微膠囊化技術(shù)是用特殊手段將固、液、氣體等物質(zhì)包埋在一個(gè)微小封閉的膠囊內(nèi)的技術(shù)。該技術(shù)出現(xiàn)于 20 世紀(jì) 30 年代，最先主要應(yīng)用于醫(yī)藥工業(yè)[1]。最先申請(qǐng)專利的是 1936 年美國(guó)大西洋海岸漁業(yè)公司提出的用石蠟制作魚肝油明膠囊。我國(guó)在 20 世紀(jì) 80 代中期引進(jìn)了這一概念，到目前已得到了很大的發(fā)展[2]。
１ 微膠囊化技術(shù)的特點(diǎn)
微膠囊化技術(shù)是將被包埋物作為芯材，外面聚合物為壁殼的微容器或包裝體。微膠囊的大小為 5～200μｍ，囊壁的厚度一般在 0.2μｍ至幾微米內(nèi)，在特定的條件下，囊壁所包埋的組分可以在控制的速率下釋放。在食品工業(yè)中，為了獲得特殊的膠囊化產(chǎn)品，關(guān)鍵就是要選擇好具有該特性的壁材[2]。目前在食品工業(yè)中最常用的壁材為植物膠、阿拉伯膠、海藻酸納、卡拉膠、瓊脂等，其次是淀粉及其衍生物，如各種類型的糊精、低聚糖。此外還有蛋白質(zhì)類、油脂類等。
在微膠囊化技術(shù)中，根據(jù)不同芯材的要求，選擇適當(dāng)?shù)谋诓�，可達(dá)到改變物態(tài)、體積和質(zhì)量，控制釋放和降低物質(zhì)揮發(fā)性[3]，隔離活性成份以及保護(hù)敏感物質(zhì)等功能。
２ 微膠囊方法及分類
微膠囊由芯材和壁材構(gòu)成。芯材通常是氣體、液體和固體。比如，有機(jī)溶劑類、增塑劑類、酸類或堿類、香料類、染料類、催化劑類、黏合劑類、復(fù)制材料類、藥物類、生物材料類、食品類、農(nóng)用化學(xué)劑類、泡脹劑類、防銹劑類等[3] 。壁材可選用多種無(wú)機(jī)或 有機(jī)材料，尤其是高分子材料最為常用。比如：蛋白質(zhì)類、植物膠類、纖維素類、縮聚物類、共聚物類、均聚物類、療效聚合物類、蠟類、金屬等無(wú)機(jī)材料等。
微膠囊的制作過(guò)程是先將芯材加工成微粉狀，分散在適當(dāng)介質(zhì)中，然后引入壁材（成膜物質(zhì)），使用特殊方法將壁材物質(zhì)在芯材粒子表面形成薄膜（也稱外殼或保護(hù)膜），最后經(jīng)過(guò)化學(xué)或物理處理，達(dá)到一定的機(jī)械強(qiáng)度，形成穩(wěn)定的薄膜（也稱為壁膜的固化）。圖1為制作微膠囊的一般過(guò)程[4]。
制作微膠囊最關(guān)鍵的是芯材物質(zhì)的選擇和成膜技術(shù)。選擇芯材的原則是既要考慮芯材的物性，又要兼顧芯材和壁材的相容性及二者的相互作用。
微膠囊的制作方法大體上可分為化學(xué)方法、物理化學(xué)方法、機(jī)械方法等幾大類[5] ，詳細(xì)的劃分方法和類別如表
３ 膠囊技術(shù)的功能及在食品添加劑中的應(yīng)用
3.1 微膠囊的作用
微膠囊化技術(shù)具有獨(dú)特的功能特點(diǎn)，大體有三種：物質(zhì)的保護(hù)和隔離；物質(zhì)外觀形態(tài)的改變；物質(zhì)外觀性質(zhì)的改變[9]。具體如下：
3.1.1 改善物質(zhì)的物理性質(zhì)：如可通過(guò)微膠囊將液態(tài)物質(zhì)改制成固態(tài)劑型，改變物質(zhì)密度，改善流動(dòng)性、可壓性、分散性等。
3.1.2 緩慢控制：通過(guò)選擇不同囊材組合和配比，使囊心物在適當(dāng)條件下緩慢或立即釋放，該性質(zhì)已在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和化肥行業(yè)、食品工業(yè)里得到廣泛應(yīng)用。
3.1.3 改善穩(wěn)定性，保護(hù)囊心物免受環(huán)境影響：有些物質(zhì)很容易受氧氣、溫度、水分、紫外線等各種因素影響，通過(guò)微膠囊化，使囊心物與外界環(huán)境相隔離。
3.1.4 降低對(duì)健康危害，減少毒副作用：如硫酸亞鐵[10]
阿司匹林等藥物包裹后，可通過(guò)控制釋放速度來(lái)減輕對(duì)腸胃副作用。對(duì)于制藥工業(yè)來(lái)說(shuō)，可采用微膠囊技術(shù)制造靶制劑，達(dá)到定向釋放效果。
3.1.5 屏蔽味道和氣味：微膠囊化可用于掩飾某些化合物另人不愉快的味道，如 -環(huán)狀糊精經(jīng)常用于一些飲料中有異味特殊因子的包裹。
3.1.6 減少?gòu)?fù)方制劑配伍禁忌：對(duì)于原料中相拮抗的物質(zhì)，采用微膠囊化隔離各成分，阻止活性成分之間化學(xué)反應(yīng)，故能保持其有效成分穩(wěn)定性。
3.2 微膠囊在食品添加劑中的應(yīng)用
