香精香料微胶囊化制备技术应用及新发展

程锴

摘 要：微胶囊化技术是一种用聚合物壁壳包埋目的物形成微粒的技术。香精香料微胶囊化后具备独特功能，引起研究学者和专业技术人员的极大兴趣。近年来，这种新技术在国内医药、涂料、食品、纺织品、饲料、日用化学品、烟草及香味广告等领域得到广泛的实际应用并表现出良好发展态势。

关键词：香精香料;微胶囊化技术;包埋;应用

微胶囊化技术是指将目的物用聚合物完全包埋起来，依靠包材保护芯材，不影响目的物原有化学性质，在某些外部刺激或缓释作用下目的物排出外部再现功能。此技术使传统工艺过程得到简化，可以改善被包埋物的反应活性、耐久性、稳定性，免受环境影响，延长挥发性物质的保质期、压敏性、热敏性和光敏性;减少有毒物质对环境的不利影响;根据需要持续释放物质进入环境等[1]。

香精香料微胶囊是用包材包埋香精香料，使香气透过囊壁缓慢释放，延长留香时间。香精香料不与环境直接接触，有效防止油斑、污渍、色素残留等问题[2]。微胶囊能有效解决工艺问题，提高产品档次和附加值，可应用于医药、涂料、食品、纺织品、饲料、日用化学品、烟草及香味广告等领域。

1 香精香料微胶囊化制备技术

香精香料微胶囊由芯材和包材构成。其芯材为香精香料;包材多选用高分子材料，要求：性能稳定，不影响香精香料作用，无毒、副作用，无刺激性，粘度、强度、渗透性、可塑性和配伍性等符合要求。

1.1 喷雾干燥法

此法是最广泛采用的方法，方便、经济，产品颗粒均匀且溶解性好。首先制备由芯材和包材组成的混合液，再将混合液于热气流中喷雾形成比表面积大的液滴，成膜材料迅速固化形成微胶囊。过程中，液滴物料吸热后水分迅速蒸发，物料温度始终低于环境温度，故此法特别适合热敏性香精香料[3]。

1.2 喷雾冷凝法

此法是将颗粒精细且形状规则的芯材分散于液化包材（固体脂、单甘酯等，熔点50～80℃）中，过程保温且均质，再利用喷雾造粒，借助外界条件使胶囊化颗粒固化。温度接近包材熔点时颗粒软化，不利收集，冷却室温度要求低于熔点30℃，以保证产品机械强度。文献表明，此法可一步制备香精香料微胶囊[4]。

1.3 挤压法

此法在低温下将芯材分散到作为包材的熔融碳水化合物（如糖类）中，再将混合物挤压通过模具排到吸水剂中，脱水、硬化、分离、干燥后形成产品，非常适用于热敏物质，是目前较受欢迎的香精香料微胶囊制作方法[5]。

1.4 界面聚合法

又称相分离法。由于温度、pH、离子强度等环境因素变化，存在于水相中的聚合物分子的亲水/亲油性质发生改变，逐渐向分散的芯材界面聚集、沉积交联，形成富含亲水胶体的相，聚合物包埋芯材形成微胶囊[6]。此法生產的微胶囊具有缓释功能，在制药、香料工业一直被广泛采用。

1.5 共结晶法

此法所用包材是蔗糖。蔗糖分子共结晶形成不规则聚集状、空隙和表面积增加的多孔基质，能更好地与香精香料结合。产品优点如下：①价格低廉;②外观良好，清澈透明;③热稳定性好，溶解性强，能自由流动且不粘结;④保质期长。故非常适合糖果和制药工业[7]。

1.6 分子包埋法

β-环糊精分子呈饼形中空结构，中心有亲油性，外层有亲水性。油性香精香料、色素和维生素能取代它中心的水分子与之络合。实验证明，此法能防止由氧、光、热和挥发造成的香味损失。此法产品优点如下：①稳定性好;②流动性好;③良好的结晶性;④可节省包装和储存费用;⑤具经济性。但有以下缺点：①载量低，一般为9%-14%;②包埋的香精香料的大小和极性受限;③β-环糊精会加速酯的水解，造成香味改变;④对于水溶性香精香料，产率低。美国FDA没有批准β-环糊精法在食品中使用，但在日本和欧洲用此法生产的香精香料微胶囊已投放到市场[8]。

