食品微胶囊技术及其在茶叶深加工领域应用概述

严花，梁进



食品微胶囊技术及其在茶叶深加工领域应用概述

严花，梁进

（安徽农业大学茶与食品科技学院，安徽合肥 230036）

食品微胶囊技术通常采用自组装法和离子凝胶法等获得，目前该技术已被应用于食品及药物等领域。本文概述食品微胶囊的主要制备方法，并对食品微胶囊在茶叶深加工领域中的应用、存在的问题及发展趋势做了展望，以期为更合理、更科学地利用微胶囊技术开发含茶食品提供参考。

微胶囊；茶叶深加工；应用

近年来，微胶囊技术在食品领域应用较为广泛。微胶囊化被定义为在微型密封胶囊中，封装固体、液体或气态材料的技术，它在特定条件下可以控制其内容物释放速率[1]，其封装目的主要是保护芯材，避免不利环境条件的破坏，比如保护芯材免受光、水分、pH和氧等不利因素的影响，从而有助于提高产品保质期，并促进包封物的可控释放。微胶囊工艺被用于食品工业，如食品成分香精香料、酸化剂、调味剂、甜味剂、着色剂、脂质、维生素和矿物质以及酶和微生物等不同产品成分的封装。目前，食品微胶囊已经被应用于调味品、农业和生物技术以及化妆品等领域[2]。利用微胶囊技术使食品添加剂的应用也更为安全方便，同时，也能使食品加工以及新产品开发更为便捷，从而在产品色、香、味、形和营养保健及安全等方面提升其质量。

茶叶是一种广受大众欢迎的天然健康饮料，含有多种生物活性化合物，如茶多酚、咖啡因、茶色素、茶多糖、茶皂苷和茶氨酸等功能成分。茶叶具有相对较强的药效和治疗价值，显示出抗衰老，抗氧化，减肥，抗抑郁等生物功效[3]。然而，在温度、氧浓度和pH相对较高的条件下，茶叶中的一些功效成分容易被氧化。因此，在茶叶深加工领域中，通常利用食品微胶囊技术用于有效防止降解。利用微胶囊技术还可将茶叶中功效成分进行有选择的包埋，并获得高品质的微胶囊化茶粉，避免茶饮料在萃取、灭菌和贮藏过程中不利反应的发生，以最大限度保持茶饮料应有的色泽和风味，进而提高其营养与保健功效。本文在介绍食品微胶囊制备方法的基础上，主要概述微胶囊技术在茶叶深加工领域的应用现状与开发前景，以期为利用微胶囊技术开发含茶食品与产业化应用研究提供参考。

1 微胶囊技术及其特点

微胶囊技术是指在微型密封胶囊中，封装固体、液体、或气态材料的技术，它在特定条件下可以控制其内容物释放速率，包封的过程即为微胶囊化工艺过程，所形成的粒子称为微胶囊[4]。微胶囊的粒子大小，因制备工艺及用途不同而不同，一般微胶囊囊壁厚度在0.1～200μm之间，而粒径更小的纳米微胶囊其粒径甚至可达到1 nm～1000 nm。

1.1 食品微胶囊常用的壁材

被封装的材料可以是纯材料或混合物，其也被称为载荷材料、芯材料、活性物质、填充物、内相或有效载荷。另一方面，封装材料称为涂料、壁材、胶囊、膜、载体或壳，其可以是糖、树胶、蛋白质、天然或改性多糖、脂质和合成的聚合物。在食品微胶囊中常用的包囊壁材有：（1）纤维素类如甲基纤维素、乙基纤维素；（2）动植物胶类有卡拉胶、阿拉伯胶、海藻酸钠、络蛋白、明胶等；（3）碳水化合物类有麦芽糊精、β-环糊精、糊精、淀粉、白糊精、单糖、双糖和多糖、变性淀粉；（4）蜡脂类有石蜡、硬脂酸等；（5）其他类如聚丙烯、聚乙烯醇以及聚乙二醇等。芯材的性质是选择包囊壁材的主要依据，一般水溶性芯材则多选油溶性包囊材料，而油溶性芯材需选水溶性包囊材料。此外，包囊材料还要考虑的因素是包囊壁材本身的性质，如可聚合性、粘度、电性能、稳定性、溶解性、成膜性、吸湿性及渗透性等。

