微膠囊包埋技術(shù)在增強(qiáng)食品穩(wěn)定性中的作用

摘 要：食品穩(wěn)定性的增強(qiáng)對(duì)于確保食品的安全性、保持其營養(yǎng)價(jià)值、增加經(jīng)濟(jì)效益至關(guān)重要。微膠囊包埋技術(shù)通過構(gòu)建堅(jiān)固的物理屏障，可有效隔離氧氣和濕氣等外界因素，同時(shí)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(xué)反應(yīng)的發(fā)生，從而增強(qiáng)食品的化學(xué)穩(wěn)定性；通過其獨(dú)特的緩釋機(jī)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(shí)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(chǎn)肉味復(fù)合調(diào)味料的微膠囊化過程，證明了微膠囊包埋技術(shù)在實(shí)際食品加工中提升產(chǎn)品穩(wěn)定性的有效性。

關(guān)鍵詞：微膠囊包埋技術(shù)；食品穩(wěn)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(yè)快速發(fā)展的背景下，食品安全和穩(wěn)定性日益受到國際社會(huì)的高度關(guān)注。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的報(bào)告，食品安全問題每年導(dǎo)致約6億人患病，其中4億多例為嚴(yán)重病例，同時(shí)引發(fā)約33萬人死亡。這一數(shù)據(jù)凸顯了食品穩(wěn)定性不足對(duì)公共健康的潛在威脅。同時(shí)，全球化貿(mào)易的興起要求食品在更長的供應(yīng)鏈中保持穩(wěn)定，以滿足不同地區(qū)消費(fèi)者的需求。在這樣的宏觀背景下，食品的保存技術(shù)和保質(zhì)期延長策略成為行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。本文探討微膠囊包埋技術(shù)在增強(qiáng)食品穩(wěn)定性方面的作用，為食品科技的發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

1 微膠囊包埋技術(shù)概述

1.1 概念

微膠囊包埋技術(shù)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(shù)允許將活性成分（芯材）包裹在連續(xù)的薄膜（壁材）中，以保護(hù)其免受外界環(huán)境的直接影響，同時(shí)延長有效成分的作用時(shí)間并改善其穩(wěn)定性。

1.2 發(fā)展歷程

微膠囊包埋技術(shù)的最早文獻(xiàn)記錄可以追溯到

20世紀(jì)50年代，當(dāng)時(shí)主要用于醫(yī)藥領(lǐng)域，用以控制藥物釋放，以提高藥效和減少副作用。這一時(shí)期，科學(xué)家們主要關(guān)注的是如何通過物理和化學(xué)方法來封裝藥物，并控制其在體內(nèi)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(jì)70年代至90年代，微膠囊包埋技術(shù)得到迅速發(fā)展，并擴(kuò)展到非醫(yī)藥領(lǐng)域。這一時(shí)期，微膠囊包埋技術(shù)的應(yīng)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(wěn)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(shù)提供了更多的靈活性和應(yīng)用潛力。21世紀(jì)初至今，微膠囊包埋技術(shù)已進(jìn)入現(xiàn)代化和高度創(chuàng)新的階段?？茖W(xué)家們不僅優(yōu)化了封裝材料和技術(shù)，還引入了納米技術(shù)來進(jìn)一步微小化膠囊，提高其精確性和效率。當(dāng)前，微膠囊包埋技術(shù)正受到全球范圍內(nèi)廣泛的研究和商業(yè)化關(guān)注，其創(chuàng)新應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，展現(xiàn)出巨大的市場(chǎng)潛力和社會(huì)價(jià)值[1]。

2 增強(qiáng)食品穩(wěn)定性的重要性

食品穩(wěn)定性是指食品在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中保持其安全性、營養(yǎng)價(jià)值、感官品質(zhì)的能力，有助于抵抗微生物的侵襲、減緩化學(xué)和物理性質(zhì)的變化，從而延長保質(zhì)期并保持食品品質(zhì)[2]。

2.1 保障食品安全

食品穩(wěn)定性對(duì)于確保食品在整個(gè)供應(yīng)鏈中的安全性具有重要意義。食品在生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸至消費(fèi)過程中易受微生物污染和化學(xué)變質(zhì)的影響，這可能導(dǎo)致食品腐敗和生成有害物質(zhì)。通過增強(qiáng)食品穩(wěn)定性，可以有效地控制或延緩微生物生長和化學(xué)反應(yīng)，從而減少食源性疾病的風(fēng)險(xiǎn)，確保消費(fèi)者的食用安全性。

2.2 保持營養(yǎng)價(jià)值

食品的營養(yǎng)價(jià)值是其最重要的屬性之一。食品中的許多營養(yǎng)成分，如維生素和抗氧化劑，在不適當(dāng)?shù)膬?chǔ)存條件下易于降解。通過微膠囊技術(shù)等封裝技術(shù)增強(qiáng)食品穩(wěn)定性，有助于保護(hù)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(yǎng)價(jià)值和功能性。

2.3 增加經(jīng)濟(jì)效益

食品的穩(wěn)定性直接影響其經(jīng)濟(jì)價(jià)值[3]。穩(wěn)定性好的食品可以在更廣闊的地理區(qū)域內(nèi)銷售，無須頻繁補(bǔ)貨，減少了因退貨和降價(jià)銷售造成的經(jīng)濟(jì)損失。此外，穩(wěn)定性高的食品減少了包裝和保護(hù)需求，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)和運(yùn)輸成本。

