廣州江大和風香精香料有限公司，廣州510660

廣東工業(yè)大學－江大和風食品風味研發(fā)中心，廣州510000

廣東工業(yè)大學食品與生物工程系，廣州510000

      摘  要：食品風味智能控釋技術是指食品的風味成分通過對其在食品加工以及攝取過程的環(huán)境響應來控制其釋放與否、釋放速度以及釋放程度。智能控釋有利于食品風味在食品加工、儲藏過程的穩(wěn)定，也能使其充分賦予食品的功能屬性?？蓱糜谑称凤L味的智能控釋技術包括微膠囊化技術、微球技術、納米技術、脂質體技術、超分子形成法等。

      關鍵詞：智能化、控制釋放、食品風味

Intelligent controlled release technology of food flavors

Kegang Wu  Weiqiang Yan  Binjing Tang

(Guangzhou ADD Flavour and Fragrance Co.,Ltd., Guangzhou 510660)

(Food Flavour Research Center of Guangdong University of Technology and Guangzhou ADD Flavour and Fragrance Co.,Ltd., Guangzhou 510000)

(Food Science and Bioengineering Department, Guangdong University of Technology，Guangzhou 510000)

Abstract: Intelligent Controlled release of food flavors is a technology that food flavors is released under control through the respondence to environment stimulation during production and intake of food. Intelligent controlled release is helpful to keeping the stability and functional nature of food flavors during the production and storage. Intelligent controlled releases suitable to food flavors include microencapsulation, microsphere, nanoparticle, liposome and supromolecule.

Key Words: Intelligent, Controlled release, Food flavors

0 前言

      智能控釋技術（intelligent controlled release technology）最早源于高分子材料和藥物控釋科學，一些天然或合成的高分子材料能夠對外界環(huán)境的變化產(chǎn)生響應，其結構或性質表現(xiàn)出突然的變化，這些材料被稱為智能材料[1]。將智能材料作為控制藥物釋放的載體，使藥物在規(guī)定的時間、溫度、pH、位置以及特定的生理條件下按特定的速度釋放藥物，這就是藥物的智能控釋技術。隨著食品添加劑和配料行業(yè)的日益發(fā)達，食品中應用添加劑越來越普遍，使用的品種越來越多，為了確保食品在色、香、味、型以及營養(yǎng)和保健價值等方面的質量穩(wěn)定和食用安全，食品功能屬性成分的智能控釋技術已顯得十分必要。食品智能控釋技術是指食品的功能屬性成分通過對其在食品加工以及攝取過程的環(huán)境響應來控制功能屬性成分的釋放與否、釋放速度以及釋放程度。應用于食品的環(huán)境響應智能釋放主要包括：溫度刺激響應釋放、pH刺激響應釋放、溶劑刺激響應釋放、生理條件刺激響應釋放。智能控釋技術能夠使食品功能屬性成分在加工和攝取時按需要根據(jù)環(huán)境的刺激產(chǎn)生響應而釋放，其它情況下并不產(chǎn)生釋放，這同時也能避免外界不良因素如光、氧氣、溫度、濕度、pH的影響以及組分間的相互反應，從而維持食品成分原有的特性，提高其在加工時的穩(wěn)定性并延長產(chǎn)品的貨架壽命。另外，智能控釋技術由于能提高許多敏感性食品添加劑的穩(wěn)定性，并且可控制釋放，因此可以降低其添加量和毒副作用，也能掩蓋食品添加劑的不良風味和色澤。

