近年来，功能食品的需求大幅增加成为食品工业的一个重要发展趋势，功能食品可定义为“通过特定的有益生理作用，对消费者健康做出积极贡献的食品” [1]。含有益生菌的食品是功能食品的一大重要类别，在未来有望成为预防、治疗甚至治愈疾病的重要工具。在肠道生态系统，益生菌已被证实在维持正常的肠道菌群、促进乳糖代谢、防止婴儿腹泻等方面发挥着重要作用[2]。在肠外效应中，益生菌可以降低血清胆固醇水平和血压，减少泌尿生殖系统和呼吸道疾病的发生率，以及预防和治疗结肠癌、胃癌等癌症[3]。
益生菌的生存受多种因素影响，如益生菌菌株、菌种之间的相互作用、有机酸、挥发性化合物以及冷藏过程中的代谢产物、储存温度、热处理、均质化和包装材料等[4]。口服益生菌的递送过程会面临低pH 值、高浓度胆盐等恶劣环境。因此在加工、储存和胃肠道转运过程中保持益生菌生物代谢活跃状态，使其能够抵抗宿主对细菌建立的“天然屏障”尤为重要。微胶囊技术是指将目标物质用包埋材料包裹，形成直径在几微米到几毫米大小、具有半透性或密封囊膜的微型胶囊，可保护益生菌免受高氧、酸性、低温等环境的影响，保持细胞的生长能力并激活其在肠道中的代谢，被认为是最有效的益生菌包埋方法之一[5]。本文概述了益生菌的微胶囊技术及其应用，以期为益生菌功能食品的研发提供参考。
1 益生菌的种类及其生物学功效
益生菌是指在以合适剂量食用时，通过改善胃肠道中的微生物平衡而产生健康有益效果的活菌株。根据联合国粮农组织和世界卫生组织的定义，益生菌需要满足两个条件：1）具有活性的微生物；2）当给予足够的使用量时，能够对宿主健康产生益处[6]。大多数益生菌都是革兰氏阳性菌，主要包括乳杆菌属和双歧杆菌属，以及革兰氏阳性球菌属。作为在益生菌发酵乳中最重要的微生物，乳杆菌和双歧杆菌对不利环境具有良好耐受性。乳杆菌属中主要用作益生菌的有植物乳植杆菌（Lɑctiplɑntibɑcillus plɑntɑrum）、嗜酸乳杆菌（Lɑctobɑcillus ɑcidophilus）、干酪乳杆菌（Lɑctobɑcillus cɑsei）、鼠李糖乳杆菌（Lɑctobɑcillus rhɑmnosus）、罗伊氏黏液乳杆菌（Limosilɑctobɑcillus reuteri）等。在双歧杆菌属中，动物双歧杆菌（Bifidobɑcterium ɑnimɑlis）、两歧双歧杆菌（Bifidobɑcterium bifidum）、短双歧杆菌（Bifidobɑcterium breve）、长双歧杆菌（Bifidobɑcterium longum）等大多被纳入功能食品配方[3]。
人体内包含难以计数的微生物，在消化过程中有毒物质一旦大量积累，将会导致有害微生物的滋生从而引起许多疾病。随着人们健康意识的增强，摄入高剂量的益生菌替代传统的抗生素成为行之有效的治疗方法。益生菌可以通过多种机制对机体进行调控：如利用竞争排斥和产生杀菌物质来减少病原菌在肠道中的定植，促进肠道菌群平衡[2]；下调炎性细胞因子、诱导免疫刺激和调节肠道相关基因表达来维持宿主免疫稳态[7]；调节胆固醇、脂质和葡萄糖代谢，从而预防肥胖、高脂血症等相关疾病[8]；清除活性氧，增强抗氧化活性，降低脂质过氧化[3]。目前，市场上最常见的益生菌产品是发酵乳制品。根据每日最低摄入100 g 或100 mL 益生菌食品的标准，益生菌产品中活菌数至少应为106～107 CFU/g 才具备有益效果[9]。然而，益生菌对温度、氧气、湿度、pH 值、酶、胆盐和其他应激条件高度敏感[3]，这些应激条件会降低它们在食品加工、储存、分配以及通过胃肠道期间的活性。因此设计食品级胶囊系统来增加益生菌对恶劣环境条件的抗性是当下的研究热点。
