微膠囊技術(shù)在食品添加劑領(lǐng)域的應(yīng)用

朱志鑫，蘇可盈, ，黃國龍，程佳慧，薛斌

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

微膠囊技術(shù)是指芯材（多糖、多肽、添加劑等）在乳化劑的作用下，與相應(yīng)的壁材相結(jié)合，并在一定條件下使壁材緊緊包裹在芯材表面，經(jīng)后續(xù)干燥處理得到粉末狀微膠囊的新型技術(shù)[1]。在食品領(lǐng)域中，微膠囊技術(shù)常用于食品組分的包埋，使得被包埋的芯材避免與外界環(huán)境相接觸。部分研究表明，用微膠囊技術(shù)處理食品添加劑，能起到改變其物理狀態(tài)、提高其可操作性、改善感官性質(zhì)、控制釋放速度、緩解毒性、增強(qiáng)其穩(wěn)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(shù)在食品添加劑加工中的應(yīng)用和發(fā)展，將為新型食品添加劑的加工和生產(chǎn)提供有力的參考，也為微膠囊技術(shù)的應(yīng)用開拓了思路。

1 常見的食品添加劑微膠囊

在食品的生產(chǎn)、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(wěn)定性，改善食品口感。目前，食品添加劑微膠囊化主要應(yīng)用于防腐劑、著色劑、香精香料中，部分研究結(jié)果如表1所示。

表1 常見食品添加劑微膠囊化的應(yīng)用

1.1 防腐劑的微膠囊化

在食品生產(chǎn)、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(zhì)，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(wěn)定性，提升對食品的防腐效果，可應(yīng)用于果蔬的保鮮及抑菌液的研發(fā)方向。

Chen等[5]研究發(fā)現(xiàn)，通過復(fù)合凝聚法制備的茶樹油微膠囊在熱穩(wěn)定性、緩釋、延長保質(zhì)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(fā)酵滇黃精皂苷的抑菌活性，結(jié)果表明經(jīng)微膠囊化后有利于穩(wěn)定活性成分，維持抑菌能力，便于實際應(yīng)用。

1.2 著色劑的微膠囊化

甜菜黃素和降胭脂樹橙是應(yīng)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(zhì)易受外界環(huán)境的影響，不易保存，微膠囊化可有效提高其穩(wěn)定性和溶解度。Fernández-Lópe等[14]研究發(fā)現(xiàn)，將甜菜黃素微膠囊應(yīng)用于酸奶和軟飲料中均呈現(xiàn)誘人的淡黃色，在黑暗環(huán)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(yīng)用于橘子飲料可呈現(xiàn)良好的橙色，有效提高降胭脂樹橙的保留率，延長保質(zhì)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(fēng)味而添加的香味物質(zhì)，易氧化、受潮。微膠囊技術(shù)在不影響其固有性質(zhì)的情況下，提高了香精香料的穩(wěn)定性，能更完整地保留其功能特性和風(fēng)味。陶緣等[22]以明膠-海藻酸鈉為壁材包埋豬肉香精，經(jīng)微膠囊化后產(chǎn)品外觀品質(zhì)均一、性能穩(wěn)定，具有良好的特征香味。Bao等[25]研究發(fā)現(xiàn)，通過原位聚合法制備茉莉香精微膠囊，所得產(chǎn)品具有粒徑小、耐沸水、耐腐蝕的特點(diǎn)，可顯著降低香精的揮發(fā)性，在水中穩(wěn)定持續(xù)釋放時間最長可達(dá)22 d。

2 微膠囊添加劑在食品中的應(yīng)用

微膠囊食品添加劑在飲料制品、肉制品、面制品中應(yīng)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(fēng)味，提高肉制品的品質(zhì)和氧化穩(wěn)定性，改善面制品的感官形狀和穩(wěn)定性，為食品進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)提供良好的基礎(chǔ)，部分研究結(jié)果如表2所示。

表2 各類微膠囊食品添加劑在食品中的應(yīng)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(huán)境因素敏感的活性物質(zhì)，如茶多糖、茶多酚、茶色素。通過微膠囊技術(shù)對茶飲料中的各種敏感性物質(zhì)和風(fēng)味物質(zhì)有選擇地進(jìn)行包埋，可避免不良反應(yīng)和不良現(xiàn)象的發(fā)生，最大限度地保留茶飲料中的有效成分、色澤和風(fēng)味。

