广州江大和风香精香料有限公司，广州510660

广东工业大学－江大和风食品风味研发中心，广州510000

广东工业大学食品与生物工程系，广州510000

      摘  要：食品风味智能控释技术是指食品的风味成分通过对其在食品加工以及摄取过程的环境响应来控制其释放与否、释放速度以及释放程度。智能控释有利于食品风味在食品加工、储藏过程的稳定，也能使其充分赋予食品的功能属性。可应用于食品风味的智能控释技术包括微胶囊化技术、微球技术、纳米技术、脂质体技术、超分子形成法等。

      关键词：智能化、控制释放、食品风味

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

      智能控释技术（intelligent controlled release technology）最早源于高分子材料和药物控释科学，一些天然或合成的高分子材料能够对外界环境的变化产生响应，其结构或性质表现出突然的变化，这些材料被称为智能材料[1]。将智能材料作为控制药物释放的载体，使药物在规定的时间、温度、pH、位置以及特定的生理条件下按特定的速度释放药物，这就是药物的智能控释技术。随着食品添加剂和配料行业的日益发达，食品中应用添加剂越来越普遍，使用的品种越来越多，为了确保食品在色、香、味、型以及营养和保健价值等方面的质量稳定和食用安全，食品功能属性成分的智能控释技术已显得十分必要。食品智能控释技术是指食品的功能属性成分通过对其在食品加工以及摄取过程的环境响应来控制功能属性成分的释放与否、释放速度以及释放程度。应用于食品的环境响应智能释放主要包括：温度刺激响应释放、pH刺激响应释放、溶剂刺激响应释放、生理条件刺激响应释放。智能控释技术能够使食品功能属性成分在加工和摄取时按需要根据环境的刺激产生响应而释放，其它情况下并不产生释放，这同时也能避免外界不良因素如光、氧气、温度、湿度、pH的影响以及组分间的相互反应，从而维持食品成分原有的特性，提高其在加工时的稳定性并延长产品的货架寿命。另外，智能控释技术由于能提高许多敏感性食品添加剂的稳定性，并且可控制释放，因此可以降低其添加量和毒副作用，也能掩盖食品添加剂的不良风味和色泽。

1. 食品常用智能控释技术

1.1 微胶囊及微球智能控释技术

      微胶囊（microencapsule）是一种能包埋和保护某些物质的具有聚合物壁壳的半透性或密封的微型“容器”或“包装物”。被包覆、保护或控制释放的物质通常称为微胶囊的囊芯或芯材（core）、核（nucleus）或填充物（fill）；用来包覆、保护或控制释放芯材的成囊物质称为微胶囊的囊壁或壁材（cell）、囊壳（shell）。微囊膜由于其薄膜结构具有相对较快的环境感应速度，被认为更合适作为智能控释载体。微球（microsphere）是指芯材溶解或者分散在高分子材料基质中形成的微小球状实体，通常粒径为 l～250 μm。与微胶囊不同之处是没有明显的囊芯和囊壁界限，但微胶囊所用的壁材和制备方法往往也适用于微球的制备。食品工业中制备微胶囊和微球的方法包括；喷雾干燥法、相分离法、流化床包涂法、糖玻璃化技术、锐孔－凝固浴法、复相乳液法、蔗糖共结晶法等[2]。最新发展的技术还包括：微生物微胶囊法、超临界流体微胶囊化技术以及微凝胶技术[3,4]。虽然能用于食品微胶囊化的方法很多，但研究最多和商业化生产应用最多主要是喷雾干燥微胶囊化。