3 微膠囊包埋技術(shù)在增強(qiáng)食品穩(wěn)定性方面的作用

微膠囊包埋技術(shù)通過多種作用，能夠有效地保護(hù)食品中的活性成分，從而提高其穩(wěn)定性，同時(shí)延長保質(zhì)期。

3.1 形成物理屏障

微膠囊包埋技術(shù)通過形成堅(jiān)固的物理屏障來增強(qiáng)食品的穩(wěn)定性，這一機(jī)理主要依賴于壁材的物理性質(zhì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。物理屏障的主要功能是隔絕外界環(huán)境因素，如氧氣、濕氣、光照及微生物，防止這些因素對(duì)食品內(nèi)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(zhì)，如天然蛋白質(zhì)（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(jiān)固而連續(xù)的保護(hù)層，其厚度和孔隙大小可以通過控制工藝參數(shù)（如聚合時(shí)間、交聯(lián)度）來精細(xì)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)芯材的最優(yōu)保護(hù)。物理屏障的效果也依賴于壁材的微觀結(jié)構(gòu)和分子排列方式。例如，壁材中交聯(lián)密度較高的區(qū)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(jìn)內(nèi)部壓力的平衡，避免內(nèi)外環(huán)境差異引起的結(jié)構(gòu)破壞。

3.2 增強(qiáng)化學(xué)穩(wěn)定性

化學(xué)穩(wěn)定性的增強(qiáng)是微膠囊包埋技術(shù)在食品穩(wěn)定性方面的另一個(gè)關(guān)鍵作用。這一作用主要通過阻止或減緩化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生來實(shí)現(xiàn)，特別是氧化反應(yīng)和水解反應(yīng)，這些反應(yīng)通常是食品變質(zhì)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(xué)性質(zhì)來抑制或減緩化學(xué)反應(yīng)的速率。例如，使用抗氧化性強(qiáng)的壁材（如維生素E富集的脂質(zhì)），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(nèi)部形成特定的酸堿環(huán)境，抑制酸催化的分解反應(yīng)，從而保護(hù)酸敏感的芯材?；瘜W(xué)穩(wěn)定性的提升還涉及壁材的選擇和配比，適當(dāng)?shù)谋诓慕M合可以通過協(xié)同作用進(jìn)一步增強(qiáng)保護(hù)效果。例如，多組分系統(tǒng)中的脂質(zhì)和多糖復(fù)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(wěn)定的微環(huán)境。

3.3 緩釋作用

微膠囊技術(shù)的緩釋作用是其在食品穩(wěn)定性增強(qiáng)方面的核心作用之一。這一作用機(jī)制使得包埋在微膠囊內(nèi)的活性成分能夠按預(yù)定的速率和時(shí)間點(diǎn)釋放，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)食品品質(zhì)的精準(zhǔn)控制[5]。

壁材的滲透性可以根據(jù)分子大小和電荷調(diào)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(diào)整其聚合度或交聯(lián)度來控制壁材的生物降解速率，從而影響內(nèi)含物的釋放速度。具體來說，緩釋的動(dòng)力學(xué)可以描述為Rt=k×Ct，其中Rt表示在時(shí)間t的釋放率，Ct表示此時(shí)芯材的濃度，而k是與壁材特性相關(guān)的釋放常數(shù)。這個(gè)模型揭示了釋放動(dòng)力學(xué)與壁材屬性之間的直接關(guān)聯(lián)，說明了通過科學(xué)設(shè)計(jì)壁材可以預(yù)設(shè)和調(diào)節(jié)活性成分的釋放行為。另外，環(huán)境因素（如pH值和溫度）可以通過可以改變壁材的物理化學(xué)性質(zhì)影響緩釋行為，進(jìn)而調(diào)控芯材的釋放。

3.4 抗酶作用

在食品穩(wěn)定性的增強(qiáng)中，微膠囊技術(shù)的抗酶作用不容忽視?？姑缸饔猛ㄟ^物理隔離和化學(xué)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(yīng)。例如，某些食品成分易受脂肪酶的分解，通過微膠囊技術(shù)可以有效避免此類反應(yīng)，保持食品的營養(yǎng)和感官質(zhì)量?？姑缸饔弥饕ㄟ^如圖1所示的機(jī)制來實(shí)現(xiàn)。實(shí)際應(yīng)用中，抗酶效果的優(yōu)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(fù)雜的食品加工和儲(chǔ)存環(huán)境下。

4 實(shí)踐案例分析

在食品工業(yè)中，微膠囊包埋技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用案例能提供直接的證據(jù)以驗(yàn)證其在增強(qiáng)食品穩(wěn)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(chǎn)肉味復(fù)合調(diào)味料。將具有優(yōu)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(xù)乳化效果。然后將溶解后的壁材與芯材（肉味調(diào)味料）混合。此步驟中，高效的乳化是關(guān)鍵，需要使用高速攪拌或者高剪切乳化機(jī)以形成均勻的乳濁液。乳濁液的均一性直接影響最終產(chǎn)品的質(zhì)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(fā)水分，形成固態(tài)的微膠囊粉末。噴霧干燥過程的關(guān)鍵參數(shù)包括進(jìn)料速率、噴嘴尺寸、空氣溫度和流速。肉味復(fù)合調(diào)味料的微膠囊化不僅提升了其抗氧化性能，還延長了產(chǎn)品的保質(zhì)期，表明微膠囊包埋技術(shù)能夠增強(qiáng)肉味復(fù)合調(diào)味料的

穩(wěn)定性。

5 結(jié)語

本文對(duì)微膠囊包埋技術(shù)在增強(qiáng)食品穩(wěn)定性方面的作用和機(jī)理進(jìn)行了全面分析。鑒于微膠囊技術(shù)在食品工業(yè)中的重要性和潛在應(yīng)用前景，建議相關(guān)行業(yè)和研究機(jī)構(gòu)加大在此領(lǐng)域的研究投入，進(jìn)一步探索和優(yōu)化此類技術(shù)，以推動(dòng)食品工業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

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