微胶囊包埋技术在增强食品稳定性中的作用

摘 要：食品稳定性的增强对于确保食品的安全性、保持其营养价值、增加经济效益至关重要。微胶囊包埋技术通过构建坚固的物理屏障，可有效隔离氧气和湿气等外界因素，同时抑制食品中微生物的生长；通过使用抗氧化的壁材，可减缓或阻止化学反应的发生，从而增强食品的化学稳定性；通过其独特的缓释机制，能够按需释放活性成分；通过抗酶作用，可防止食品中的酶与敏感成分直接接触。本文通过实际案例阐述了变性淀粉作为壁材，通过乳化和喷雾干燥工艺生产肉味复合调味料的微胶囊化过程，证明了微胶囊包埋技术在实际食品加工中提升产品稳定性的有效性。

关键词：微胶囊包埋技术；食品稳定性；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

在全球食品工业快速发展的背景下，食品安全和稳定性日益受到国际社会的高度关注。根据世界卫生组织的报告，食品安全问题每年导致约6亿人患病，其中4亿多例为严重病例，同时引发约33万人死亡。这一数据凸显了食品稳定性不足对公共健康的潜在威胁。同时，全球化贸易的兴起要求食品在更长的供应链中保持稳定，以满足不同地区消费者的需求。在这样的宏观背景下，食品的保存技术和保质期延长策略成为行业关注的热点。本文探讨微胶囊包埋技术在增强食品稳定性方面的作用，为食品科技的发展提供科学依据和技术支持。

1 微胶囊包埋技术概述

1.1 概念

微胶囊包埋技术是指将微小的固体粒子、液滴、气体封装在均匀或不均匀的聚合物膜中。该技术允许将活性成分（芯材）包裹在连续的薄膜（壁材）中，以保护其免受外界环境的直接影响，同时延长有效成分的作用时间并改善其稳定性。

1.2 发展历程

微胶囊包埋技术的最早文献记录可以追溯到

20世纪50年代，当时主要用于医药领域，用以控制药物释放，以提高药效和减少副作用。这一时期，科学家们主要关注的是如何通过物理和化学方法来封装药物，并控制其在体内的释放速率。早期的封装材料主要是天然聚合物，如明胶和藻酸盐。20世纪70年代至90年代，微胶囊包埋技术得到迅速发展，并扩展到非医药领域。这一时期，微胶囊包埋技术的应用拓展至食品保鲜、香精香料的控释、化妆品中活性成分的稳定等方面。此阶段，科研人员开始探索多种合成聚合物，如聚乳酸和聚甘油酯，为微胶囊技术提供了更多的灵活性和应用潜力。21世纪初至今，微胶囊包埋技术已进入现代化和高度创新的阶段。科学家们不仅优化了封装材料和技术，还引入了纳米技术来进一步微小化胶囊，提高其精确性和效率。当前，微胶囊包埋技术正受到全球范围内广泛的研究和商业化关注，其创新应用不断涌现，展现出巨大的市场潜力和社会价值[1]。

2 增强食品稳定性的重要性

食品稳定性是指食品在储存和运输过程中保持其安全性、营养价值、感官品质的能力，有助于抵抗微生物的侵袭、减缓化学和物理性质的变化，从而延长保质期并保持食品品质[2]。

2.1 保障食品安全

食品稳定性对于确保食品在整个供应链中的安全性具有重要意义。食品在生产、储存、运输至消费过程中易受微生物污染和化学变质的影响，这可能导致食品腐败和生成有害物质。通过增强食品稳定性，可以有效地控制或延缓微生物生长和化学反应，从而减少食源性疾病的风险，确保消费者的食用安全性。

2.2 保持营养价值

食品的营养价值是其最重要的属性之一。食品中的许多营养成分，如维生素和抗氧化剂，在不适当的储存条件下易于降解。通过微胶囊技术等封装技术增强食品稳定性，有助于保护食品中的敏感成分免受光照、氧气、温度的影响，从而保持食品的营养价值和功能性。

2.3 增加经济效益

食品的稳定性直接影响其经济价值[3]。稳定性好的食品可以在更广阔的地理区域内销售，无须频繁补货，减少了因退货和降价销售造成的经济损失。此外，稳定性高的食品减少了包装和保护需求，进一步降低了生产和运输成本。

3 微胶囊包埋技术在增强食品稳定性方面的作用

微胶囊包埋技术通过多种作用，能够有效地保护食品中的活性成分，从而提高其稳定性，同时延长保质期。

3.1 形成物理屏障

微胶囊包埋技术通过形成坚固的物理屏障来增强食品的稳定性，这一机理主要依赖于壁材的物理性质和结构设计。物理屏障的主要功能是隔绝外界环境因素，如氧气、湿气、光照及微生物，防止这些因素对食品内活性成分造成影响[4]。壁材通常选用具有良好成膜性能的物质，如天然蛋白质（明胶、酪蛋白）、多糖（阿拉伯胶、藻酸钠）、合成聚合物（聚乳酸、聚乙烯醇）。这些材料能在微胶囊的外层形成一道坚固而连续的保护层，其厚度和孔隙大小可以通过控制工艺参数（如聚合时间、交联度）来精细调节，从而实现对芯材的最优保护。物理屏障的效果也依赖于壁材的微观结构和分子排列方式。例如，壁材中交联密度较高的区域可以有效阻止气体分子和微生物的渗透，而适度的孔隙则可以促进内部压力的平衡，避免内外环境差异引起的结构破坏。