1. 食品常用智能控釋技術

1.1 微膠囊及微球智能控釋技術

      微膠囊（microencapsule）是一種能包埋和保護某些物質的具有聚合物壁殼的半透性或密封的微型“容器”或“包裝物”。被包覆、保護或控制釋放的物質通常稱為微膠囊的囊芯或芯材（core）、核（nucleus）或填充物（fill）；用來包覆、保護或控制釋放芯材的成囊物質稱為微膠囊的囊壁或壁材（cell）、囊殼（shell）。微囊膜由于其薄膜結構具有相對較快的環(huán)境感應速度，被認為更合適作為智能控釋載體。微球（microsphere）是指芯材溶解或者分散在高分子材料基質中形成的微小球狀實體，通常粒徑為 l～250 μm。與微膠囊不同之處是沒有明顯的囊芯和囊壁界限，但微膠囊所用的壁材和制備方法往往也適用于微球的制備。食品工業(yè)中制備微膠囊和微球的方法包括；噴霧干燥法、相分離法、流化床包涂法、糖玻璃化技術、銳孔－凝固浴法、復相乳液法、蔗糖共結晶法等[2]。最新發(fā)展的技術還包括：微生物微膠囊法、超臨界流體微膠囊化技術以及微凝膠技術[3,4]。雖然能用于食品微膠囊化的方法很多，但研究最多和商業(yè)化生產(chǎn)應用最多主要是噴霧干燥微膠囊化。

1.2 脂質體智能控釋技術

      脂質體（liposome）是磷脂分散在水中形成的一種定向排列的脂類雙層膜結構物質。其中磷脂是含磷的脂類物質，主要有卵磷脂和腦磷脂兩類。脂質體的制備方法很多，但食品上應用的主要是薄膜分散法和復乳化法。采用不同方法制備出的脂質體主要有三種基本結構，即多層大囊（MLV）、單層大囊（LUV）和單層小囊（SUV）。多層大囊是由多個雙分子磷脂鏈組成，其直徑可達幾個微米；單層大囊是由一個大的雙分子鏈脂鏈形成的圓形結構組成，它的直徑在0.1~1um之間；而單層小囊由較短的一個雙分子磷脂鏈組成，其直徑只有20~50nm。脂質體既可以作油溶性分子、也可作水溶性分子的包覆載體。智能控釋的脂質體包括溫度感應型脂質體和pH感應型脂質體。食品工業(yè)中主要應用脂質體對香料、抗氧化劑、色素、維生素等添加劑進行包覆，既可以起到保護作用，防止變質，延長食品添加劑的使用壽命，又可在適當?shù)那闆r下把食品添加劑釋放出來發(fā)揮作用。脂質體還可作為多肽、蛋白質類生物活性物質的包覆載體可以保護其生物活性，提高穩(wěn)定性，延長半衰期，延緩釋放。

1.3 納米粒智能控釋技術

      納米?；蚝廖⒘＃╪anoparticle），也稱毫微膠囊或納米膠囊（nanocapsule），是20世紀80年代以來發(fā)展起來的新技術，是具有納米尺寸的新型微膠囊。納米微膠囊的概念是20世紀70年代末Narty等人首先提出來的，相對于普通微膠囊，其具有良好的靶向性和緩釋作用等獨特的性能而備受人們的重視[5]。它已經(jīng)應用到醫(yī)藥、香料以及食品調味品等領域。納米微膠囊顆粒微小，易于分散和懸浮在水中，形成膠體溶液，外觀是清澈透明的液體。通常制備的微膠囊粒徑在5～2000μm之間，稱為微米級的微膠囊。而納米膠囊的粒徑在10nm～1000nm，納米膠囊的粒徑對于納米膠囊來說是很重要的指標，這是區(qū)分一般微膠囊和納米膠囊的最重要因素，也與納米膠囊的被動靶向性密切有關。納米微膠囊制備的方法主要包括乳液聚合法、界面聚合法、單凝聚法以及干燥浴法等，但應用于食品微膠囊化中的主要是單凝聚法以及干燥浴法。采用的材料有明膠、白蛋白、淀粉等。納米微膠囊芯材負載量一般為10％～70％。