1.2 脂质体智能控释技术

      脂质体（liposome）是磷脂分散在水中形成的一种定向排列的脂类双层膜结构物质。其中磷脂是含磷的脂类物质，主要有卵磷脂和脑磷脂两类。脂质体的制备方法很多，但食品上应用的主要是薄膜分散法和复乳化法。采用不同方法制备出的脂质体主要有三种基本结构，即多层大囊（MLV）、单层大囊（LUV）和单层小囊（SUV）。多层大囊是由多个双分子磷脂链组成，其直径可达几个微米；单层大囊是由一个大的双分子链脂链形成的圆形结构组成，它的直径在0.1~1um之间；而单层小囊由较短的一个双分子磷脂链组成，其直径只有20~50nm。脂质体既可以作油溶性分子、也可作水溶性分子的包覆载体。智能控释的脂质体包括温度感应型脂质体和pH感应型脂质体。食品工业中主要应用脂质体对香料、抗氧化剂、色素、维生素等添加剂进行包覆，既可以起到保护作用，防止变质，延长食品添加剂的使用寿命，又可在适当的情况下把食品添加剂释放出来发挥作用。脂质体还可作为多肽、蛋白质类生物活性物质的包覆载体可以保护其生物活性，提高稳定性，延长半衰期，延缓释放。

1.3 纳米粒智能控释技术

      纳米粒或毫微粒（nanoparticle），也称毫微胶囊或纳米胶囊（nanocapsule），是20世纪80年代以来发展起来的新技术，是具有纳米尺寸的新型微胶囊。纳米微胶囊的概念是20世纪70年代末Narty等人首先提出来的，相对于普通微胶囊，其具有良好的靶向性和缓释作用等独特的性能而备受人们的重视[5]。它已经应用到医药、香料以及食品调味品等领域。纳米微胶囊颗粒微小，易于分散和悬浮在水中，形成胶体溶液，外观是清澈透明的液体。通常制备的微胶囊粒径在5～2000μm之间，称为微米级的微胶囊。而纳米胶囊的粒径在10nm～1000nm，纳米胶囊的粒径对于纳米胶囊来说是很重要的指标，这是区分一般微胶囊和纳米胶囊的最重要因素，也与纳米胶囊的被动靶向性密切有关。纳米微胶囊制备的方法主要包括乳液聚合法、界面聚合法、单凝聚法以及干燥浴法等，但应用于食品微胶囊化中的主要是单凝聚法以及干燥浴法。采用的材料有明胶、白蛋白、淀粉等。纳米微胶囊芯材负载量一般为10％～70％。

1.4 超分子智能控释技术

      超分子（Supramolecule）是指由两种或两种以上分子依靠分子间非共价相互作用结合在一起，组装成复杂的、有组织的聚集体，并保持一定的完整性，使其具有明确的微观结构和宏观特性[6]。两种分子非共价相互作用时，若其中一分子的部分或全部被另一分子包含或包围，即形成超分子包合物，被包含的分子称为客体分子，包含客体分子的分子称为主体分子。超分子包合物可以是一个主体分子包含一个或若干客体分子，也可以是若干主体分子包含一个客体分子。超分子包合物指的是分子水平上的包合行为，其特征是主客体分子间存在非共价相互作用，这种相互作用是超分子包合物形成和稳定的重要动力。食品中应用的超分子智能控释方法主要有：环糊精包结法、蛋白质结合法、尿素络合法、直链淀粉络合法[7~10]。

2、食品智能控释技术在食品风味中的应用

2.1 智能控制食品风味的释放

      食品风味是食品功能属性的主要组成部分，食品风味只有合理的释放出来，才能赋予食品美妙的滋味。智能控释技术就是确保食品风味在需要的时间、温度、湿度、pH等条件下按规定的速度和方式合理地释放出来。如在焙烤业中，希望香精在面胚表面升温到某一程度，淀粉糊化和蛋白质变性已具备了保气功能后再释放，使生成的香精蒸气被包围固定起来，不至于在焙烤过程因为受热随水蒸气挥发损失；口香糖中要求香精在嚼咀过程感受口腔的温度、湿度以及牙齿的机械作用力而缓慢释放。食品风味的释放可分为瞬间释放和缓慢释放两种。瞬间释放是用各种形式的外力如机械压碎、摩擦、变形等方法使囊壁破裂，或在热的作用下使囊壁熔化，或用化学方法如酶的攻击、用溶剂的溶解或提取的方法、混入一些膨胀剂到囊芯或使用电磁方法等使胶囊破碎。缓慢释放是芯材通过囊壁扩散以及壁材的融蚀或降解而释放。