3.2 增强化学稳定性

化学稳定性的增强是微胶囊包埋技术在食品稳定性方面的另一个关键作用。这一作用主要通过阻止或减缓化学反应的发生来实现，特别是氧化反应和水解反应，这些反应通常是食品变质和活性成分失活的主要原因。在微胶囊中，壁材不仅起到物理隔离的作用，还能通过其化学性质来抑制或减缓化学反应的速率。例如，使用抗氧化性强的壁材（如维生素E富集的脂质），可以有效地捕获自由基，减少这些活性粒子引起的氧化损伤。另外，一些壁材能在微胶囊内部形成特定的酸碱环境，抑制酸催化的分解反应，从而保护酸敏感的芯材。化学稳定性的提升还涉及壁材的选择和配比，适当的壁材组合可以通过协同作用进一步增强保护效果。例如，多组分系统中的脂质和多糖复合壁材，不仅提供了物理隔离，还能通过各自的抗氧化和离子交换能力共同作用，形成更加稳定的微环境。

3.3 缓释作用

微胶囊技术的缓释作用是其在食品稳定性增强方面的核心作用之一。这一作用机制使得包埋在微胶囊内的活性成分能够按预定的速率和时间点释放，从而实现对食品品质的精准控制[5]。

壁材的渗透性可以根据分子大小和电荷调整，以控制芯材分子通过壁层的速度。例如，使用聚合度较高的聚乳酸或聚乳酸共甘蔗酯作为壁材，可以通过调整其聚合度或交联度来控制壁材的生物降解速率，从而影响内含物的释放速度。具体来说，缓释的动力学可以描述为Rt=k×Ct，其中Rt表示在时间t的释放率，Ct表示此时芯材的浓度，而k是与壁材特性相关的释放常数。这个模型揭示了释放动力学与壁材属性之间的直接关联，说明了通过科学设计壁材可以预设和调节活性成分的释放行为。另外，环境因素（如pH值和温度）可以通过可以改变壁材的物理化学性质影响缓释行为，进而调控芯材的释放。

3.4 抗酶作用

在食品稳定性的增强中，微胶囊技术的抗酶作用不容忽视。抗酶作用通过物理隔离和化学抑制，防止食品中的酶与包埋的敏感成分接触，从而抑制由酶催化的反应。例如，某些食品成分易受脂肪酶的分解，通过微胶囊技术可以有效避免此类反应，保持食品的营养和感官质量。抗酶作用主要通过如图1所示的机制来实现。实际应用中，抗酶效果的优化需要综合考虑壁材的选择、微胶囊的尺寸、壁厚以及加工条件等因素。这些因素共同决定了微胶囊的整体性能，尤其是在复杂的食品加工和储存环境下。

4 实践案例分析

在食品工业中，微胶囊包埋技术的实际应用案例能提供直接的证据以验证其在增强食品稳定性方面的有效性。以变性淀粉（淀粉辛烯基琥珀酸酯）为壁材，通过乳化和喷雾干燥工艺生产肉味复合调味料。将具有优良成膜性和乳化性的变性淀粉溶解于去离子水中。溶解过程需控制在特定温度和pH值条件下，以确保淀粉的最佳溶解度和后续乳化效果。然后将溶解后的壁材与芯材（肉味调味料）混合。此步骤中，高效的乳化是关键，需要使用高速搅拌或者高剪切乳化机以形成均匀的乳浊液。乳浊液的均一性直接影响最终产品的质量和芯材的包覆效率。接着，将乳浊液通过高压喷嘴喷入热空气中，迅速蒸发水分，形成固态的微胶囊粉末。喷雾干燥过程的关键参数包括进料速率、喷嘴尺寸、空气温度和流速。肉味复合调味料的微胶囊化不仅提升了其抗氧化性能，还延长了产品的保质期，表明微胶囊包埋技术能够增强肉味复合调味料的

稳定性。

5 结语

本文对微胶囊包埋技术在增强食品稳定性方面的作用和机理进行了全面分析。鉴于微胶囊技术在食品工业中的重要性和潜在应用前景，建议相关行业和研究机构加大在此领域的研究投入，进一步探索和优化此类技术，以推动食品工业的健康可持续发展。

参考文献

[1]贾丽娟，戴智强，高青青，等.酵母微胶囊包埋新技术及药效评价的研究进展[J].中南药学，2022，20（4）：871-876.

[2]陈君玉，陈琨，刘竞阳，等.微胶囊技术包埋不饱和脂肪酸的研究进展[J].食品工业科技，2023，44（14）：16-27.

[3]李永权，陈英威，曾祥彦，等.益生菌微胶囊技术食品级壁材的研究进展[J].食品工业，2023，44（10）：185-190.

[4]宁亚维，王瑶，侯琳琳，等.Brevilaterin微胶囊化技术及缓释特性分析[J].食品科学，2021，42（4）：38-43.

[5]李华韬，张巧智，鲍宗燠，等.超高效液相色谱-稳定性同位素稀释质谱法测定预包装食品中不同阶段美拉德反应产物含量[J].食品科学，2023，44（8）：293-300.

作者简介：张伟科（1983—），男，河南焦作人，本科。研究方向：食品香精、调味料的研究与开发。