1.4 超分子智能控釋技術

      超分子（Supramolecule）是指由兩種或兩種以上分子依靠分子間非共價相互作用結合在一起，組裝成復雜的、有組織的聚集體，并保持一定的完整性，使其具有明確的微觀結構和宏觀特性[6]。兩種分子非共價相互作用時，若其中一分子的部分或全部被另一分子包含或包圍，即形成超分子包合物，被包含的分子稱為客體分子，包含客體分子的分子稱為主體分子。超分子包合物可以是一個主體分子包含一個或若干客體分子，也可以是若干主體分子包含一個客體分子。超分子包合物指的是分子水平上的包合行為，其特征是主客體分子間存在非共價相互作用，這種相互作用是超分子包合物形成和穩(wěn)定的重要動力。食品中應用的超分子智能控釋方法主要有：環(huán)糊精包結法、蛋白質結合法、尿素絡合法、直鏈淀粉絡合法[7~10]。

2、食品智能控釋技術在食品風味中的應用

2.1 智能控制食品風味的釋放

      食品風味是食品功能屬性的主要組成部分，食品風味只有合理的釋放出來，才能賦予食品美妙的滋味。智能控釋技術就是確保食品風味在需要的時間、溫度、濕度、pH等條件下按規(guī)定的速度和方式合理地釋放出來。如在焙烤業(yè)中，希望香精在面胚表面升溫到某一程度，淀粉糊化和蛋白質變性已具備了保氣功能后再釋放，使生成的香精蒸氣被包圍固定起來，不至于在焙烤過程因為受熱隨水蒸氣揮發(fā)損失；口香糖中要求香精在嚼咀過程感受口腔的溫度、濕度以及牙齒的機械作用力而緩慢釋放。食品風味的釋放可分為瞬間釋放和緩慢釋放兩種。瞬間釋放是用各種形式的外力如機械壓碎、摩擦、變形等方法使囊壁破裂，或在熱的作用下使囊壁熔化，或用化學方法如酶的攻擊、用溶劑的溶解或提取的方法、混入一些膨脹劑到囊芯或使用電磁方法等使膠囊破碎。緩慢釋放是芯材通過囊壁擴散以及壁材的融蝕或降解而釋放。

2.2 控制食品加工、儲運過程中揮發(fā)性風味的釋放

      食品風味的組成十分復雜，成分幾十種，甚至成百上千種，許多組分揮發(fā)性極高，各種組分的揮發(fā)性差異大，組分的揮發(fā)不僅造成風味的揮發(fā)損失，而且由于某些組分的揮發(fā)損失改變了風味的組成，從而使風味失真。如果將這些揮發(fā)性的風味物質微膠囊化，由于囊壁的密封作用，揮發(fā)損失受到抑制，香氣保留完整，從而提高了儲藏和使用的穩(wěn)定性。香精油、調味油、脂溶性的香精香料，其風味成分是由一些小分子的酯類和萜類所形成，這些小分子極易揮發(fā)，使其有效成分散失。微膠囊化使壁材包裹住芯材，由于壁材的阻隔作用，可以減少揮發(fā)損失。如香蘭素暴露于大氣中二個月后會揮發(fā)損失20%，但將其制成超分子包合物后，其損失率不到1%，即使120℃加熱15h，損失率也只有17.14%。

2.3 保護敏感性成分

      智能控釋技術可使風味物質免受外界不良因素，如光、氧氣、溫度、濕度、pH的影響，大大提高了耐氧、耐光、耐熱的能力，增強穩(wěn)定性。如桔油中檸烯的含量約占總揮發(fā)性組份含量的90%左右，在貯藏過程中，檸烯極易發(fā)生反應生成氧化產(chǎn)物，其中最早生成的氧化產(chǎn)物—1，2-環(huán)氧檸烯和香芹酮是影響桔油香氣的重要原因，微膠囊化可避免桔油中檸烯氧化導致的風味變質。苯甲醛、茴香醛、香蘭素（3－甲氧基4-羥基苯甲醛）是調配食品、日用化學品香精的常用香料，其中香蘭素是重要的食品添加劑香料，廣泛用作巧克力、冰淇淋、煙草、酒類的增香劑，三種香料都具有共同的苯環(huán)結構和醛基，在空氣中易氧化變質，因而其使用和貯存受到限制，經(jīng)過β-CD包合形成超分子包合物后，三種香料的抗氧化能力得到明顯提高。檸檬醛和紫羅蘭酮是兩種極為重要的香料，它們在空氣中易揮發(fā)，易氧化變質，遇熱很快分解，給使用帶來不便，經(jīng)β-CD包合形成超分子包合物后，熱穩(wěn)定性得到了一定程度的提高。