寧恩創(chuàng)等[26]通過噴霧干燥法制備金花茶多酚微膠囊，結(jié)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(wěn)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(jié)果表明，經(jīng)微膠囊化后飲料中的營養(yǎng)成分保留情況良好，充分提升了其營養(yǎng)價值，延長了保質(zhì)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(fā)生褐變、沉底等現(xiàn)象。微膠囊技術(shù)的應(yīng)用可實現(xiàn)對果蔬原料中營養(yǎng)物質(zhì)和生物活性成分的有效保護(hù)，提高果蔬飲料的產(chǎn)品質(zhì)量。屈小媛等[31]研究發(fā)現(xiàn)，黑樹莓果汁經(jīng)微膠囊化后可顯著提升其內(nèi)部活性成分的穩(wěn)定性，并具有一定的緩釋效果，為后續(xù)生產(chǎn)出高營養(yǎng)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(chǎn)品經(jīng)沖溶后復(fù)水性良好，具有良好的風(fēng)味和色澤，提高了雪蓮果的利用價值，后續(xù)可作為開發(fā)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(yīng)用主要集中于微膠囊脂肪類物質(zhì)的添加，微膠囊脂肪類物質(zhì)能起到改善口感，提供能量，補(bǔ)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(yīng)用于食品前后的釋放特性，結(jié)果表明，在食品的應(yīng)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(xù)可用于酸奶的制備，提升酸奶的營養(yǎng)價值。Da Silva等[36]以腰果膠、殼聚糖為壁材，采用復(fù)合凝聚法制備巴西油桃木果油微膠囊，經(jīng)包埋后有助于穩(wěn)定活性成分和提高抗氧化能力，應(yīng)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(chǎn)、加工等過程中容易發(fā)生腐敗變質(zhì)，最主要有三個原因，分別是肉制品本身的組成和性質(zhì)、環(huán)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(zhì)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(zhì)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(yīng)用于中式香腸中可改善香腸的質(zhì)地和色澤，并有效抑制脂質(zhì)氧化，保護(hù)了風(fēng)味物質(zhì)的揮發(fā)與降解。李登龍[42]研究發(fā)現(xiàn)將桑葚多酚微膠囊應(yīng)用于豬肉脯中能夠有效改善其氧化穩(wěn)定性，并使產(chǎn)品表現(xiàn)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(fèi)者喜愛，市面上出現(xiàn)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(chǎn)過程中，加入益生菌發(fā)酵制作面包越發(fā)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(jīng)微膠囊化處理，將益生菌微膠囊應(yīng)用到面包的生產(chǎn)工藝中，能夠有效提高益生菌的穩(wěn)定性和存活率，從而達(dá)到改善宿主微生態(tài)平衡而促進(jìn)機(jī)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(jié)果表明，經(jīng)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(xù)生產(chǎn)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(qiáng)化全麥餅干，結(jié)果表明，將其應(yīng)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(chǎn)與開發(fā)擁有廣闊的發(fā)展前景，也是食品工業(yè)發(fā)展的重要趨勢之一。微膠囊技術(shù)的廣泛應(yīng)用，推動了食品行業(yè)的多種創(chuàng)新，其應(yīng)用于食品添加劑領(lǐng)域，有效改善了飲料制品、肉制品和面制品的食品品質(zhì)，延長了保質(zhì)期，并使得食品具有較好的理化性質(zhì)和良好的風(fēng)味，推動了食品添加劑工業(yè)更加簡便、高效的應(yīng)用與發(fā)展。當(dāng)前，我國在微膠囊技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展迅速，對于其在新型食品添加劑生產(chǎn)開發(fā)方面，應(yīng)向著綠色環(huán)保、質(zhì)量上乘、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、形態(tài)微小等方向研究，可根據(jù)各類食品營養(yǎng)和風(fēng)味的不同、加工工藝的要求等方面進(jìn)行定制特定功能的微膠囊產(chǎn)品，從而不斷開發(fā)出益于人體健康、風(fēng)味優(yōu)良的新型食品，讓人們和社會獲得更多效益。

4 結(jié)語

目前，微膠囊技術(shù)不斷發(fā)展創(chuàng)新，取得了眾多研究成果，而食品添加劑在其發(fā)展帶動下也廣泛應(yīng)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(shù)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(wěn)定性高、便于加工，從而生產(chǎn)出品質(zhì)優(yōu)良、貯存期長的食品。與此同時，微膠囊技術(shù)所涉及的壁材也可選用綠色環(huán)保材料，在質(zhì)量好、穩(wěn)定性佳、形態(tài)微小的基礎(chǔ)上，研發(fā)出多樣化的新型食品添加劑和多種類的營養(yǎng)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(yè)化的進(jìn)程，為后續(xù)食品微膠囊化的研究提供強(qiáng)有力的理論依據(jù)和參考。