微膠囊包埋技術在增強食品穩定性中的作用

摘 要：食品穩定性的增強對于確保食品的安全性、保持其營養價值、增加經濟效益至關重要。微膠囊包埋技術通過構建堅固的物理屏障，可有效隔離氧氣和濕氣等外界因素，同時抑制食品中微生物的生長；通過使用抗氧化的壁材，可減緩或阻止化學反應的發生，從而增強食品的化學穩定性；通過其獨特的緩釋機制，能夠按需釋放活性成分；通過抗酶作用，可防止食品中的酶與敏感成分直接接觸。本文通過實際案例闡述了變性淀粉作為壁材，通過乳化和噴霧干燥工藝生產肉味復合調味料的微膠囊化過程，證明了微膠囊包埋技術在實際食品加工中提升產品穩定性的有效性。

關鍵詞：微膠囊包埋技術；食品穩定性；高分子化合物

The Role of Microencapsulation Technology in Enhancing Food Stability

ZHANG Weixiang， ZHANG Weike

（Henan Jinghua Food Science and Technology Development Co.， Ltd.， Jiaozuo 454850， China）

Abstract： The enhancement of food stability is very important to ensure the safety of food， maintain its nutritional value and increase economic benefits. Microcapsule embedding technology can effectively isolate external factors such as oxygen and moisture， and inhibit the growth of microorganisms in food by constructing a strong physical barrier. Through the use of antioxidant wall materials， the occurrence of chemical reactions can be slowed down or prevented， thereby enhancing the chemical stability of food. Through its unique sustained-release mechanism， it can release active ingredients on demand; through the anti-enzyme effect， it can prevent the enzyme in food from direct contact with sensitive components. In this paper， the microencapsulation process of meat flavor compound seasonings produced by emulsification and spray drying process with modified starch as wall material is described through practical cases， which proves the effectiveness of microcapsule embedding technology in improving product stability in actual food processing.

Keywords： microencapsulation technology; food stability; polymeric compounds

在全球食品工業快速發展的背景下，食品安全和穩定性日益受到國際社會的高度關注。根據世界衛生組織的報告，食品安全問題每年導致約6億人患病，其中4億多例為嚴重病例，同時引發約33萬人死亡。這一數據凸顯了食品穩定性不足對公共健康的潛在威脅。同時，全球化貿易的興起要求食品在更長的供應鏈中保持穩定，以滿足不同地區消費者的需求。在這樣的宏觀背景下，食品的保存技術和保質期延長策略成為行業關注的熱點。本文探討微膠囊包埋技術在增強食品穩定性方面的作用，為食品科技的發展提供科學依據和技術支持。

1 微膠囊包埋技術概述

1.1 概念

微膠囊包埋技術是指將微小的固體粒子、液滴、氣體封裝在均勻或不均勻的聚合物膜中。該技術允許將活性成分（芯材）包裹在連續的薄膜（壁材）中，以保護其免受外界環境的直接影響，同時延長有效成分的作用時間并改善其穩定性。

1.2 發展歷程

微膠囊包埋技術的最早文獻記錄可以追溯到

20世紀50年代，當時主要用于醫藥領域，用以控制藥物釋放，以提高藥效和減少副作用。這一時期，科學家們主要關注的是如何通過物理和化學方法來封裝藥物，并控制其在體內的釋放速率。早期的封裝材料主要是天然聚合物，如明膠和藻酸鹽。20世紀70年代至90年代，微膠囊包埋技術得到迅速發展，并擴展到非醫藥領域。這一時期，微膠囊包埋技術的應用拓展至食品保鮮、香精香料的控釋、化妝品中活性成分的穩定等方面。此階段，科研人員開始探索多種合成聚合物，如聚乳酸和聚甘油酯，為微膠囊技術提供了更多的靈活性和應用潛力。21世紀初至今，微膠囊包埋技術已進入現代化和高度創新的階段。科學家們不僅優化了封裝材料和技術，還引入了納米技術來進一步微小化膠囊，提高其精確性和效率。當前，微膠囊包埋技術正受到全球范圍內廣泛的研究和商業化關注，其創新應用不斷涌現，展現出巨大的市場潛力和社會價值[1]。

2 增強食品穩定性的重要性

食品穩定性是指食品在儲存和運輸過程中保持其安全性、營養價值、感官品質的能力，有助于抵抗微生物的侵襲、減緩化學和物理性質的變化，從而延長保質期并保持食品品質[2]。

2.1 保障食品安全

食品穩定性對于確保食品在整個供應鏈中的安全性具有重要意義。食品在生產、儲存、運輸至消費過程中易受微生物污染和化學變質的影響，這可能導致食品腐敗和生成有害物質。通過增強食品穩定性，可以有效地控制或延緩微生物生長和化學反應，從而減少食源性疾病的風險，確保消費者的食用安全性。

2.2 保持營養價值

食品的營養價值是其最重要的屬性之一。食品中的許多營養成分，如維生素和抗氧化劑，在不適當的儲存條件下易于降解。通過微膠囊技術等封裝技術增強食品穩定性，有助于保護食品中的敏感成分免受光照、氧氣、溫度的影響，從而保持食品的營養價值和功能性。

2.3 增加經濟效益

食品的穩定性直接影響其經濟價值[3]。穩定性好的食品可以在更廣闊的地理區域內銷售，無須頻繁補貨，減少了因退貨和降價銷售造成的經濟損失。此外，穩定性高的食品減少了包裝和保護需求，進一步降低了生產和運輸成本。