2.2 控制食品加工、储运过程中挥发性风味的释放

      食品风味的组成十分复杂，成分几十种，甚至成百上千种，许多组分挥发性极高，各种组分的挥发性差异大，组分的挥发不仅造成风味的挥发损失，而且由于某些组分的挥发损失改变了风味的组成，从而使风味失真。如果将这些挥发性的风味物质微胶囊化，由于囊壁的密封作用，挥发损失受到抑制，香气保留完整，从而提高了储藏和使用的稳定性。香精油、调味油、脂溶性的香精香料，其风味成分是由一些小分子的酯类和萜类所形成，这些小分子极易挥发，使其有效成分散失。微胶囊化使壁材包裹住芯材，由于壁材的阻隔作用，可以减少挥发损失。如香兰素暴露于大气中二个月后会挥发损失20%，但将其制成超分子包合物后，其损失率不到1%，即使120℃加热15h，损失率也只有17.14%。

2.3 保护敏感性成分

      智能控释技术可使风味物质免受外界不良因素，如光、氧气、温度、湿度、pH的影响，大大提高了耐氧、耐光、耐热的能力，增强稳定性。如桔油中柠烯的含量约占总挥发性组份含量的90%左右，在贮藏过程中，柠烯极易发生反应生成氧化产物，其中最早生成的氧化产物—1，2-环氧柠烯和香芹酮是影响桔油香气的重要原因，微胶囊化可避免桔油中柠烯氧化导致的风味变质。苯甲醛、茴香醛、香兰素（3－甲氧基4-羟基苯甲醛）是调配食品、日用化学品香精的常用香料，其中香兰素是重要的食品添加剂香料，广泛用作巧克力、冰淇淋、烟草、酒类的增香剂，三种香料都具有共同的苯环结构和醛基，在空气中易氧化变质，因而其使用和贮存受到限制，经过β-CD包合形成超分子包合物后，三种香料的抗氧化能力得到明显提高。柠檬醛和紫罗兰酮是两种极为重要的香料，它们在空气中易挥发，易氧化变质，遇热很快分解，给使用带来不便，经β-CD包合形成超分子包合物后，热稳定性得到了一定程度的提高。

2.4 避免风味成分与食品成分反应

      食品智能控释技术能将具有反应活性的风味物质隔离保护起来，避免在食品加工和储运过程释放，而在摄取食品时才释放出来，从而避免了活性风味物质与其他食品成分反应。如可避免呈味氨基酸与还原糖的美拉德反应、呈味氨基酸与香味醛类反应、香味醛类与食品中蛋白反应。在焙烤食品的面团中添加肉桂、大蒜、洋葱等调味料会抑制酵母活力，如果将这些调味料微胶囊化后再添加就可避免这种情况。

2.5 增溶与改善乳化分散作用

      对于油溶性香精香料，微胶囊化能使香精香料在水溶液中形成稳定乳浊液。对于难溶性香精香料，经特殊智能控释技术处理，可提高其水中溶解度，起到增溶作用，如薄荷油的溶解度从0.02％提高0.5％，提高约25倍；丁香酚在水中的溶解度从14.17ug/ml提高到76.41ug/ml，提高了约5倍。

2.6 改变物理形态

      精油和油树脂是目前代替食用香料植物粉末的主要形式，但它们的缺点是溶解分散性差，在干燥产品中的加香不能良好地得到分解。微胶囊化能将常温为液体或半固体的香精香料转变为自由流动的粉末，使其易于与其他配料混合。

3 新型功能化食品风味释放系统

3.1 糖玻璃化香精

      糖玻璃化技术是一种低温微胶囊化技术，是目前最受推崇的易挥发物质和热敏性物质微胶囊化的方法，特别适合于热、氧敏性芯材的包埋[11]。如各种风味剂、香料、维生素C和色素等，它不但因为低温操作可保护风味物质，而且表面油易于被有机溶剂洗去而货架期长。目前国外约有100种风味剂是通过这种方法包埋的，产品稳定性好，风味滞留期可达2-3年。现在糖玻璃化香精正在越来越广泛的应用于各种食品生产中，特别是在袋泡茶、保健食（药）品、口香糖、调味品以及固体饮料中，香气可以在产品中保存数年也不会淡化与散失。这种香精不需要使用抗氧化剂来稳定，这可以为顾客提供天然、健康、新鲜的产品。

