[科普中国]-微胶囊技术

原理

具体来说是指将某一目的物（芯或内相）用各种天然的或合成的高分子化合物连续薄膜（壁或外相）完全包覆起来，而对目的物的原有化学性质丝毫无损，然后逐渐地通过某些外部刺激或缓释作用使目的物的功能再次在外部呈现出来，或者依靠囊壁的屏蔽作用起到保护芯材的作用，微胶囊的直径一般为 1~500μm，壁的厚度为 0.5~150μm，已开发了粒径在 1μm 以下的超微胶囊。微胶囊粒子在某些实例中扩大到 0.25～1000μm。当微胶囊粒径小于 5μm 时，因布朗运动加剧而不容易收集；当粒径大于 300μm 时，其表面摩擦系数会突然下降而失去微胶囊作用。一般胶囊膜壁厚度为1-30μm。化妆品中用的多为32μm 和180μm。超薄壁微胶囊膜壁厚度为0.01μm。国外微胶囊已用于遮盖霜、保湿剂、口红、眼影、香水、浴皂、香粉等中。微胶囊能够提高产品的稳定性，防止各种组分之间的相互干扰1。

用途微胶囊：指一种具有聚合物壁壳的微型容器或包物。其大小一般为5-200μm不等，形状多样，取决于原料与制备方法。l微胶囊化：制备微胶囊的过程称为微胶囊化。l微胶囊化技术：指将固体、液体或气体包埋在微小而密封的胶囊中，使其只有在特定条件下才会以控制速率释放的技术。其中，被包埋的物质称为芯材，包括香精香料、酸化剂、甜味剂、色素、脂类、维生素、矿物质、酶、微生物、气体以及其它各种饲料添加剂。包埋芯材实现微囊胶化的物质称为壁材2。

芯材：可为油溶性、水溶性化合物或混合物，其状态可为粉末、固体、液体或气体。可包囊物的品种极其繁多，如交联剂、催化剂、化学反应剂、显色剂、给湿剂、药物、杀虫剂、矿物油、水溶液、染料、颜料、洗涤剂、食品、液晶、溶剂、气体、疏水化合物及无机胶体等。

壁材：可用作微胶囊包囊材料的有天然高分子、半合成高分子和合成高分子材料，视所包囊物质（囊心物）的性质，油溶性囊心物需选水溶性包囊材料，水溶性囊心物则选油溶性包囊材料，即包囊材料应不与囊心物反应，不与囊心物混溶。高分子包囊材料本身的性能也是选择包囊材料所要考虑的因素，如渗透性、稳定性、溶解性、可聚合性、粘度、电性能、吸湿性及成膜性等。

特点⒈可以有效减少活性物质对外界环境因素（如光、氧、水）的反应；

⒉减少心材向环境的扩散和蒸发；

⒊控制心材的释放；

⒋掩蔽心材的异味；

⒌改变心材的物理性质（包括颜色、形状、密度、分散性能）、化学性质等。

对于食品工业，可以使纯天然的风味配料、生理活性物质融入食品体系，并能保持生理活性，它可以使许多传统的工艺过程得到简化，同时它也使许多用通常技术手段无法解决的工艺问题得到解决3。

1 粉末化 将不易加工贮存的气体、液体原料固体化，从而提高其溶解性、流动性和贮藏稳定性，如粉末香精、粉末食用油脂、粉末乙醇等。例如：将液体油脂作为心材，选择适当的壁材，运用微胶囊技术就可产生出固体粉末油脂，非常方便地添加于各种食品原料中。有报导说，在国外，约有数十种微胶囊产品的粉末油脂作为食品工业原料，应用于各类营养保健食品或功能型食品。

2 降低挥发性 防止风味成分的挥发，减少风味损失。

3 降低毒性 减少食品添加剂的毒理作用等，如硫酸亚铁阿司匹林等药物包裹后，可通过控制释放速度来减轻对肠胃副作用。对于制药工业来说，可采用微胶囊技术制造靶制剂，达到定向释放效果。

4 提高物质的稳定性（易氧化，易见光分解，易受温度或水分影响的物质） 许多食品添加剂制成微胶囊产品后，由于有壁材的保护，能够防止其氧化，避免或降低紫外线、温度和湿度等方面的影响，确保营养成分不损失，特殊功能不丧失。

5 能使不相容成分均匀地混合 运用微胶囊技术，将可能相互反应的组分分别制成微胶囊产品，使它们稳定在一个物系中，各种有效成份有序地释放，分别在相应时刻发生作用，以提高和增进食品产品的风味和营养。例如：有些粉状食品对酸味剂十分敏感。因为酸味剂吸潮会引起产品结块；并且酸味剂所在部位pH 值变化很大，导致周围色泽变化，使整包产品外观不雅。将酸味剂微胶囊化以后，可延缓对敏感成分的接触和延长食品保存期限。

6 掩味 某些营养物质具有令人不愉快的气味或滋味,这些味道可以用微胶囊技术加以掩蔽。这种微胶囊产品在口腔里不溶化，而在消化道中才溶解，释放出内容物，发挥营养作用。

7 隔离活性成分 能保持食品中微量营养素和生理活性物质对人体的活性作用。

8 控制心材释放和作用的时间和数量 微胶囊产品经由预先设计的溶解和释放的机理，可提供特殊的释放方式

发展简史在微胶囊化领域里，Wuster和Green是两位伟大的先驱者。

微胶囊化始于上世纪30年代，但发展非常迅速。迄今有一百多个研究室在开发微胶囊技术。

隐色压敏复写纸的发明是微胶囊化技术第一次成功应用于商业中，至1981年，此种微胶囊的产量就超过5×106t.