2 益生菌微胶囊技术
2.1 喷雾干燥法
喷雾干燥法是一种相对传统的微胶囊技术，通过将液体转化为粉末来防止风味物质的氧化降解，该方法经济适用且操作灵活性强，自1950 年一直应用于食品工业。核心材料通过溶解、均化形成乳液，再将液体进料雾化成尺寸为10～150 µm 的细小液滴，然后喷入温度为150～250 ℃的热干燥空气中。决定干燥颗粒的封装效率和尺寸的因素众多，如喷雾干燥条件（流速、雾化器类型、温度等）和分散特性（壁材、活性物质、黏度等）[10]。不同于流化床喷涂等技术，利用较低的温度和较长的停留时间确保颗粒的均匀性。喷雾干燥则是利用高温空气进行快速脱水，包封的益生菌停留时间非常短[11]。尽管如此，喷雾干燥的高温也会对益生菌菌体造成热胁迫危害[12]，为提高益生菌在喷雾干燥过程中的存活率，当前主要通过以下几种方法增强益生菌在喷雾干燥过程中的热稳定性：1）调节喷雾干燥参数，如进出口温度、流量、雾化气压和干燥室内的停留时间，降低细胞热损伤；2）添加低熔点脂肪作为热损伤保护剂，利用低熔点脂肪在喷雾干燥过程中由固相转变为液相，吸收部分转移到粉末颗粒中的热能；3）改进壁材成分，通常将大分子多糖和蛋白质用作壁材或使用复合型壁材提高包埋效率和保护性。在碳水化合物中，海藻糖被发现对细胞膜和蛋白质具有稳定作用，因此最为有效[13]。其他碳水化合物，如山梨糖醇、木糖、甘露糖醇、蔗糖、乳糖、麦芽糖、葡萄糖、菊糖、麦芽糖糊精、低聚半乳糖、马铃薯淀粉和低聚果糖，均已被报道用作干燥基质[14]。对于不同的益生菌菌株，应根据其对氧化和热应激的抵抗力不同，调节合适的工艺参数，实现包封培养物的所需活力。在高温条件下，乳杆菌、乳球菌和双歧杆菌等对喷雾干燥条件更敏感；水分活度的降低，也会导致细菌对渗透压产生抵抗力，并通过积累相容性溶质来维持其生存能力[12]。几种常见的微胶囊技术示意图见图1。
图1 几种常见的微胶囊技术
Fig.1 Several probiotic microencapsulation technologies
尽管喷雾干燥已被证明是一种低成本的益生菌微胶囊化技术，但共胶囊化的研究相对较少，这可能缘于高温对生物活性物质的稳定性具有负面影响。在入口温度210 ℃、出口温度70 ℃和压力0.15 MPa 的条件下，进行喷雾干燥以共包封白藜芦醇和克劳氏芽孢杆菌，结果显示细菌在乳糖和菊粉中的存活率分别为8.62、8.52 lg （CFU/g），并展示出相似的抗氧化活性（乳糖为23%，菊粉为21%）[15]。这项研究还表明喷雾干燥后涂层材料内部可能存在活细胞，但需要进一步研究来证明这一假设。Tao 等[16]通过喷雾干燥研究了副干酪乳杆菌 Lpc-37 在不同多糖中的共包封，结果表明添加多糖可增强储存期间的细胞活力，在冷藏8 周后益生菌的活力损失低于0.3 lg （CFU/g）。此外，使用不同的生物聚合物（阿拉伯树胶、麦芽糖糊精和乳清蛋白浓缩物）通过喷雾干燥将益生菌和黑莓汁中的生物活性化合物共包封，在20 ℃下两周后仍维持高于6 lg （CFU/g） 的细胞活力[17]。
2.2 挤压法
挤压法因其易于操作、成本效益高和生产环境温和等优势，被广泛应用于包封高生物活性菌株。这种方法在保护益生菌免受损害方面表现出色，有助于在不破坏益生菌活性的前提下提升其存活率。然而，该技术也存在一定的局限性，产生的微球尺寸受多个因素影响，如聚合物溶液的黏度、流速、浓度、温度、孔口直径以及孔口到固化液的距离。海藻酸盐是挤压法中最常用的材料，含有二价阳离子的溶液（如氯化钙溶液）常用作固化溶液，如图1 所示。Phoem 等[18]利用挤压法将植物乳杆菌TISTR1465 与海藻酸钠和刺五加寡糖提取物作为益生元进行包封。