微膠囊技術(shù)在保健食品中的應(yīng)用進(jìn)展

曹侃 李雙雙

摘 要：近年來，微膠囊逐漸成為發(fā)展前景十分廣闊的一種新型給藥系統(tǒng)。尤其是在保健食品行業(yè)，微膠囊技術(shù)有很大的應(yīng)用價(jià)值。本文主要介紹了微膠囊技術(shù)的含義、制備方法、在保健食品中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)所在，以及微膠囊的實(shí)際應(yīng)用情況和發(fā)展前景，以期為后續(xù)的進(jìn)一步深入研究與應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：微膠囊技術(shù)? 制備方法? 保健食品

微膠囊技術(shù)作為一種具有改變物質(zhì)形態(tài)、保護(hù)敏感成分、掩蓋不良?xì)馕?、隔離活性物質(zhì)、增加成分穩(wěn)定性、延長(zhǎng)有效成分作用時(shí)間等特點(diǎn)的新技術(shù)，目前在食品、化工、醫(yī)藥、生物技術(shù)等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用[1-2]。隨著大健康時(shí)代的來臨，保健食品的市場(chǎng)需求量大增，本文通過綜述近5年來微膠囊技術(shù)在保健食品中的有關(guān)應(yīng)用，以期為該技術(shù)后續(xù)的進(jìn)一步深入研究與應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 微膠囊技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 微膠囊技術(shù)的概念

微膠囊技術(shù)是一種利用囊材，即壁材（通常為天然或合成的高分子材料）將囊心物（通常為固體或液體藥物）包裹成直徑為1～5000μm的封閉微小的膠囊，使被包裹的原材料與外界環(huán)境隔絕，并盡可能的保持原材料本來的顏色、味道和性能的一種新型技術(shù)[3]。

1.2 微膠囊囊材的選擇

囊材的選擇要求性質(zhì)穩(wěn)定、無毒、無刺激性，具有一定的強(qiáng)度和彈性，還要有符合要求的黏度、溶解性和滲透性等等。目前，市場(chǎng)上常用的囊材有天然高分子材料，如明膠、阿拉伯膠、殼聚糖、淀粉、環(huán)糊精等;半合成高分子材料，如甲基纖維素和羧甲基纖維素鈉等;合成高分子材料，如聚乙二醇和聚乙烯醇等。

2 微膠囊的制備方法

根據(jù)原材料與囊材的性質(zhì)對(duì)微膠囊粒度的大小與釋放的速度等要求，可選擇不同種類的制備方法，其主要包括3類——化學(xué)法、物理法和物理化學(xué)法。

2.1 化學(xué)法

2.1.1 原位聚合法

原位聚合法是指在一定條件下，于基體內(nèi)的原位或目標(biāo)位置通過化學(xué)反應(yīng)生成一種或幾種增強(qiáng)相，在基體的材料中產(chǎn)生一種或幾種相對(duì)分子質(zhì)量相對(duì)較高、體積較大的聚合物，從而達(dá)到一種強(qiáng)化的目的[3]。徐傳芳等以熱固性脲樹脂為囊材，采用原位聚合物法制備茉莉香精微膠囊，對(duì)處于液態(tài)的茉莉香精進(jìn)行微囊化，制備出流動(dòng)性良好的粉末狀微膠囊版香精。液態(tài)的茉莉香精被囊材完整包裹，外表形態(tài)完整，同時(shí)還具有緩釋的良好性能[4]。該方法的特點(diǎn)是粒徑分布均勻，可制備出具有自我修復(fù)功能的微膠囊。

2.1.2 復(fù)凝聚法

采用復(fù)凝聚法制備微膠囊時(shí)，囊材一般為兩種或兩種以上的水溶性良好的高分子聚合物。制備時(shí)將囊心物分散在水溶液中，通過改變混合溶液的溫度、pH值或加入無機(jī)電解質(zhì)使囊材發(fā)生靜電相互作用，從而降低溶解度使相發(fā)生分離，形成囊材濃度較高時(shí)的相和囊心物濃度過高時(shí)的相，膠體從混合溶液中凝聚出來，從而將囊材包埋形成微膠囊[5]。該方法具有高效、高產(chǎn)率、作用條件溫和等優(yōu)點(diǎn)。

