微膠囊技術(shù)，又稱微膠囊造粒技術(shù)，起源于20世紀(jì)50 年代。該技術(shù)就是將固體、液體或氣體物質(zhì)包埋、封存在一種微型膠囊中成為一種固體微粒產(chǎn)品的技術(shù)。微膠囊技術(shù)的最大優(yōu)點是能夠保護囊芯物質(zhì)不受環(huán)境條件的影響，將囊芯物質(zhì)或環(huán)境條件的負(fù)面影響大幅降低。在國內(nèi)，微膠囊技術(shù)在食品行業(yè)擁有非常大的應(yīng)用前景。在美國，英國等西方國家，目前已經(jīng)擁有了數(shù)百計的微膠囊化食品添加劑或食品配料。
1 微膠囊造粒技術(shù)的基本原理
微膠囊技術(shù)的基本原理是針對不同的心材和用途，選用一種或幾種復(fù)合的壁材進行包埋。一般來說，油溶性心材應(yīng)采用水溶性壁材，而水溶性心材必須采用油溶性壁材。對一種微膠囊產(chǎn)品來說，合適的壁材很重要，不同的壁材在很大程度上決定著產(chǎn)品的物化性質(zhì)。選擇壁材的基本原則是：能與心材相配伍但不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，能滿足食品工業(yè)的安全衛(wèi)生要求，同時還應(yīng)具備適當(dāng)?shù)臐B透性、吸濕性、溶解性和穩(wěn)定性等。
2 微膠囊技術(shù)的功能作用
經(jīng)微膠囊化后，物質(zhì)的形狀、質(zhì)量、體積、色澤、溶解性、反應(yīng)性、耐熱性和貯藏性等性質(zhì)發(fā)生改變。這些性質(zhì)使微膠囊技術(shù)在食品工業(yè)中發(fā)揮了重要的作用。
2.1 改變物料的存在狀態(tài)、物料的質(zhì)量與體積
可使液體或半固體物料轉(zhuǎn)變成固體顆粒，以便加工、貯藏與運輸。微膠囊化后物料的質(zhì)量有所增加，且可通過制成含有空氣或空心的膠囊而使體積增大。在食品加工上，這個特性可改善某些食品配料之間的混合均勻性。
2.2 隔離物料間的相互作用，保護敏感性物料
避免在配料豐富的食品體系中，不相配伍的組分間相互影響。防止某些不穩(wěn)定的食品輔料揮發(fā)、氧化、變質(zhì)，提高敏感性物質(zhì)對環(huán)境因素的耐受力，使芯材免受外界不良因素的影響,以保護食品添加劑原有的特性，減少與外界環(huán)境的接觸時間，提高其貯藏加工時的穩(wěn)定性并延長產(chǎn)品的貨架壽命。
2.3 掩蓋不良風(fēng)味、降低揮發(fā)性
掩蔽部分食品添加劑自身存在的臭味、辛辣味、苦味、異味等不良?xì)馕?，改善它們在食品工業(yè)中的使用性。部分易揮發(fā)的食品添加劑，如香精香料等，經(jīng)微膠囊化后可抑制揮發(fā)，減少其在貯存加工時的揮發(fā)性，同時也減少了損失，節(jié)約了成本。
2.4 控制釋放
微膠囊可以使核心物質(zhì)以一定的速率逐漸向外釋放，因此可以延長活性物質(zhì)的釋放時間，如在食品中加入香味劑、風(fēng)味劑，可以達到風(fēng)味香味持久、連續(xù)的目的。
2.5 降低對健康的危害，減少毒副作用
利用控制釋放的特點，減少食品添加劑的毒副作用等。
3 微膠囊造粒步驟
微膠囊造粒是物質(zhì)微粒（核心）的包衣過程，其過程分為四個步驟：一，將心材分散入微膠囊化的介質(zhì)中；二，再將壁材放入該分散體系中；三，通過某一種方法將壁材聚集、沉漬或包敷在已分散的心材周圍；四，這樣形成的微膠囊膜壁在很多情況下不穩(wěn)定的，尚需要用化學(xué)或物理的方法進行處理，以達到一定的機械強度。
自微膠囊技術(shù)問世以來，其制備的新工藝、新方法就一直是許多科研工作者研究的主要方向之一， 目前已有的微膠囊的制備技術(shù)已超過200種[8]，通常根據(jù)其性質(zhì)、囊壁形成的原理和微膠囊化條件分為物理法、物理化學(xué)法、化學(xué)法等3大種方法范圍。在每種方法范圍內(nèi)又因為制備工藝的不同而進一步分成許多種具體的制備技術(shù)和方法。物理法主要包括噴霧干燥法、噴霧凝凍法、空氣懸浮法、真空 蒸發(fā)沉積法、靜電結(jié)合法、多孔離心法；化學(xué)法主要包括界面聚合法、原位聚合法、分子包囊法、輻 射包囊法；物理化學(xué)法主要包括水相分離法、油相分離法、囊心交換法、擠壓法、銳孔法、粉末床 法、熔化分散法、復(fù)相乳液法。
4 在食品添加劑中應(yīng)用
4.1 酸味劑
許多酸味劑直接添加到食品配料中，會與果膠、蛋白質(zhì)、淀粉、色素等成分作用而影響食品品質(zhì)。另外，酸味劑可促進食品氧化，改變配料系統(tǒng)的pH 值，有很強的吸濕性。因此，采用微膠囊技術(shù)，將酸味劑包埋起來，大大減少酸味劑與外界的接觸，延長食品的貯存期，并可通過控制釋放，以增進風(fēng)味。目前，微膠囊化乳酸、檸檬酸、抗壞血酸等產(chǎn)品已商品化，廣泛應(yīng)用于布丁粉、點心粉、餡餅填充物、固體飲料及肉類的加工中。生產(chǎn)微膠囊化酸味劑通常使用物理方法，如在乳酸鈣顆粒上噴涂乳酸形成乳酸微膠囊，或把酸味劑用氫化油脂、脂肪酸等臘質(zhì)材料融化、涂布、包覆、冷卻形成微膠囊或在流化床中形成包覆。