在第2 周和第4 周时，封装益生菌细胞的活力高于游离细胞，且在冷藏期间的酸化程度低于游离细胞，是用作酸奶食品添加剂的良好选择。Dimitrellou 等[19]利用挤压法将干酪乳杆菌ATCC 393 包封在海藻酸盐凝胶中，包封后的益生菌在4 ℃冷藏和模拟胃肠道条件下的存活率都显著高于未包封的细胞。传统挤压法由于依赖单一喷头操作，生产速率受限，难以满足大规模生产的需求。为了解决这一问题，已有报道研发了包括多喷嘴微胶囊造粒仪器和旋转圆盘雾化器在内的自动化设备，可以采取振动式喷嘴和通过波动施加的电势控制粒径大小[20]，以提高生产效率并适应工业化生产的多样化需求。
2.3 冷冻干燥法
冷冻干燥法是低温保护益生菌的有效手段，能够在一定程度上有效保持其活性和化学成分，可用于增强微胶囊生物制剂的储存性。该过程可归纳为3 个主要阶段：冷冻、初次干燥和二次干燥[21]。冰晶的产生会导致细胞壁发生不可逆的破坏，从而降低干燥后的生存能力。采用高冰冻速率能够在快速冻结过程中形成细小的冰晶，有助于减少益生菌细胞因冰晶生长导致的破裂和失水，进而降低细胞失活的风险。然而，与其他微胶囊化技术相比，冷冻干燥在成本和能耗等方面费用较高，是一种相对昂贵且耗时的方法。此外，在干燥过程中，水分损失造成的微胶囊收缩可能会引发其表面出现褶皱和裂纹，形成多孔结构。这种形态结构的变化使氧气更容易渗透进微胶囊内部，对益生菌的长期存活构成威胁。将益生菌的结合水与一些冷冻保护剂相互作用是稳定细胞壁并防止细胞壁损伤的良好解决方案。冷冻保护剂依据分子量的不同可以分为两种，低分子冷冻保护剂主要是葡萄糖、海藻糖、乳糖、山梨糖醇、甘露糖等不同的糖类，可以与益生菌细胞壁的磷脂发生反应并防止细胞损伤[22]，其中海藻糖的效果最好。而高分子保护剂主要是多糖和蛋白质（如海藻酸盐、乳清蛋白、明胶、黄原胶、麦芽糖糊精等），它们吸附在益生菌表面形成黏性层，能够防止冰晶的生长[23]。
2.4 乳化法
乳化法由两相构成，含有乳化剂的介质和“益生菌-壁材”混合物分别充当连续相和分散相。通过借助于表面活性剂将混合物均化来制备乳液，再利用交联剂或冷却过程使水溶性聚合物不溶解，在油相中形成颗粒。粒径的大小与搅拌速度、交联剂的添加速率、表面活性剂浓度和水油比控制密切相关，通常为25 µm～2 mm[24]。因此乳化法的优势在于通过调节乳化过程中的参数，可以控制微胶囊的粒径大小，以适应不同的应用需求。益生菌的微胶囊技术涉及多种乳化类型，其中离子凝胶乳化主要涉及亲水胶体，通过降低表面张力实现乳液稳定性的提升。这种方法形成的微胶囊直径更小，益生菌存活率更高，并且更容易大规模生产[25]。其主要缺点在于生产的微胶囊形状和大小不一，并需要第二种聚合物溶液来为细胞提供额外涂层。凝胶化乳化主要应用乳蛋白来包裹益生菌，作为益生菌的天然载体。Gaudreau 等[26]以果胶和乳清分离蛋白为壁材，通过乳化及内部胶凝工艺共包封瑞士乳杆菌和绿茶提取物。通过添加绿茶提取物可以有效缓解益生菌活力的损失，当绿茶提取物浓度为500 µg/mL 时，益生菌和多酚的包封率分别为95.5% 和79%。在模拟胃部条件下，乳清蛋白分离物的氨基与果胶羧基之间的静电相互作用保护成分中的核心，损失量仅0.5～1.1 lg （CFU/g）。Vodnar 等[27]开发了含有婴儿双歧杆菌、短双歧杆菌、绿茶提取物的壳聚糖包埋微胶囊，并检测出高于9.0 lg （CFU/mL）的高益生菌活力。与单独包封相比，在模拟胃肠条件下共包封的婴儿双歧杆菌和短双歧杆菌活力增加了5.05% 和7.38%。Serrano-Casas 等[28]将苹果渣和仙人掌粉作为益生元，成功与4 种益生菌菌株共包封在藻酸盐离子型凝胶基质中。在低 pH 值 条件下胁迫120 min 后，共凝胶化提高了益生菌的活力，其中最高值和最低值分别源自绿色气球菌（>77%） 和植物乳杆菌 （56.61%）。