2.1.3 銳孔-凝固浴法

銳孔-凝固浴法在制備過程中需要將囊材與囊心物溶解混勻后，借助注射器將料液加入到固化劑中，囊材迅速凝固從而形成微型膠囊。王楠等為了提高對(duì)天然植物精油的囊化效果，將海藻酸鈉與多孔淀粉混合作為囊材，并使用該法制備精油膠囊，得到最佳工藝，制得的膠囊穩(wěn)定性較高，彌補(bǔ)了外觀上的缺陷[6]。

2.1.4 脂質(zhì)體制備微膠囊

脂質(zhì)體是由脂質(zhì)雙分子層形成的、具有球形特點(diǎn)的載體制劑組成，其可以將水溶性材料包埋在親水性的區(qū)域內(nèi)，同時(shí)可將脂溶性的材料包埋在疏水區(qū)域的脂質(zhì)雙層內(nèi)。該方法的應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛，主要應(yīng)用分布在食品、藥品等的傳遞上，可以保護(hù)生物活性材料不受外在環(huán)境的影響，如溫度、pH值、高離子強(qiáng)度和酶等。

2.2 物理法

2.2.1 噴霧干燥法

噴霧干燥法具有成本低、操作簡(jiǎn)單、易于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)等特點(diǎn)，在使用該方法時(shí)，首先需要將囊心物在囊材的溶液中混合均勻，使之形成穩(wěn)定的溶液，然后將其進(jìn)料送到噴霧干燥器中，經(jīng)過霧化和熱風(fēng)干燥使之形成干燥的微膠囊顆粒。運(yùn)用該方法制備的微型膠囊具有良好的水溶性、乳化能力和耐熱性。

2.2.2 噴霧冷凍干燥法

噴霧干燥法的應(yīng)用范圍十分廣泛，但其缺點(diǎn)也較為明顯——加工過程中需要經(jīng)過高溫?zé)犸L(fēng)干燥，這一做法會(huì)導(dǎo)致活性物質(zhì)的降解，從而影響產(chǎn)品的包埋率。因此，近年來許多研究人員研究出噴霧冷凍干燥法來制備微型膠囊的辦法。Semyonov等用麥芽糊精和海藻糖的混合物作為囊材，并通過實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論——使用噴霧干燥技術(shù)可獲得具有高活力的益生菌細(xì)胞微膠囊。在噴霧階段，較低的溫度不會(huì)影響細(xì)菌的生存能力[7]，但該方法由于成本較高而很少用于工業(yè)生產(chǎn)。

2.2.3 流化床包衣法

流化床包衣法是通常用于包埋固體材料的一種方法，包埋過程分為：成核、轉(zhuǎn)變、球生長(zhǎng)。流化床包衣法在包埋時(shí)，首先需要將被包埋的固體材料懸浮于包衣室內(nèi)，然后囊材溶液經(jīng)過噴嘴霧化器噴射進(jìn)入包衣室內(nèi)，將其與固體藥物進(jìn)行碰撞，經(jīng)蒸發(fā)形成微膠囊。該方法易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，且操作簡(jiǎn)便，適用于食品工業(yè)的生產(chǎn)。

2.3 物理化學(xué)法

2.3.1 相分離法

使用相分離法制備微膠囊需要3步：①形成3個(gè)不相混溶的相——囊心物溶液相、囊材溶液相和不與這兩個(gè)相相溶的相;②將3個(gè)相混合均勻;③加熱，干燥囊材。通過以上3步即可得到微膠囊。

2.3.2 溶劑蒸發(fā)法

溶劑蒸發(fā)法也稱脫溶劑法，具體步驟為：將囊材溶解在揮發(fā)溶劑中，然后再將囊心物溶解在其中，攪拌均勻后對(duì)溶劑進(jìn)行蒸發(fā)，這樣聚合物在囊材周圍收縮就形成了微膠囊[8]。該方法操作簡(jiǎn)單，形成的溶液體系穩(wěn)定，溫度變化范圍較小，且溶劑可以進(jìn)行回收再利用。

2.3.3 層層自組裝技術(shù)