1.2 食品微胶囊主要制备方法及其特点

目前，微胶囊制备方法主要包括物理法、物理化学法以及化学法。（1）在20世纪50年代后期，喷雾干燥封装被应用于食品工业中。喷雾干燥是典型的物理法制备微胶囊。该法是先制备乳化分散相，即把芯材分散在已液化的壁囊材中混合形成溶液，再加入乳化剂，热分散体系经均质成水包油型乳状液，最后进行喷雾干燥获得微胶囊。因为喷雾干燥具有经济、灵活、连续操作、生产颗粒质量好的优点，所以它是在食品工业中最广泛应用的微胶囊化技术，用于稳定食品添加剂和食品风味。此外还有一些物理方法如超临界流体法、超声波法、挤压法、离心悬浮分离法、离心挤压法等[5]。（2）物理化学法主要有乳化-溶剂去除方法、离子凝胶、酸性沉淀、复合凝聚以及脂质体法等。该方法包括将活性化合物溶解或分散在熔融的壁材中。这些方法基于乳液的内相蒸发或提取促进聚合物涂层的沉淀，首先溶解成这一相，之后呈颗粒状。并将芯材包裹形成微胶囊，其中最具代表性的是凝聚相分离技术。（3）化学法制备微胶囊是建立在化学反应基础上的，主要是通过利用单体小分子发生聚合反应生成高分子成膜材料并将芯材包埋。许多合成高分子的聚合反应都可用于微胶囊制备，常用的化学方法可分为界面聚合法、辐射包囊法、分子包囊法以及原位聚合法等。在诸多制备微胶囊方法中，比较适合于食品微胶囊制备的方法主要是单凝聚法和干燥浴法。微胶囊是由芯材与壁材构成的一个具有特定功能的多功能材料。由于微胶囊能尽可能的保护芯材不被环境条件影响，避免味道、颜色和气味干扰，降低毒性和挥发性，具有控制释放、缓慢释放以及良好的靶向性等性能，因而在茶及食品加工行业中有着广阔的应用前景。

2 食品微胶囊技术在茶叶深加工中的应用

2.1 茶多酚的微胶囊

茶多酚是茶叶中主要成分之一，是决定茶叶主要功效、口感、香气和色泽等品质的主要因素，占茶叶干物质重量的18%～36%。茶多酚的主要成分是黄烷醇，黄烷醇的主要成分是儿茶素。儿茶素类物质包括以下几类物质：儿茶素（C）、表儿茶素（EC）、表没食子儿茶素（EGC）、表儿茶素没食子酸酯（ECG）、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）和没食子儿茶素（GC））[6]。而且茶多酚具有较强的药效和治疗价值，具有抗衰老，抗氧化，降低血糖血脂，防治心脑血管病，预防动脉硬化，调节胆固醇代谢,抗辐射，抗菌消炎，减肥，抗抑郁等生物活性。然而，儿茶素在溶液中高度不稳定，并且通过氧化过程易被降解[6]。在现有的诸多文献已有介绍解决这一问题的方法。有研究是利用壳聚糖的衍生物包裹茶多酚，通过离子凝胶作用，制成纳米级的微胶囊，同时具有很好的缓释效果[7]。还有用Zn与壳聚糖结合运载茶多酚，通过离子凝胶制成纳米级的微胶囊，对于茶多酚的包封率可达到97.33%，具有缓释的效果[8]。也有文章用三聚磷酸钠与壳聚糖联合作用，通过离子凝胶作用，包裹儿茶素（C）、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG），制成纳米级的微胶囊，有一定的缓释效果[9-12]。也有研究用聚谷氨酸与壳聚糖包裹儿茶素，制成纳米级的微胶囊，有明显的缓释效果。也有用生物活性肽，酪蛋白磷酸肽，壳聚糖，来包裹EGCG，制成纳米级的微胶囊，能很好的吸收以提高生物利用率[13]。壳聚糖、聚天冬氨酸，包裹EGCG，制成纳米级的微胶囊，用来提高EGCG的生物利用率[14]。

2.2 红茶色素的微胶囊

红茶色素是茶叶的提取物，约占其30%~50%，成分为多酚类及其衍生物的混合物，含有大量有活性的羟基。一般由红茶中提取而得，主要是由茶黄素类与茶红素类两大类组成。茶黄素与茶红素主要是儿茶素的氧化产物，由于在氧化过程中还保留较多的羟基，并增加了羧基、苯骈卓酚酮等功能性基团，所以还有很强的抗氧化功效及清除自由基功能，因此具有一定的药理作用，甚至所具有的药理作用比儿茶素还强。然而，茶色素易溶于水、易氧化，导致茶色素在体内的吸收率低，通过新陈代新后，在血液里的量极低。因此，目前提高茶色素的生物利用率是有着深远影响且非常重要。有文献报道可以通过载体包埋茶色素，来控制茶色素释放的时间，增加茶色素在体内的停留时间，以提高茶色素的生物利用率。钱颖[15]报道表明用壳聚糖和海藻酸钠作为壁材包裹茶色素，在模拟胃肠液的实验中显示对茶色素有明显的缓释效果。