2.4 避免風味成分與食品成分反應

      食品智能控釋技術能將具有反應活性的風味物質隔離保護起來，避免在食品加工和儲運過程釋放，而在攝取食品時才釋放出來，從而避免了活性風味物質與其他食品成分反應。如可避免呈味氨基酸與還原糖的美拉德反應、呈味氨基酸與香味醛類反應、香味醛類與食品中蛋白反應。在焙烤食品的面團中添加肉桂、大蒜、洋蔥等調味料會抑制酵母活力，如果將這些調味料微膠囊化后再添加就可避免這種情況。

2.5 增溶與改善乳化分散作用

      對于油溶性香精香料，微膠囊化能使香精香料在水溶液中形成穩(wěn)定乳濁液。對于難溶性香精香料，經(jīng)特殊智能控釋技術處理，可提高其水中溶解度，起到增溶作用，如薄荷油的溶解度從0.02％提高0.5％，提高約25倍；丁香酚在水中的溶解度從14.17ug/ml提高到76.41ug/ml，提高了約5倍。

2.6 改變物理形態(tài)

      精油和油樹脂是目前代替食用香料植物粉末的主要形式，但它們的缺點是溶解分散性差，在干燥產(chǎn)品中的加香不能良好地得到分解。微膠囊化能將常溫為液體或半固體的香精香料轉變?yōu)樽杂闪鲃拥姆勰蛊湟子谂c其他配料混合。

3 新型功能化食品風味釋放系統(tǒng)

3.1 糖玻璃化香精

      糖玻璃化技術是一種低溫微膠囊化技術，是目前最受推崇的易揮發(fā)物質和熱敏性物質微膠囊化的方法，特別適合于熱、氧敏性芯材的包埋[11]。如各種風味劑、香料、維生素C和色素等，它不但因為低溫操作可保護風味物質，而且表面油易于被有機溶劑洗去而貨架期長。目前國外約有100種風味劑是通過這種方法包埋的，產(chǎn)品穩(wěn)定性好，風味滯留期可達2-3年。現(xiàn)在糖玻璃化香精正在越來越廣泛的應用于各種食品生產(chǎn)中，特別是在袋泡茶、保健食（藥）品、口香糖、調味品以及固體飲料中，香氣可以在產(chǎn)品中保存數(shù)年也不會淡化與散失。這種香精不需要使用抗氧化劑來穩(wěn)定，這可以為顧客提供天然、健康、新鮮的產(chǎn)品。