該技術(shù)是利用物質(zhì)分子之間的相互作用力，使物質(zhì)與物質(zhì)之間在分子層面上相互疊加、自動(dòng)組裝的一個(gè)過程。利用層層自組裝技術(shù)，在陰離子表面活性劑穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，用陽(yáng)離子多糖與陰離子多糖結(jié)合制備3層乳液，最后經(jīng)過噴霧干燥來制備微膠囊。趙瑞鵬等將殼聚糖作為囊材，利用層層自組裝技術(shù)來制備肉桂精油的微膠囊，發(fā)現(xiàn)制備得到的產(chǎn)品對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌有較好的抑制作用[9]。而且，該方法能夠從納米尺度上對(duì)微膠囊的粒徑大小、組成結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行控制，且對(duì)物質(zhì)的包埋程度較高。

3 微膠囊技術(shù)在保健食品中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

微膠囊具有改善和提高物質(zhì)外觀與性質(zhì)的能力，原材料經(jīng)過微囊化之后在食品或其他方面展現(xiàn)出諸多優(yōu)勢(shì)，尤其是在保健食品行業(yè)中的應(yīng)用。

3.1 增加保健食品的穩(wěn)定性

一些保健品的原材料由于結(jié)構(gòu)性質(zhì)不穩(wěn)定，可能會(huì)受到周圍環(huán)境的影響，例如溫度、pH值等。通過微囊化囊心物與外界環(huán)境隔離，可提高保健品的穩(wěn)定性。

一些保健品的生理活性物質(zhì)，如DHA、亞麻酸等，當(dāng)周圍環(huán)境變化較大時(shí)，如光照強(qiáng)度增強(qiáng)、溫度上升、pH值發(fā)生變化等都會(huì)使其失去對(duì)人體的有益生理功能，甚至對(duì)機(jī)體造成傷害。將物質(zhì)微膠囊化后可以加強(qiáng)和提升保健品的品質(zhì)，增強(qiáng)其對(duì)外在環(huán)境的適應(yīng)能力。

3.2 改善物質(zhì)的物理性質(zhì)

一些液態(tài)或固態(tài)的物質(zhì)利用微囊化技術(shù)可以很好的改變其物理形態(tài)，且改善了物質(zhì)的密度、流動(dòng)性、分散性，服用起來也較為方便。

3.3 緩釋控制

微囊化后的物質(zhì)可以控制囊心物的釋放位置、時(shí)間與速度，且微囊化使一些易揮發(fā)的物質(zhì)得到有效保護(hù)并讓其在合適的時(shí)候釋放出來。例如，賀龍以海藻酸鈉或殼聚糖為囊材制備微膠囊化的甜橙油，其能夠應(yīng)用到口香糖、膨化食品等的增香產(chǎn)品中[10]。

3.4 隔絕味道與不良?xì)馕?/p>

一些藥物由于其味道易讓人產(chǎn)生不愉快的情緒，如臭味、辣味、辛味等，而微囊化可以很好地解決該問題。將產(chǎn)品微膠囊化之后，其在口中不會(huì)溶解，這樣的使用效果較好，有效成分也能得到保證。

3.5 減少?gòu)?fù)方制劑配伍的禁忌

有些原材料有拮抗作用，也有一些原物質(zhì)混合在一起會(huì)發(fā)生毒副作用，將藥物微囊化處理可以阻止活性成分之間的反應(yīng)，保持有效成分的穩(wěn)定性。

4 微膠囊的實(shí)際應(yīng)用情況

4.1 用于營(yíng)養(yǎng)素

礦物質(zhì)元素、維生素、氨基酸等作為人體需要的主要營(yíng)養(yǎng)素，其在生產(chǎn)加工與儲(chǔ)藏的過程中會(huì)受到外界許多因素的影響而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值有所降低，甚至?xí)淖冾伾c口感。為防止這種情況的發(fā)生，可以將這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行包埋，增強(qiáng)其對(duì)抗外界不良環(huán)境的能力，待其穩(wěn)定性提高后，生物利用率也會(huì)升高。例如，維生素D（VD）是人體重要的維生素類型，其能夠促進(jìn)人體對(duì)鈣、鐵和磷的吸收，以及預(yù)防兒童的骨質(zhì)疏松等疾病。酪蛋白微粒是天然的納米傳遞系統(tǒng)，同樣也是牛奶酪蛋白中礦物質(zhì)的重要組成成分，以該物質(zhì)作為囊材，對(duì)脂溶性維生素D2進(jìn)行包埋，制成微膠囊后可對(duì)VD2起到保護(hù)作用，避免紫外線對(duì)其造成傷害[11]。