2.3 山茶油的微胶囊

茶油是从山茶科油茶树的种子里提取所得，是我国特有新型的优质食用油脂，其营养丰富，营养组分合理，含有多种脂肪酸，且含有必需脂肪酸-亚油酸。与目前世界上公认的最好的木本植物油——橄榄油极其相似，被誉为“东方的橄榄油”。茶油中的亚油酸具有降低胆固醇、降血脂、预防和改善动脉硬化症、抗氧化及调节免疫功能、护肝等功能。同时茶油中又含有丰富的维生素和胡萝卜素，还含有角鲨烯成分。因此，某种程度上它的营养功能超过了橄榄油。现在，我国的茶油加工产业还是以粗油加工生产为主，随着对茶油的品质营养功能性的逐步加深了解，粗加工不能起到充分利用茶油的效果，所以对茶油进行深加工是非常重要的。范方宇等[16]利用微胶囊技术分别通过使用麦芽糊精、大豆分离蛋白为壁材，通过喷雾干燥法制备茶油微胶囊。王承南等[17]使用阿拉伯胶和明胶为壁材，利用凝聚法，生产茶油微胶囊。钟海雁等[8]使用明胶、酪朊酸钠和麦芽糊精作为壁材，制成乳化液进行喷雾干燥。微胶囊化的茶油可以增加茶油的分散性、稳定性，可在常温下储存8个月左右。

2.4 茶叶香气成分的微胶囊

香气是决定茶叶品质的重要因素之一。已有研究表明：茶叶中含有醇、醛、酮、醋、酸、氮、氧杂化合物等在内的十余个大类的化合物，有700多种香气成分的物质。但鲜叶中仅含有80多种香气成分物质，其他的香气成分都是经过不同的加工过程得到的。茶叶中的香气物质极易挥发，所以减少茶叶中的香气物质的挥发、释放，使其在需要时缓慢释放，是非常重要的。已有文章表明：可以对茶叶的香气物质进行微胶囊化，来避免香气物质的挥发释放。陈婷等[19]使用β-环糊精与魔芋胶做为壁材，对普洱茶的香气成分物质进行微胶囊化。

2.5 酥油茶的微胶囊

酥油茶是中国藏族人民喜爱已久的传统饮品，是藏区的特色饮品。酥油茶味道极其鲜美，营养极其丰富，含有18种脂肪酸，其中亚油酸含量高达5.2%。由于亚油酸的含量比较高，所以酥油茶可以起到降低胆固醇、降血脂，防止中风的功效。但是酥油茶加工工艺还比较原始，其中水分含量在10～15%间，所以极易氧化腐败，保质期比较短。已有研究表明，可以利用微胶囊化技术来避免传统加工方法带来的问题，以延长被氧化的时间。陆晓滨等[20]使用β-环状糊精和明胶做为壁材，利用喷雾干燥法制取微胶囊化的酥油茶。

2.6 茶饮料的微胶囊

21世纪茶饮料将在饮料市场中占有重要位置。近年来，茶饮料具有健康、天然、快捷、方便等优点，越来越受到消费者青睐。茶饮料在全球的产量正在不断攀升。但是在生产茶饮料过程中会有浑浊沉淀产生、汤色褐变和香气恶化三大技术难点。其中茶乳酪的生成是最关键的问题。宁静[21]等人介绍可以用β-环状糊精来包埋茶叶提取物，以有效减小茶饮料加工中浑浊沉淀的产生。

3 存在的问题及发展前景

近年来的相关文献显示，利用食品微胶囊技术包埋茶多酚、茶色素、茶油、茶叶中的香气等，来代替游离化合物，可以提高生物活性物质在体内、体外的稳定性和生物利用度。在食品微胶囊化这一领域中，进度应加快，因为使用天然多酚类化合物，不仅作为食品添加剂或营养补充剂，也可作为活性化妆品或药物。但是因为仍然没有直接关于茶叶中大部分生物活性物质如多酚类等在促进人类健康，预防和治疗人类疾病的证据，这限制了其潜在的市场应用[22]。另外，作为食品级的产品，分离提取的高成本也是制约其产业化的一个重要因素。

茶叶中生物活性物质的封装的未来研究，可能集中在营养物有效递送方面和共同封装方法的潜在应用方面，即可能包封两种或更多生物活性成分构成具有协同效应的组合。可以预见的是，在未来的十年，随着对茶叶健康的益处深刻的理解，改进制造技术，对稳定性差的营养制品制定新的策略，发展新颖的方法如定点运输载体，用于包封生物活性物质将在增加功能性食品甚至药品的效果方面起到一个重要的作用。

4 结语

食品微胶囊技术是食品深加工高新技术中的重要交叉性学科。食品微胶囊化技术更是茶叶深加工中提高茶叶综合利用率的重要手段。尽管目前在食品微胶囊的制备方面取得了一些研究成果，但仍有许多问题还需进一步研究和探索。食品微胶囊技术的发展将会朝着粒径更小、稳定性更好，胶囊的分散性更好、选择性更好等方面的趋势前进。随着人们研究和认识的不断加深，食品微胶囊化技术将被广泛应用到茶叶深加工领域，为其提供更广阔的发展前景。

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(责任编辑：蒋文倩)

TS272.4

A

1006-5768（2017）04-168-004

2017-08-30

梁进 (1979-)，男，副教授，博士，研究方向为含茶制品加工与综合利用研究。E-mail：liangjin@ahau.edu.cn

国家自然科学青年基金项目（31301448）；现代农业(茶叶)产业技术体系建设专项（CARS-23）；安徽农业大学引进与稳定人才项目资助。