2.5 其他方法
除上述几种方法外，凝聚法近年来在食品、农业、化妆品、印刷、农药、胶黏剂和制药工业等许多领域得到普及。表1 概述了几种益生菌微胶囊技术及其在应用过程中的优缺点。
表1 益生菌微胶囊技术及其优缺点
Table 1 Probiotic microencapsulation technology and its advantages and disadvantages
菌株植物乳杆菌 NCIM 2083微胶囊技术喷雾干燥法优点提高封装效率和细胞活力缺点储存稳定性略低文献[10]嗜酸乳杆菌 KBL409挤压法提高封装效率和细胞活力120 min 后存活率降低[29]鼠李糖乳杆菌 CICC22152喷雾冷冻干燥法能耗增加[30]植物乳杆菌299v 冷冻干燥法提高热稳定性、存活率和细胞活力提高封装效率和储存时间样品产量低[21]布拉氏链球菌CGMCC 10381和屎肠球菌CGMCC 2516乳酸克鲁维酵母菌GG799壁材乳清蛋白、低聚果糖和麦芽糊精海藻酸盐和海藻酸壳聚糖高度/中度水解乳清蛋白水解物乳清蛋白和变性乳清蛋白海藻酸钠乳化法尺寸较大[25]明胶挤压法提高在高湿度、高温和胃部条件下的存活率提高热稳定性和机械稳定性壁材选择有限[31]
凝聚法是在溶液的特定组成、温度或 pH 值下，由生物聚合物的相分离形成凝聚层，最终围绕核心成分沉积凝聚层形成微胶囊[12]，并通过添加不同的酶促或化学交联剂来增强微胶囊的形成。由于形成的微胶囊处于分散相中，因此应用的便捷性、益生菌稳定性、保质期时长和处理成本都存在一定弊端。凝聚过程分为两种类型[32]，简单凝聚包括改变大分子脱水条件及其他因素，如温度或pH 值的变化、向溶液中添加非溶剂或微离子等。带相反电荷的蛋白质和多糖通常用于形成复合凝聚，将大分子分离成两种不相溶的液相。当所处环境的pH 值和机械应力发生变化时，凝集过程可以控制包埋中心活性物质的释放，从而获得良好的包埋效率。
电流体动力学技术包括电喷雾和静电纺丝，该技术简单、高效、经济且可生产颗粒和纤维。不同的工艺参数（如施加的电压、聚合物溶液的流速、针和收集器之间的距离）、溶液参数（如黏度、浓度、表面张力、聚合物分子量、溶液电导率）和环境条件（如湿度和温度）对获得的纤维或颗粒的特性都有重大影响[33]。用静电纺丝法来生产纤维大致可分为3 种：混合静电纺丝、乳液静电纺丝和同轴静电纺丝。在混合静电纺丝中，生物活性成分溶解或分散在聚合物溶液内，溶液被泵送到金属针针头上，施加高压后针尖处的液滴会成圆锥形。当拉伸液滴到达临界值后，超细纤维将喷出并被收集到收集器上。在乳液静电纺丝中，使用表面活性剂将生物活性化合物乳化到聚合物溶液中，形成油包水乳液或水包油乳液。在这种方法中，生物活性化合物可能分布在整个纤维中。通常，静电纺丝中使用的溶液比电喷雾中使用的溶液具有更高的黏度。Zaeim 等[34]使用电喷雾将益生菌（植物乳杆菌和乳双歧杆菌）和益生元（菊粉或抗性淀粉）共同包封在海藻酸钙/壳聚糖微胶囊中。研究结果显示，益生菌在胃肠道条件下的稳定性和抵抗力均得到提升。Alehosseini 等[35]通过电喷雾和冷冻干燥技术两种方法，将干酪乳杆菌与高抗性乳清蛋白共包封。与冷冻干燥共包封相比，利用电喷雾技术共包封的益生菌具有更高的包封效率和更大的生存能力。
3 益生菌微胶囊在功能食品中的应用