1.7 复合乳液法

用此法包埋香精香料制备的是液体微胶囊。此法机理：

第一步，制备水/油型乳液。水相中含成胶物质（如海藻酸钠、角叉胶、聚氨基葡萄糖等），油相为香精香料（加入含钙、铜、锌、铁等助凝胶离子的表面活性剂）。油相和水相在40-50℃时混合均质，稳定10min以上;

第二步，制备油/水型乳液。油相为前步制好的水/油型乳液。水相中要加入1%-4%黄原胶或瓜尔豆胶，以稳定体系。两者混合均质，就制得水/油/水乳液。专利报告提到需在香精香料中加入乙基纤维素以增加粘度、减小表面张力和在内层水相中加入盐或糖以平衡渗透压[9]。此法可增加香精香料的稳定性，降低脂肪含量。此法在精细化工、食品工业广泛使用，用于生产液体食品具有广阔前景。

2 微胶囊技术的品质评价

理想的微胶囊粒径一般为1～1000μm，大小均匀，分散性好，具可塑性和弹性。影响微胶囊芯材释放速度的因素主要有芯材和包材理化性质、制备工艺条件、助剂等。工艺要求对微胶囊进行形状测定，粒径和分布测定，芯材含量、溶出速率、孔隙率、包埋率、壁厚等的测定[10]。其中，包埋率即芯壁比例，包埋率大则生产效率高、成本低，但其他方面效果下降。

3 香精香料微胶囊化技术的应用[11]

3.1 药物中的应用

将药物微胶囊化，在口中不会溶解，不与味蕾接触且具有香味。目前，许多药物（如消炎镇痛药、激素类药物、维生素、抗癌药物、无机盐药物等）已采用微胶囊化技术，可以延长药物作用时间、减少服用次数、提高药物疗效，防止药物局部浓度过高、降低药物毒性作用、减轻病人痛苦，保护药物和延长储存期限。

3.2 食品中的应用

食品中的香味难以持久或在加工、储存过程中变质而失香，加工过程中常要添加香精香料以增香，但香精香料有易挥发、难保存、取用不便等缺点。香精香料微胶囊化后受到保护，提高其对光照、氧化等外界影响的稳定性，也减少了香精的挥发损失，使其具有卫生、经济、香味协调、便于保存、使用方便等优点。用微胶囊技术制得的粉末香料，目前广泛用于糕点、固体饮料、固体汤料、快餐食品以及休闲食品（如焙烤制品、糖果制品、汤粉等）。在美国，粉末香料已占食品香料50%以上。

3.3 纺织品中的应用

香味印花一般使用微胶囊化的液体香精，与有色涂料浆、黏合剂混融，通过浸渍法、喷雾法或刮板法，把印花浆固着于织物，然后烘干即可。此法可以有效控制织物上香精的释放，但生产成本高、包囊率较低，目前应用于服装、传单、饰品等多种纺织品。

3.4 洗涤剂中的应用

在合成洗涤剂中加入香精，可以保护原有去污效果，且赋予衣物香味。香精微胶囊化可以保证合成洗涤剂在储存期间减少香味散失，避免香料与洗涤剂组分作用而失效。在洗涤、烘干、熨烫过程中部分微胶囊破裂使衣物带上香味，其余的香精微胶囊未破裂而渗透到织物内部并在穿着过程中缓慢释放香味。这种微胶囊通常是明胶--阿拉伯树胶体系或尿素--甲醛预缩体、蜜胺--甲醛预缩体，有良好密封性。研究表明，微胶囊在不同材料上附着力不同：在具有平滑表面的棉、锦纶织物上附着力低;在表面粗糙的涤纶针织物上容易附着。