4.2 用于功能性油脂

隨著現(xiàn)代社會(huì)肥胖癥、冠心病、高血壓等病癥患者的不斷增加，人們對(duì)食物中脂肪的關(guān)注度也越來越高。但是功能性油脂的功能成分對(duì)環(huán)境的要求較高，限制了其應(yīng)用擴(kuò)展。

功能性油脂多指不飽和脂肪酸、磷脂以及膽堿，其對(duì)平衡人體有著極其重要的作用。同樣，它也是市場(chǎng)研發(fā)新型保健食品的重要成分及首要添加的材料之一[12]?？梢岳枚嗵?、蛋白質(zhì)、淀粉等作為功能性油脂的囊材，通過對(duì)功能性油脂的微膠囊化，避免其與外界環(huán)境接觸，從而延緩其氧化速率，最大限度的保證其生物活性。同時(shí)，該做法還能掩蓋油脂中的不良?xì)馕叮纳朴椭锢頎顟B(tài)，使其固態(tài)化。

4.3 用于添加劑

酚類物質(zhì)、生物堿類、黃酮類和茶多酚均為抗氧化劑，尤其是茶多酚，其具有能夠清除人體自由基、抗衰老、抗菌、消炎等作用，但是也有缺陷之處，如易溶于水、難溶于油等。微膠囊技術(shù)可以提高抗氧化劑的穩(wěn)定性，還能使其抗氧化范圍得到擴(kuò)大。

阿斯巴甜是一種應(yīng)用廣泛的甜味劑，將其微囊化可以防止水分或高溫對(duì)它的破壞[13]。目前，花青素、番茄紅素、玉米色素等都是天然色素，在食品加工過程中，由于天然色素存在溶解性和不穩(wěn)定性，而微膠囊技術(shù)可以改善天然色素的這一特性。

4.4 用于果蔬飲料

當(dāng)前，市場(chǎng)上的果蔬飲料主要應(yīng)用海藻酸鈉的鈣化，那么利用微膠囊技術(shù)與果蔬飲料的結(jié)合可以使飲料中具有維生素C、鈣、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分。將果蔬飲料微囊化還可以提高飲料的色澤，使其風(fēng)味更加獨(dú)特。

由于篇幅有限，本文主要講解了以上幾種微膠囊的應(yīng)用。另外，微膠囊還有其他方面的應(yīng)用，如醫(yī)學(xué)、乳制品方面等。

5 目前存在的問題與解決方法

微膠囊保健食品的發(fā)展前景廣闊，也是食品工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的重要趨勢(shì)。但是，微膠囊技術(shù)也面臨著更多的創(chuàng)新和挑戰(zhàn)，如目前食品市場(chǎng)的生產(chǎn)成本較高，原材料的選擇較難，需要考慮原材料是否安全，以及經(jīng)濟(jì)高效的壁材有所欠缺[14]。因此，微膠囊的技術(shù)水平還有待提高。

現(xiàn)如今，市場(chǎng)上常用的微膠囊壁材大多為一些高分子材料，這在方便保健品行業(yè)應(yīng)用的同時(shí)也產(chǎn)生了一些難題，尤其是壁材難降解和有毒害等問題，在制備的過程中可能涉及一些有毒的溶劑[15]。那么，探索研發(fā)出一種既無毒且易降解的材料成為了一個(gè)重要的探討課題。

6 展望

作為一種新興技術(shù)，微膠囊技術(shù)具有很好的發(fā)展?jié)撃?，為了更好的研究這個(gè)項(xiàng)目，未來應(yīng)該針對(duì)其中的大多問題尋找解決辦法，尋找技術(shù)突破點(diǎn)，推動(dòng)該項(xiàng)技術(shù)能更好地成熟和發(fā)展。

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