益生菌微胶囊化技术在食品中的应用主要集中在提高益生菌在加工、储存和消化过程中的存活率，以及利用其改善食品的功能特性。菌株的类型、包装、储存条件和食品的理化性质（如水分含量、pH 值、缓冲能力、活性氧清除力、渗透压）都对益生菌的稳定性具有显著影响。乳制品中的乳糖是微生物在肠道中生长的重要因子，能够为益生菌在储存期间提供生长和存活所需的营养[36] ，因此也是益生菌微胶囊化技术在食品中的主要应用领域。表2 列举了近年来益生菌微胶囊技术在乳制品中的相关应用。除此之外，益生菌微胶囊技术在果汁、烘焙食品等领域也被广泛应用。
表2 益生菌微胶囊技术在乳制品中的应用
Table 2 Application of probiotic microencapsulation technology in dairy products
乳制品酸奶微胶囊技术凝聚法乳化法文献[37][38]奶酪壁材乳清蛋白-阿拉伯胶海藻酸钠与1%抗性淀粉共封装海藻酸钠海藻酸钠乳化法挤压法菌株副干酪乳杆菌E6双歧杆菌ATCC 1994 和嗜酸乳杆菌547长双歧杆菌 15708两歧双歧杆菌BB-12 和嗜酸乳杆菌LA-5两歧双歧杆菌BB-12 和嗜酸乳杆菌LA-5嗜酸乳杆菌 LA-5干酪乳杆菌NCDC-298菌株存活率提高0.42 个对数值双歧杆菌： 提高1 个对数值嗜酸乳杆菌： 提高2 个对数值提高2 个对数值提高2 个对数值[39][40]卡拉胶乳化法提高2 个对数值[40]冰淇淋海藻酸钙-乳清蛋白海藻酸钙-乳清蛋白挤压法挤压法提高2 个对数值提高3 个对数值[41][41]
3.1 酸奶
发酵剂（主要是乳酸菌）是影响酸奶保质期、风味和质地的最重要因素之一。近年来，研究人员一直致力探究在酸奶中添加益生菌，除提升传统功能之外是否对其他健康功能有促进作用[4]。将益生菌与益生元利用共包封体系等新兴工艺生产健康的合生酸奶产品，可以显著提高益生菌在酸奶中的存活率。Silva等[42]首先通过凝胶化将嗜酸乳杆菌包封在海藻酸盐-明胶和海藻酸盐-明胶-低聚果糖微胶囊中，再将包封体系添加到酸奶中。结果表明，与游离益生菌相比，微胶囊化益生菌在胃肠道传代和储存过程中具有更高的稳定性。此外，与不含低聚果糖的包封嗜酸乳杆菌相比，加入低聚果糖后，海藻酸盐-明胶网络产生了更致密的孔隙和更紧密的连结，促进益生菌稳定性的提升。Capela 等[43]评估了微胶囊化和添加益生元对普通酸奶产品和冻干酸奶中嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌和双歧杆菌等益生菌生存能力的影响。研究发现，当添加低聚果糖时，在4 周的储存时间中，海藻酸盐微囊化对冻干酸奶中益生菌的活力表现出积极影响。在另一项研究中对阿拉伯胶和神秘果的复合物进行喷雾干燥处理，利用微胶囊化的乳酸乳球菌强化酸奶。添加神秘果可提高乳酸乳球菌在酸奶加工过程中的稳定性，为乳酸乳球菌提供了更高的生存能力[44]。以菊粉为代表的益生元能够提供主要营养物质，促进微生物在肠道中增殖，从而对宿主健康产生益处，目前已被广泛用于微胶囊化益生菌的配方中。通过冷冻干燥将长双歧杆菌包裹在菊粉中，能够为益生菌提供充足保护，使其免受胃肠道的影响，使功能性酸奶得到强化[29]。
3.2 奶酪