4.2 甜味劑
甜味劑在加工、儲存過程中極易受溫度和濕度等條件的影響。將甜味劑微膠囊化后可使其吸濕性大為降低，同時微膠囊的緩釋作用能使甜味持久。如阿斯巴甜是目前最常用的一種甜味劑，其甜度高，
為蔗糖的150~200倍，而熱量卻遠遠低于等量蔗糖，但由于這種甜味劑在酸性環(huán)境中不穩(wěn)定，使其使用受到限制，通過微膠囊技術(shù)可克服阿斯巴甜在酸性環(huán)境不穩(wěn)定的缺點 。
4.3 色素
一些天然色素在應(yīng)用中存在溶解性與穩(wěn)定性差的問題，微膠囊化后不僅可以改變?nèi)芙庑阅埽瑫r也提高了其對光、熱、氧、pH , 維生素C 等的穩(wěn)定性。番茄紅色素、β-胡蘿卜素、葉黃素、玉米色素、姜黃色素、花青素等多種色素的微膠囊化均有相關(guān)研究。如孫傳慶[9]等對番茄紅色素的微膠囊化及穩(wěn)定性進行了研究。
4.4 防腐劑
一些常用化學(xué)合成防腐劑對人體健康有害，許多國家的食品法律中有嚴(yán)格的限制[10]。為了解決這些問題，人們研制開發(fā)出防腐劑微膠囊，在實際應(yīng)用中這類產(chǎn)品主要利用微膠囊的控制釋放及緩釋的特點，避免在加工過程中直接加入山梨酸、苯甲酸等防腐劑影響產(chǎn)品質(zhì)量。例如，飲料、罐頭等食品的防腐劑微膠囊化，可以減少添加量，控制緩釋，達到對使用者健康無害的目的。微膠囊化乙醇?xì)⒕栏瘎?，采用變性淀粉、乙基纖維素、硅膠等為壁材制成的高濃度固體防腐劑，應(yīng)用于食品、水果的包裝袋中緩慢釋放乙醇蒸汽而達到殺菌的目的[11]。
4.5 營養(yǎng)強化劑
隨著生活水平不斷提高，營養(yǎng)強化劑在食品加工中的應(yīng)用越來越廣泛，對營養(yǎng)強化劑的穩(wěn)定性要求也隨之提高。氨基酸、維生素和礦物質(zhì)等營養(yǎng)素在加工或貯藏過程中，易受外界環(huán)境因素的影響而喪失營養(yǎng)價值或使制品變色變味。例如，含鐵食品不僅鐵腥味重而且鐵鹽具有很強的催化氧化作用，使食品變色、變味、變質(zhì)，難以保存，效價降低。若經(jīng)微膠囊化后，則可避免上述問題。陳發(fā)河[ 12]等采用β-環(huán)糊精制備天然胡蘿卜素微膠囊，提高了它的穩(wěn)定性和水溶性，減少了貯存過程中的損失，擴大了其在食品中的應(yīng)用范圍。
4.6 抗氧化劑
維生素E是一種天然的油溶性抗氧化劑，它的氧化物可以與抗壞血酸反應(yīng)。用脂質(zhì)體包埋維生素E，維持維生素E被包裹在脂質(zhì)體壁內(nèi)，而抗壞血酸鹽被親水相捕獲[13]。微膠囊加到親水相里，并被水油界面聚集。這樣抗氧化劑就集中在氧化反應(yīng)發(fā)生的地方，同時也避免了與其它食品組分的反應(yīng)。微膠囊化可提高抗氧化劑的穩(wěn)定性，延長食品的貨價期，提高經(jīng)濟效益。陳梅香[ 14 ]等用分子包埋法對BHT進行微膠囊化，對阻止或減緩油脂的氧化，BHT微膠囊化產(chǎn)品的效果明顯優(yōu)于未包埋的BHT的效果，且BHT用量明顯降低。
4.7 生理活性物質(zhì)
保健食品中的膳食纖維、活性多糖、多不飽和脂肪酸、活性肽和活性蛋白等活性物質(zhì)，由于不穩(wěn)定，易與其它配料發(fā)生相互作用，用微膠囊化處理可提高它們在功能性食品中的可用性[15]。
5 微膠囊技術(shù)的展望
微膠囊化技術(shù)是食品添加劑行業(yè)中引入的一項新技術(shù)，具有很高的實用價值。國外特別是美國和日本微膠囊技術(shù)已取得了相當(dāng)?shù)某删?，而我國對微膠囊的需求隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷增加而增大。食品的微膠囊化，既方便食用又不影響產(chǎn)品外觀和口感，還能掩蓋某些不良?xì)馕丁５壳皩τ谖⒛z囊技術(shù)本身而言，完全依賴進口的現(xiàn)狀使國內(nèi)的應(yīng)用開發(fā)成本增加，限制了微膠囊在國內(nèi)的廣泛使用。因此，必須解決制備成本過高和壁材及輔助料的安全性等問題。隨著人們對微膠囊技術(shù)認(rèn)識的不斷加深，科學(xué)研究的進一步推進，微膠囊技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用將會越來越廣泛。另外，作為這一技術(shù)的延伸，納米微膠囊具有更為寬廣的發(fā)展前景。新材料新設(shè)備的不斷開發(fā)，微膠囊化技術(shù)將會沿著它這一獨特的方式活躍于食品添加劑工業(yè)中，這將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。