3.5 饲料中的应用

实验表明，在饲料中加入添加剂微胶囊如风味剂或粉末酒，改善饲料风味，可减少家畜服用困难、刺激禽畜肠胃运动、促进食欲，提高其采食量，增加体重。故在饲料中加入香精香料微胶囊，能起到加速禽畜生长周期的作用。

3.6 香烟中的应用

在香烟中加入樟脑、薄荷、柠檬、樱桃等香精，其香气可以掩盖烟草燃烧过程中的辛辣味。可将烟用香精制成微胶囊。把香料微胶囊加入粘合剂中，喷洒在烟丝上形成烟卷。储存期间香料不会从微胶囊中逸出而挥发散失。吸烟时，烟丝燃烧产生的热量会使微胶囊破裂而放出香精，使辛辣味得到掩盖。

4 技术发展现状及展望

微胶囊化技术发展过程中，美国、日本长期处于领先地位，而我国起步较晚。香精香料微胶囊化技术当前在许多领域都已得到实际应用和深入研究。随着科学技术进步，该技术将会越来越完善，其应用领域将会得到很大发展。

香精香料微胶囊化技术发展将呈现以下发展趋势[12]：①随着蛋白原料在微胶囊包材中使用的增多，以廉价蛋白的特殊属性为基础的新技术更受专业技术人员的关注。通过高温高压手段来处理蛋白包埋香精香料活性分子，芯材损失小，工艺步骤简单易于控制，胶囊表面光滑无凹痕，但包埋效率较低。弥补该类技术的缺陷应是将来的研究热点;②纳米香精香料微胶囊具备完美的分散性和融合性，更适合应用于香精香料行业。设计新技术生产制造纳米香精香料微胶囊受到研究学者和专业技术人员的广泛关注;③脂质体俘获技术可以形成亲水且亲油的包埋着脂质体的胶囊材料，具备更好的生物相容性和特香性，是最受欢迎的包埋技术之一;④利用微生物制备微胶囊日益引起重视，天然微生物胶囊无毒、可生物降解、大小均匀，只要来源易得，成本即极低。经过研究比较，发现以酵母菌做微胶囊原料效果最好。在崇尚回归自然的21世纪，天然绿色的产品更符合消费者的心理需求，纯生物微胶囊制剂必将拥有广阔的市场;⑤寻找新的香精香料微胶囊生产方式，最直接的途径就是改善、演变应用于其他领域的高新技术。如演化自陶瓷工业的溶胶--凝胶体系，很适合香精香料分子的包埋，且操作条件特别温和，颗粒大小合適，原料便宜，适用于规模化生产。

参考文献：

[1]沈宇燕，王洪海.微胶囊技术及其研究进展[J].广东化工，2013（22）.

[2]潘勇军，薛寒兵，张飞，郑成赋.茉莉香精微胶囊的制备和表征[J].染整技术，2009（11）.

[3]吴酉芝，李保国，户超.香精微囊化壁材特性及其控制释放机理[J].食品工业科技，2009（7）.

[4]许春平，刘远上，贾学伟，毛多斌.喷雾冷凝法制备肉桂醛微胶囊的研究[J].食品研究与开发，2016（22）.

[5]何磊，胡静，肖作兵.食用香精香料纳微胶囊的研究现状及发展趋势[J].食品工业，2017（10）.

[6]王璐，许时婴.香精香料微胶囊化[J].食品与发酵工业，1999（3）.

[7]武伟，谭龙飞，杨连生.微胶囊控制释放作用及其在食品工业中应用[J].粮食与油脂，2001（7）.

[8]雍国平，李光水，郑飞.β-环糊精包合物的结构研究[J].高等学校化学学报，2000.

[9]罗昌荣，侯亚龙.多重乳状液技术及其在香料物质缓释中的应用[C].中国食品添加剂协会成立十周年暨第七届中国国际食品添加剂展览会学术论文集，2003.

[10]陈岩，易封萍.香精微胶囊的质量评价指标[J].上海应用技术学院学报（自然科学版），2012.

[11]张子航.微胶囊技术的应用研究进展[J].发现，2018（10）.

[12]刘媛.香精微胶囊制备技术新进展及其发展趋势分析[J].商品与质量，2016（37）.