3 微膠囊包埋技術在增強食品穩定性方面的作用

微膠囊包埋技術通過多種作用，能夠有效地保護食品中的活性成分，從而提高其穩定性，同時延長保質期。

3.1 形成物理屏障

微膠囊包埋技術通過形成堅固的物理屏障來增強食品的穩定性，這一機理主要依賴于壁材的物理性質和結構設計。物理屏障的主要功能是隔絕外界環境因素，如氧氣、濕氣、光照及微生物，防止這些因素對食品內活性成分造成影響[4]。壁材通常選用具有良好成膜性能的物質，如天然蛋白質（明膠、酪蛋白）、多糖（阿拉伯膠、藻酸鈉）、合成聚合物（聚乳酸、聚乙烯醇）。這些材料能在微膠囊的外層形成一道堅固而連續的保護層，其厚度和孔隙大小可以通過控制工藝參數（如聚合時間、交聯度）來精細調節，從而實現對芯材的最優保護。物理屏障的效果也依賴于壁材的微觀結構和分子排列方式。例如，壁材中交聯密度較高的區域可以有效阻止氣體分子和微生物的滲透，而適度的孔隙則可以促進內部壓力的平衡，避免內外環境差異引起的結構破壞。

3.2 增強化學穩定性

化學穩定性的增強是微膠囊包埋技術在食品穩定性方面的另一個關鍵作用。這一作用主要通過阻止或減緩化學反應的發生來實現，特別是氧化反應和水解反應，這些反應通常是食品變質和活性成分失活的主要原因。在微膠囊中，壁材不僅起到物理隔離的作用，還能通過其化學性質來抑制或減緩化學反應的速率。例如，使用抗氧化性強的壁材（如維生素E富集的脂質），可以有效地捕獲自由基，減少這些活性粒子引起的氧化損傷。另外，一些壁材能在微膠囊內部形成特定的酸堿環境，抑制酸催化的分解反應，從而保護酸敏感的芯材。化學穩定性的提升還涉及壁材的選擇和配比，適當的壁材組合可以通過協同作用進一步增強保護效果。例如，多組分系統中的脂質和多糖復合壁材，不僅提供了物理隔離，還能通過各自的抗氧化和離子交換能力共同作用，形成更加穩定的微環境。

3.3 緩釋作用

微膠囊技術的緩釋作用是其在食品穩定性增強方面的核心作用之一。這一作用機制使得包埋在微膠囊內的活性成分能夠按預定的速率和時間點釋放，從而實現對食品品質的精準控制[5]。

壁材的滲透性可以根據分子大小和電荷調整，以控制芯材分子通過壁層的速度。例如，使用聚合度較高的聚乳酸或聚乳酸共甘蔗酯作為壁材，可以通過調整其聚合度或交聯度來控制壁材的生物降解速率，從而影響內含物的釋放速度。具體來說，緩釋的動力學可以描述為Rt=k×Ct，其中Rt表示在時間t的釋放率，Ct表示此時芯材的濃度，而k是與壁材特性相關的釋放常數。這個模型揭示了釋放動力學與壁材屬性之間的直接關聯，說明了通過科學設計壁材可以預設和調節活性成分的釋放行為。另外，環境因素（如pH值和溫度）可以通過可以改變壁材的物理化學性質影響緩釋行為，進而調控芯材的釋放。

3.4 抗酶作用

在食品穩定性的增強中，微膠囊技術的抗酶作用不容忽視。抗酶作用通過物理隔離和化學抑制，防止食品中的酶與包埋的敏感成分接觸，從而抑制由酶催化的反應。例如，某些食品成分易受脂肪酶的分解，通過微膠囊技術可以有效避免此類反應，保持食品的營養和感官質量。抗酶作用主要通過如圖1所示的機制來實現。實際應用中，抗酶效果的優化需要綜合考慮壁材的選擇、微膠囊的尺寸、壁厚以及加工條件等因素。這些因素共同決定了微膠囊的整體性能，尤其是在復雜的食品加工和儲存環境下。

4 實踐案例分析

在食品工業中，微膠囊包埋技術的實際應用案例能提供直接的證據以驗證其在增強食品穩定性方面的有效性。以變性淀粉（淀粉辛烯基琥珀酸酯）為壁材，通過乳化和噴霧干燥工藝生產肉味復合調味料。將具有優良成膜性和乳化性的變性淀粉溶解于去離子水中。溶解過程需控制在特定溫度和pH值條件下，以確保淀粉的最佳溶解度和后續乳化效果。然后將溶解后的壁材與芯材（肉味調味料）混合。此步驟中，高效的乳化是關鍵，需要使用高速攪拌或者高剪切乳化機以形成均勻的乳濁液。乳濁液的均一性直接影響最終產品的質量和芯材的包覆效率。接著，將乳濁液通過高壓噴嘴噴入熱空氣中，迅速蒸發水分，形成固態的微膠囊粉末。噴霧干燥過程的關鍵參數包括進料速率、噴嘴尺寸、空氣溫度和流速。肉味復合調味料的微膠囊化不僅提升了其抗氧化性能，還延長了產品的保質期，表明微膠囊包埋技術能夠增強肉味復合調味料的

穩定性。

5 結語

本文對微膠囊包埋技術在增強食品穩定性方面的作用和機理進行了全面分析。鑒于微膠囊技術在食品工業中的重要性和潛在應用前景，建議相關行業和研究機構加大在此領域的研究投入，進一步探索和優化此類技術，以推動食品工業的健康可持續發展。

參考文獻

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作者簡介：張偉科（1983—），男，河南焦作人，本科。研究方向：食品香精、調味料的研究與開發。