 ℃條件下保存了28 d。Tupuna-Yerovi等[15]通過噴霧干燥法制備降胭脂樹橙微膠囊，將其作為著色劑應用于橘子飲料可呈現良好的橙色，有效提高降胭脂樹橙的保留率，延長保質期。

1.3 香精香料的微膠囊化

香精香料是為了提高食品中的風味而添加的香味物質，易氧化、受潮。微膠囊技術在不影響其固有性質的情況下，提高了香精香料的穩定性，能更完整地保留其功能特性和風味。陶緣等[22]以明膠-海藻酸鈉為壁材包埋豬肉香精，經微膠囊化后產品外觀品質均一、性能穩定，具有良好的特征香味。Bao等[25]研究發現，通過原位聚合法制備茉莉香精微膠囊，所得產品具有粒徑小、耐沸水、耐腐蝕的特點，可顯著降低香精的揮發性，在水中穩定持續釋放時間最長可達22 d。

2 微膠囊添加劑在食品中的應用

微膠囊食品添加劑在飲料制品、肉制品、面制品中應用較為廣泛，其添加有助于改善飲料制品的色澤、澄清度和風味，提高肉制品的品質和氧化穩定性，改善面制品的感官形狀和穩定性，為食品進行大規模工業化生產提供良好的基礎，部分研究結果如表2所示。

表2 各類微膠囊食品添加劑在食品中的應用

2.1 飲料制品的微膠囊化

2.1.1 茶飲料的微膠囊化

茶葉中含有對光、溫度、氧氣、酸、堿等環境因素敏感的活性物質，如茶多糖、茶多酚、茶色素。通過微膠囊技術對茶飲料中的各種敏感性物質和風味物質有選擇地進行包埋，可避免不良反應和不良現象的發生，最大限度地保留茶飲料中的有效成分、色澤和風味。

寧恩創等[26]通過噴霧干燥法制備金花茶多酚微膠囊，結果表明，微膠囊化可有效提升金花茶多酚的抗氧化能力和穩定性，并使其擁有較好的緩釋效果。Rasouli等[28]研究將綠茶、橙皮提取物微膠囊制備成功能性飲料，結果表明，經微膠囊化后飲料中的營養成分保留情況良好，充分提升了其營養價值，延長了保質期。

2.1.2 果蔬飲料的微膠囊化

果蔬飲料易受到光照、溫度的影響而發生褐變、沉底等現象。微膠囊技術的應用可實現對果蔬原料中營養物質和生物活性成分的有效保護，提高果蔬飲料的產品質量。屈小媛等[31]研究發現，黑樹莓果汁經微膠囊化后可顯著提升其內部活性成分的穩定性，并具有一定的緩釋效果，為后續生產出高營養價值的黑樹莓果汁飲料提供了解決方案。高媛媛等[33]采用噴霧干燥法制備雪蓮果汁粉末油脂微膠囊，所得產品經沖溶后復水性良好，具有良好的風味和色澤，提高了雪蓮果的利用價值，后續可作為開發配方奶粉和功能性固體飲料的原材料。

2.1.3 乳飲料的微膠囊化

微膠囊添加劑在乳飲料中的應用主要集中于微膠囊脂肪類物質的添加，微膠囊脂肪類物質能起到改善口感，提供能量，補充不飽和脂肪酸等作用。Rutz等[34]研究了富含類胡蘿卜素的棕櫚油微膠囊應用于食品前后的釋放特性，結果表明，在食品的應用中類胡蘿卜素釋放緩慢，其活性成分不易被降解，該方法后續可用于酸奶的制備，提升酸奶的營養價值。Da Silva等[36]以腰果膠、殼聚糖為壁材，采用復合凝聚法制備巴西油桃木果油微膠囊，經包埋后有助于穩定活性成分和提高抗氧化能力，應用于酸奶中具有良好的緩釋效果。

2.1.4 肉制品的微膠囊化

肉制品在生產、加工等過程中容易發生腐敗變質，最主要有三個原因，分別是肉制品本身的組成和性質、環境因素、微生物的污染。通過微膠囊化的方式，包埋抗氧化劑或其他物質作用于肉制品，能夠有效提高肉制品的抗氧化能力，延長保質期的同時可以提高出欄率。

Meng等[39]采用冷凍干燥法制備花椒精油微膠囊，將其應用于中式香腸中可改善香腸的質地和色澤，并有效抑制脂質氧化，保護了風味物質的揮發與降解。李登龍[42]研究發現將桑葚多酚微膠囊應用于豬肉脯中能夠有效改善其氧化穩定性，并使產品表現出良好的體外抗氧化活性。

2.1.5 面制品的微膠囊化

面包因其種類眾多而深受消費者喜愛，市面上出現越來越多具有一定功能性的面包，如乳酸菌面包、低脂高纖面包等。在面包的生產過程中，加入益生菌發酵制作面包越發常見，但往往益生菌在烘焙的過程中存活率較低，甚至全部失活。經微膠囊化處理，將益生菌微膠囊應用到面包的生產工藝中，能夠有效提高益生菌的穩定性和存活率，從而達到改善宿主微生態平衡而促進機體健康的效果。Mirzamani等[48]在面包烘烤過程中添加嗜酸乳桿菌微膠囊，研究結果表明，經微膠囊化后該益生菌在極端熱處理中仍具有較高活性，為后續生產益生菌面包提供了較好的解決方案。Gulzar等[43]研究蝦油和茶籽油混合微膠囊強化全麥餅干，結果表明，將其應用于全麥餅干中可使其擁有較好的感官性狀和良好的健康效益。

3 展望

新型食品添加劑和新型食品的生產與開發擁有廣闊的發展前景，也是食品工業發展的重要趨勢之一。微膠囊技術的廣泛應用，推動了食品行業的多種創新，其應用于食品添加劑領域，有效改善了飲料制品、肉制品和面制品的食品品質，延長了保質期，并使得食品具有較好的理化性質和良好的風味，推動了食品添加劑工業更加簡便、高效的應用與發展。當前，我國在微膠囊技術領域發展迅速，對于其在新型食品添加劑生產開發方面，應向著綠色環保、質量上乘、結構穩定、形態微小等方向研究，可根據各類食品營養和風味的不同、加工工藝的要求等方面進行定制特定功能的微膠囊產品，從而不斷開發出益于人體健康、風味優良的新型食品，讓人們和社會獲得更多效益。

4 結語

目前，微膠囊技術不斷發展創新，取得了眾多研究成果，而食品添加劑在其發展帶動下也廣泛應用于各類食品中。尤其在界面聚合法、原位聚合法等高效的包埋技術加持下，能夠較好地克服食品添加劑本身所具有的不良性狀，使其穩定性高、便于加工，從而生產出品質優良、貯存期長的食品。與此同時，微膠囊技術所涉及的壁材也可選用綠色環保材料，在質量好、穩定性佳、形態微小的基礎上，研發出多樣化的新型食品添加劑和多種類的營養價值高、易吸收的新型食品，滿足多元化市場需求，加速食品工業化的進程，為后續食品微膠囊化的研究提供強有力的理論依據和參考。