应用范围扩大到医药，农用化学品，黏胶剂和液晶等各个领域。

1936年11月：大西洋海岸渔业公司（Atlantic Coast Fishers）提出了适用于在液体石蜡中，制备含鱼肝油明胶微胶囊的专利申请。

1940年10月，明胶产品有限公司提出了采用一种同心的三层锐孔，创备含药物双壁微胶囊的专利申请。1949年1月：威斯康星校友研究基金会提出了利用Wurster发明的空气悬浮法，将固体微粒微胶囊化的专利申请。

1950年4月：东方柯达（Eastman Kodak）公司提出了将彩色照片用的乳液和三种基色颜料包敷（即微胶囊化）制备混合颗粒的专利申请。

1950年11月：通用邓洛普（General Dunloberge）公司提出了通过使用一种双层锐孔来制褐藻酸微胶囊的专利申请。

1953一1954年：NCR公司提出了利用凝聚法制备含油明胶微胶囊之基该方法的二个专利，以及利用上述基该方法制备微胶囊型压敏复写纸的四个专利。除日本外，全世界都应用了这个专利。

1956年3月：NCR公司提出了有关光电材料微胶囊化的专利申请。

1957年4月：NCR公司提出了有关彩色摄影用的化合物微胶囊化工艺的专利申请。

1957年8月：穆尔企业公司（Moore Buslness）提出了有关应用喷雾干燥工艺的微胶囊专利申请。

1957年11月：通用安尼莱因（Anlline）胶片公司提出用乙基纤维素将照相乳液微胶囊化后成混合的细粒状的专利申请。

1958年 3月；静电复印（xerox）公司提出了制备含有液体显像调节剂的微胶囊的专利申请。

1958年5月；NCR公司提出了利用微胶囊化制备热敏粘合剂的专利申请。

1958年6月：NCR公司提出了有关含油的聚苯乙烯微胶囊制备方法的专利申请。该法中使用了单体，并应用了原位聚合反应的工艺。

1958年12月：厄普约翰（Upjohn）公司提出了近20个专利申请。它们均是有关“乳液”的微胶囊化方法。在这些专利中，有的改进了NC R的凝聚方法，应用了增稠剂；有的提出了在有机溶剂体系中的相分离方法；有的提出了明胶微胶囊固化的方法……类似的一些方法。1963年，所有的这些专利全都转让给了NCR公司。

具体应用微胶囊技术在食品工业中的应用如下4：

①饮料工业：制造固体饮料

a、配方

阿拉伯树胶160g，食用钛白粉70g，食用明胶182g，白糊精300g，桔子油香精182g，胡萝卜素57g，柠檬酸380g，柠檬酸钠45g，苯甲酸36g，白砂糖30，水适量。

b、工艺流程

白砂糖—>；粉碎

↓

原料—>；乳化—>；混合—>；造粒—>；干燥—>；冷却—>；成型—>；检验—>；包装—>；出厂

↑

添加剂

②乳制品：添加的营养物质具有不愉快的气味，其性质不稳定易分解，影响产品质量。将这些添加物利用微胶囊技术包埋，可增强产品的稳定性，使产品具有独特的风味，无异味，不结块，泡沫均匀细腻，冲调性好，保质期长。利用此法制成的产品有果味奶粉、姜汁奶粉、可乐奶粉、发泡奶粉等。

③糖果：微胶囊技术可应用于糖果的调色、调香、调味以及糖果的营养强化和品质改善。糖果生产中的天然食用色素、香精、营养强化剂等物质易分解，利用喷雾干燥等方法将其微胶囊化以确保产品质量的稳定。

常用的壁材有水溶性食用胶、环状糊精、纤维素衍生物、明胶、酪蛋白等物质，用此法生产的糖果颜色鲜亮持久，产品货架期长。

④食品添加剂

⑴酸味剂：

用作微胶囊化酸味剂的壁材一般是氢化油，心材的释放借助于热和水。具体包括肉制品用酸味剂、面团品质改良剂（主要指抗坏血酸）、其它用途的酸味剂如磷酸。

⑵风味与调味料：

这方面是微胶囊技术在食品工业中应用最广的领域。最常见的如：柠檬油、薄荷油、蒜油、咖喱油等。

⑶甜味剂：

如阿斯巴甜。

⑷色素：

一些天然色素在应用中存在溶解性与稳定性差的问题，微胶囊化后不仅可以改变溶解性能同时也提高了她的稳定性。