微膠囊技術(shù)應(yīng)用于食品工業(yè)是從 20 世紀(jì) 50 年代末期開始的，但由于微膠囊產(chǎn)品的成本較高，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)微膠囊技術(shù)在食品中的應(yīng)用受到限制。隨著生活水平的提高，人們更多的追求食品的營(yíng)養(yǎng)、風(fēng)味和功能，希望在食品中采用純天然的風(fēng)味配料或活性物質(zhì)并且具有良好的貯存性能。傳統(tǒng)的食品加工技術(shù)已不能滿足這些要求，而微膠囊技術(shù)的獨(dú)特功能可以使許多傳統(tǒng)工藝無(wú)法解決的難題得以解決。這極大地促進(jìn)了微膠囊技術(shù)的研究和開發(fā)工作，使得微膠囊技術(shù)成為當(dāng)前食品工業(yè)重點(diǎn)開發(fā)的高新技術(shù)之一[3]。下面就簡(jiǎn)談微膠囊化在食品添加劑中的應(yīng)用。
３．２．１ 微膠囊化香料[11]：食品工業(yè)中最早用微膠囊技術(shù)是制備固體香料,如檸檬油、薄荷油、雞肉香料、蒜油、咖喱油、姜油[12]等已有微膠囊產(chǎn)品。許多微膠
囊化香料已用于焙烤食品、膨化食品、湯粉食品、口香糖等食品的加工生產(chǎn)。
３．２．２ 微膠囊化酸味劑：近年來(lái),隨著各種方便食品的開發(fā),酸味劑的品種也越來(lái)越豐富,添加劑技術(shù)也大有改進(jìn)。如果把某些酸味劑直接添加到食品配料中,會(huì)使配料中某些敏感成分發(fā)生劣變。為了克服這些缺點(diǎn),可采用微膠囊技術(shù),將酸味劑包埋,延長(zhǎng)酸味劑對(duì)敏感成分的接觸,而延長(zhǎng)儲(chǔ)存期；另一方面，通過(guò)對(duì)酸味劑的部分包埋，可以在飲用時(shí)感覺爽口，而實(shí)際 pH可達(dá)到酸性食品的標(biāo)準(zhǔn)，從而少加防腐劑。目前,微膠囊酸味劑已廣泛用于固體飲料、點(diǎn)心粉、布丁粉及餡餅充填物中�！�
３．２．３ 微膠囊化營(yíng)養(yǎng)素：以某些無(wú)機(jī)鹽類強(qiáng)化某些食品時(shí),常常會(huì)引起食物中香味的劣變或產(chǎn)生其他形式的劣變。如將硫酸亞鐵添加到面粉或培烤制品用粉中時(shí),它會(huì)催化氧化酸敗的進(jìn)行,但把硫酸亞鐵制成微膠囊后,即可防止其對(duì)氧敏感成分的接觸,又可掩蔽其鐵腥味,如維生素Ｃ遇潮易氧化,則可將其細(xì)粉分散在乙基纖維素的異丙醇溶液中,經(jīng)噴霧干燥后得乙基纖維素包埋的維生素Ｃ膠囊,該制品在貯存期內(nèi)質(zhì)量較穩(wěn)定。
３．２．４ 微膠囊化酶制劑：采用某些高分子物質(zhì)為壁材,將多種酶或微生物以微膠囊形式包埋于半透性膜內(nèi),制成微膠囊化酶制劑。它能保持酶的活性,延長(zhǎng)作用時(shí)間,實(shí)現(xiàn)連續(xù)化酶促生產(chǎn)或發(fā)酵
３．２．５ 微膠囊化食品防腐劑[3]：此類產(chǎn)品更加體現(xiàn)了微膠囊的緩釋特點(diǎn)。目前有 2 種類型,一是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,在
應(yīng)用中利用其在密封的包裝容器中緩慢氣化放出的乙醇蒸氣來(lái)達(dá)到殺菌的目的;另一類是對(duì)現(xiàn)有食品防腐劑進(jìn)行包埋,利用其在食品中緩慢釋放的特點(diǎn),而制成長(zhǎng)效制劑,達(dá)到減少添加量的目的
３．２．６ 其它的產(chǎn)品有抗氧化劑 ＢＨＡ[13]、甜味劑阿斯巴甜的微膠囊化等等�！�
一些在微膠囊化研究的食品添加劑還有維生素Ｅ[14]、ＢＨＴ[15]、植物甾醇[16]、大豆磷脂[17]、香蘭素[18]等香精香料、原花青素[19]、玉米胚芽油[20]、變性淀粉[21]等等。
微膠囊化技術(shù)是食品行業(yè)中引入的一項(xiàng)新技術(shù)它的引入對(duì)食品工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了極大的推動(dòng)作用。目前影響微膠囊化技術(shù)在食品工業(yè)中的推廣障礙主要是成本較高，其次是所用的壁材中，相當(dāng)一部分不屬于食品添加劑范圍，還必須開發(fā)同樣性能的食品壁材有些方法還遇到廢水回收或處理等相關(guān)問(wèn)題而限制了它的應(yīng)用。作為這一技術(shù)的延伸，納米技術(shù)具有更為寬廣的發(fā)展前景[8][22]；研究證明，納米技術(shù)能在很大程度上改變物質(zhì)的理化性質(zhì)，這與微膠囊技術(shù)基本應(yīng)用不謀而合[23]。隨著人們對(duì)微膠囊化技術(shù)認(rèn)識(shí)的不斷加深，新材料新設(shè)備的不斷開發(fā)，微膠囊化技術(shù)將會(huì)沿著它這一獨(dú)特的方式活躍于食品工業(yè)中。