3.2 酵母微囊化風味

      Manchester附近的Newton-Le-Willows流體科技的生物科技公司認為許多現(xiàn)存的微膠囊化技術存在弊端，水溶性使微膠囊在水環(huán)境不能保持原狀，而且沒有足夠強度耐受高溫和高壓。為此，研究了用釀造工業(yè)廣泛使用酵母（Saccharomyces cerivisiae）細胞來微膠囊化風味物質，這種技術被稱為MICAP（Microencapsulated Ingredients to Create Amazing Products）的新型微膠囊技術，可以增加風味物質在焙烤食品、煎炸食品以及膨化食品中的留香效果。該技術將酵母細胞分散在風味物質預混溶液中，滲透達到平衡后，經(jīng)過分離、噴霧干燥得到粒徑為30微米左右的干燥、自由流動的粉末。每一顆粒由無數(shù)包含風味物質的酵母細胞組成。這種微膠囊方法最適宜于精油等油性物質。該公司已開發(fā)一系列通用精油的這樣微膠囊，改善其加工過程中風味物質的保留，甚至可耐受高達200℃的溫度。產(chǎn)品具有耐受水分以及耐受劇烈剪切、高溫、蒸發(fā)、煮沸和擠壓膨化等苛刻的加工處理；可減少香料用量50％，依然能達到同樣的風味效果；以將這種微膠囊直接加入底料膨化，而不用在膨化后撒粉調味。英國Wigan流體技術公司也開發(fā)這種MICAP的微膠囊技術包埋風味物質，使其能包含70％的香料，而傳統(tǒng)僅30－40％，而且使得食品中的香料使用量可減少75％。世界最大的微膠囊香精生產(chǎn)公司—瑞士芬美意香料有限公司（Firmenich），已得到許可使用該公司的技術生產(chǎn)微膠囊香精，從而完善現(xiàn)有的Durarome和Flexarome微膠囊技術。

3.3斥水微膠囊香精

      迄今為止，國內外市售的微膠囊香精主要是水溶型，在應用過程中遇到水分，囊壁溶解以“液態(tài)膜”形式包圍著香精，實際上是形成乳化液狀態(tài)，這種存在于乳化液中的香精，易受到食品中其他成分、加熱以及機械力作用出現(xiàn)破乳，失去保護作用。與目前普遍水溶性微膠囊香精不同的是，斥水性微膠囊技術是應用于香精香料微膠囊化的新一代技術，與傳統(tǒng)的微膠囊化技術比較，其最大的區(qū)別是采用配方壁材將香精香料微膠囊化后，微膠囊壁變得水不溶性。斥水微膠囊香精的特性主要表現(xiàn)為：

（1）耐水性：微膠囊壁在冷、熱水中均不溶解，囊壁呈可塑性固態(tài)完整包覆香精。但可迅速分散、穩(wěn)定懸浮在水中。

（2）抗機械作用力：在水中，破裂的囊壁具有自閉合功能，不會導致香精遺漏，因此囊壁具有耐機械剪切力作用，通過高壓均質后囊壁仍能完整包覆香精，微膠囊完好率≥98％。

（3）高溫爆破釋放：斥水微膠囊香精特別適用于餅干、面包等焙烤食品、油炸食品、膨化食品等高溫加工食品。由于加過過程的高溫加熱作用，使香精產(chǎn)生的蒸氣壓逐漸增大，直至將微膠囊爆破釋放出香精，但此時由于食品水分減少、食品中淀粉糊化以及蛋白變性已使得食品具有保留香精蒸氣的能力，而不至于揮發(fā)損失。

4 食品風味釋放系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

      智能化、功能化、專業(yè)化、定位明確化將成為食品風味釋放系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。國內外一些香精香料企業(yè)已經(jīng)在利用微膠囊控釋技術方面開發(fā)系列產(chǎn)品。芬美意采用被認為全球最先進的Durarome技術開發(fā)出具有超強氧化穩(wěn)定性的微膠囊香精以及應用于焙烤食品的具有較強耐熱性能的Flexarome微膠囊香精；瑞士Givaudan（奇華頓）有限公司也推出具有熱穩(wěn)定性的Flavorburst和Bakestay微膠囊香精。在國內，作為新興的香精香料企業(yè)，廣州江大和風香精香料積極聯(lián)合高校、研究所開發(fā)各種智能化、功能化的食品風味釋放系統(tǒng)，并取得了重大進展。總之，食品風味的控釋釋放已越來越受到世界各國香料工業(yè)企業(yè)以及食品生產(chǎn)企業(yè)的重視，市場也要求根據(jù)不同食品的應用領域，研發(fā)特定功能的風味釋放系統(tǒng)，滿足不同食品對風味的要求，解決風味料在食品中使用遇到的困難。

參 考 文 獻

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