益生菌奶酪是将益生菌添加到生牛奶或凝乳中，再经过压榨、成型和熟化等工艺制成。这些益生菌可以在奶酪成熟过程中产生蛋白酶、脂肪酶、乳糖酶、胞外多糖和抗菌物质，从而有助于产品达到理想的风味和品质。奶酪在储存期间所含益生菌的活力受众多因素影响，如加工条件、烹饪方法、有氧条件和储存温度等。研究人员将以天然树脂作为壁材的干酪乳杆菌微胶囊掺入奶酪中后发现，微胶囊包封系统提高了益生菌在冷藏过程中的存活率，并借助树脂的抗菌特性延长了奶酪的保质期[45]。最近的一项研究也证实了同样结果，将嗜酸乳杆菌、L-半胱氨酸盐和抗坏血酸共包埋在海藻酸钙水凝胶中，经喷雾干燥后掺入奶酪。结果表明，微胶囊技术显著提高了益生菌在冷藏过程中的生存能力[46]。近年来研究人员在一些奶酪产品中加入了各种益生菌和益生元，开发了含有益生菌和益生元的共包封奶酪。例如，Borrás-Enríquez 等[47]研制了一款新型奶酪，其包封系统含有双歧杆菌和新型水溶性膳食纤维，并利用β-环糊精-阿拉伯胶的混合物进行喷雾干燥。研究发现，奶酪中的益生菌对胃肠道环境具有一定抗性，且包封体系对功能性奶酪的物理化学性质没有显示出任何不利影响。Ningtyas 等[48]评估了鼠李糖乳杆菌在奶油奶酪中的存活时间。结果显示，包封和未包封的鼠李糖乳杆菌在产生风味化合物方面没有显著差异，含有β-葡聚糖和植物甾醇的益生菌奶酪在冷藏35 d 后，鼠李糖乳杆菌活菌数下降幅度较小。
3.3 其他乳制品
除了酸奶和奶酪产品，一些研究还将益生菌包封于冰淇淋中，并评估冰淇淋的感官特性和益生菌在模拟胃肠道中的生存能力。Afzaal 等[49]将干酪乳杆菌分别包裹在海藻酸钙和乳清蛋白浓缩物中，发现两种微胶囊体系中的益生菌均能抵抗胃肠环境的破坏。与对照组相比，消费者可以直接观察到含凝胶体系的冰淇淋中具有小颗粒，但口感却无显著差异。值得注意的是，虽然益生菌微胶囊技术展现了突出的优势，但将其应用于食品时，必须考虑包封材料的安全性和与食品配方的相容性。此外，由于包封系统的存在，菌株的发酵能力可能会受到轻微限制，产品的感官特性也可能会受到影响。例如，若封装系统的粒径较大，产品可能会有颗粒感，影响感官品质。
近年来，发酵乳、乳制甜点、调味汁等各种合生元乳制品的生产也在不断扩大。Erdélyi 等[50]通过挤压微胶囊化方法，将植物乳杆菌和动物双歧杆菌与甜菜根、生姜提取物（作为益生元）在藻酸盐和壳聚糖内共包封，制成发酵乳产品。壳聚糖增加了益生菌在储存和加工过程中的稳定性，同时也提高了发酵乳的可接受性。脱脂奶粉、全脂奶粉等益生菌强化奶粉在食品行业也受到了相当大的关注。如2.1 所述，喷雾干燥是一种快速、灵活且经济的微胶囊化益生菌生产工艺，该方法被广泛用于乳粉生产。虽然喷雾干燥过程的高温是益生菌存活的主要难题，但可以通过在含有益生菌的包封系统中添加益生元来克服这一挑战。
3.4 果汁
与益生菌乳制品的配方相比，在果汁中添加益生菌更为复杂。这主要是由于果汁产品的一些固有特性，如高浓度的有机酸、低pH 值等，这些因素可能会对微胶囊的结构和稳定性造成一定影响，此外高浓度的溶解氧对维持益生菌的活力也存在一定挑战。为实现有益的健康效果，益生菌必须在食品的生产过程中和整个保质期内保持足够活力。研究发现，利用挤压法微胶囊化的干酪乳杆菌DSM 20011 在菠萝汁、树莓汁和橙汁（pH 值分别为 3.28、2.75 和 3.45）中会受到不同程度的影响，通过加入低聚果糖或其他益生元可提高微胶囊的稳定性和益生菌的活力[51]。此外，果汁的高水分含量会导致运输成本相对较高。将益生菌融入果汁粉中，不仅能够显著减少产品的体积，还能提高其稳定性，使得运输和储存过程更为便捷和经济。这种新型饮料的开发，也被视为食品工业中一个充满潜力的新兴领域。Dias 等[52]采用百香果作为原料，开发了一种粉状益生菌饮料，将添加了动物双歧杆菌乳 BB-12 的百香果汁通过喷雾干燥制成微胶囊。研究结果表明不同载体材料对微胶囊的形态和粒径产生了显著影响。尽管所得到的粉状益生菌饮料展现出了相似的流动和良好的溶解性，但在使用麦芽糖糊精/菊粉作为壁材后，显著提升了益生菌果汁粉的热稳定性。这一发现为开发新型益生菌饮料提供了科学依据，并为非乳制品益生菌饮料领域的开拓提供了新的可能性。