3.2 酵母微囊化风味

      Manchester附近的Newton-Le-Willows流体科技的生物科技公司认为许多现存的微胶囊化技术存在弊端，水溶性使微胶囊在水环境不能保持原状，而且没有足够强度耐受高温和高压。为此，研究了用酿造工业广泛使用酵母（Saccharomyces cerivisiae）细胞来微胶囊化风味物质，这种技术被称为MICAP（Microencapsulated Ingredients to Create Amazing Products）的新型微胶囊技术，可以增加风味物质在焙烤食品、煎炸食品以及膨化食品中的留香效果。该技术将酵母细胞分散在风味物质预混溶液中，渗透达到平衡后，经过分离、喷雾干燥得到粒径为30微米左右的干燥、自由流动的粉末。每一颗粒由无数包含风味物质的酵母细胞组成。这种微胶囊方法最适宜于精油等油性物质。该公司已开发一系列通用精油的这样微胶囊，改善其加工过程中风味物质的保留，甚至可耐受高达200℃的温度。产品具有耐受水分以及耐受剧烈剪切、高温、蒸发、煮沸和挤压膨化等苛刻的加工处理；可减少香料用量50％，依然能达到同样的风味效果；以将这种微胶囊直接加入底料膨化，而不用在膨化后撒粉调味。英国Wigan流体技术公司也开发这种MICAP的微胶囊技术包埋风味物质，使其能包含70％的香料，而传统仅30－40％，而且使得食品中的香料使用量可减少75％。世界最大的微胶囊香精生产公司—瑞士芬美意香料有限公司（Firmenich），已得到许可使用该公司的技术生产微胶囊香精，从而完善现有的Durarome和Flexarome微胶囊技术。

3.3斥水微胶囊香精

      迄今为止，国内外市售的微胶囊香精主要是水溶型，在应用过程中遇到水分，囊壁溶解以“液态膜”形式包围着香精，实际上是形成乳化液状态，这种存在于乳化液中的香精，易受到食品中其他成分、加热以及机械力作用出现破乳，失去保护作用。与目前普遍水溶性微胶囊香精不同的是，斥水性微胶囊技术是应用于香精香料微胶囊化的新一代技术，与传统的微胶囊化技术比较，其最大的区别是采用配方壁材将香精香料微胶囊化后，微胶囊壁变得水不溶性。斥水微胶囊香精的特性主要表现为：

（1）耐水性：微胶囊壁在冷、热水中均不溶解，囊壁呈可塑性固态完整包覆香精。但可迅速分散、稳定悬浮在水中。

（2）抗机械作用力：在水中，破裂的囊壁具有自闭合功能，不会导致香精遗漏，因此囊壁具有耐机械剪切力作用，通过高压均质后囊壁仍能完整包覆香精，微胶囊完好率≥98％。

（3）高温爆破释放：斥水微胶囊香精特别适用于饼干、面包等焙烤食品、油炸食品、膨化食品等高温加工食品。由于加过过程的高温加热作用，使香精产生的蒸气压逐渐增大，直至将微胶囊爆破释放出香精，但此时由于食品水分减少、食品中淀粉糊化以及蛋白变性已使得食品具有保留香精蒸气的能力，而不至于挥发损失。

4 食品风味释放系统的发展趋势

      智能化、功能化、专业化、定位明确化将成为食品风味释放系统的发展趋势。国内外一些香精香料企业已经在利用微胶囊控释技术方面开发系列产品。芬美意采用被认为全球最先进的Durarome技术开发出具有超强氧化稳定性的微胶囊香精以及应用于焙烤食品的具有较强耐热性能的Flexarome微胶囊香精；瑞士Givaudan（奇华顿）有限公司也推出具有热稳定性的Flavorburst和Bakestay微胶囊香精。在国内，作为新兴的香精香料企业，广州江大和风香精香料积极联合高校、研究所开发各种智能化、功能化的食品风味释放系统，并取得了重大进展。总之，食品风味的控释释放已越来越受到世界各国香料工业企业以及食品生产企业的重视，市场也要求根据不同食品的应用领域，研发特定功能的风味释放系统，满足不同食品对风味的要求，解决风味料在食品中使用遇到的困难。

参 考 文 献

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