3.5 烘焙食品
烘焙食品在我们的日常饮食中占据了不可或缺的地位，如面包、饼干和蛋糕。目前，众多研究致力于探索如何在这些食品中有效传递各类生物活性成分，例如通过微胶囊技术封装ω-3 脂肪酸和姜黄素。然而，相较于这些活性物质，将益生菌融入烘焙食品的研究相对较少。这主要是因为烘焙过程中的高温以及饼干、面包等烘焙食品需要长期保存，对益生菌存活提出了挑战。此外，烘焙食品在制作过程中会发生一系列复杂的化学变化，如pH 值波动、水分活度变化和美拉德反应等，这些因素都可能对益生菌的生存造成不利影响。微胶囊化技术能够增强益生菌对烘焙环境恶劣条件的抵抗力，并提高产品在保质期内的稳定性。目前，在烘焙产品中添加微胶囊化益生菌主要有3 种途径：1）将益生菌微胶囊涂抹在成品表面；2）将微胶囊直接混入面团中；3）将微胶囊应用于糕点的奶油馅料中[3]。这些方法可以在烘焙过程中为益生菌提供额外的保护，减少由于高温和化学反应造成的损害，从而确保益生菌在最终产品中保持活性，为消费者提供健康益处。Zanjani 等[53]将微胶囊化的嗜酸乳杆菌ATCC 39392 加入到奶油中，并在烘焙程序完成后用于填充蛋糕。在4 ℃的条件下储存4 周后，微胶囊化的益生菌活力下降了约3 个对数值，而未经微胶囊化处理的益生菌活力则下降了约8 个对数值。随着微胶囊技术的不断进步和创新，未来在烘焙食品中添加益生菌的潜力将得到进一步的开发和利用。
4 结论与展望
作为新兴的食品加工技术，微胶囊技术可以将不同的食品成分或功能性物质包埋在特定材料中，制成可以在特定条件下释放的微小球体，从而保护它们免受各种加工条件的影响。基于胶囊核的物理和化学性质、胶囊壳的材料组成以及不同的微胶囊化处理方法，可以获得各种类型的微胶囊，如由壁材包埋的简单球体、多核微胶囊、多壁微胶囊和嵌入在壁材基质内的核颗粒等。微胶囊技术包括喷雾干燥、挤压、乳化、凝聚等，不同的工艺方式能够产生具有多样化特性的微胶囊，影响微胶囊的尺寸、形状、内部孔隙结构、对水分的吸收能力、界面的张力特性以及对温度变化的响应等。冷冻干燥法相对昂贵、耗时，但在低温下在保护益生菌上展现出突出优势。喷雾干燥可以利用瞬时高温使雾化后的液体快速成粉，根据进料溶液的特性和操作条件，可以生产不同粒度的粉末，经济实惠，灵活性强，是最广泛使用的微胶囊化方法之一。鉴于喷雾干燥可能引起的热损伤，乳化法和挤压法成功地克服了这一缺陷。二者生产的微胶囊在奶酪中表现出比喷雾干燥、冷冻干燥和流化床干燥生产的微胶囊更好的性能，对于微球尺寸的均一度要求不高的生产更适用。
含有益生菌的功能食品在补充机体营养、增强消化吸收、预防治疗疾病等领域扮演着重要角色，为人们提供了一种通过饮食改善健康的新途径。食用含有微胶囊化益生菌的功能食品时，既要保证“保护屏障”的存在，确保益生菌在胃肠道中存活，又要确保其在肠道中能够适当释放，以发挥最佳效果。除了适用场景、食品基质、贮藏时间等，微胶囊化技术的工业化应用还需要考虑设备能耗、生产成本等多个方面的因素。未来的研究应从以下几点出发：1）集中挖掘更有效的壁材以及对常用的包封技术持续改进，最大限度地减少微胶囊化产生的额外成本；2）确定、控制和优化影响微胶囊化的关键因素，以保护益生菌的生存能力并增强其在不利环境条件下的存活率；3）研究功能食品工艺因素与微胶囊化之间的相关性并进行工艺改进，以提高益生菌在功能食品和胃肠道转运过程中的活力和稳定性，推动一系列新型益生菌功能食品的研发。
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