載體化應用產品研究中心

中興大學食品暨應用生物科技學系 金安兒

食品科技與安全 專題報導 科學發展2009 年9 月， 441 期

微膠囊化技術

微膠囊化技術是利用天然或合成的高分子材料，把液體、固體甚至氣體包裹起來，藉由壁材的包覆提供心材與外界環境間的物理屏障，能賦予心材以往所沒有的特性，在食品、紡織、化妝品、造紙、醫藥、生物技術、農藝、畜牧等領域中都可以應用。在食品的應用上，更使許多以往做不到的事情變成可能，並把傳統的技術加以簡化，對於食品產業技術水準的提升與高價值產品的開發，有極大的貢獻。

微膠囊化能改變物料的狀態，隔絕外界環境的影響，提供使用的方便及貯藏的安定，像粉末油脂就是一個最好的例子。利用微膠囊化技術把液態的油脂固化，使用起來就如同胡椒粉一樣，簡單、清潔、方便，而且可以很容易地和其他原料均勻混合，也因為有壁材的包覆，可以有效防止油脂的氧化變質。此外，微膠囊化後也能控制心材的釋放速率。如果把口香糖有味道的成分先利用微膠囊包埋起來，在咀嚼過程中慢慢釋出，口香糖的餘香就不會在咀嚼三兩下後就消失了。

微膠囊的心材可以是單一的固體、液體或氣體，也可以是混合物，以食品產業來講，就是各種要包埋的食品材料。另一方面，可以做為微膠囊壁材的物質也很多，可分為天然高分子材料、半合成高分子材料、全合成高分子材料、無機材料等。微膠囊的製備方法，則包括化學法、物理化學法、物理與機械法等。像前面提到的粉末油脂，壁材可以使用阿拉伯膠，屬於天然高分子材料，製備方法可以使用噴霧乾燥，屬於物理與機械法。

益生菌

人體中有相當多的微生物，有的和人體是寄生關係，有的則是共生；有的對人體有害，有的有益，有的則是無害也無益。對於人體中有益菌的探討，例如人體中最具代表性的益生菌，由於不像病原菌般的生死攸關，因此起步較慢。凡是應用於人類或其他動物，藉由改善體內微生物相的平衡而有益於宿主的活菌，不論是單一或混合的菌株，都可看成是益生菌。這是目前最廣泛採用的定義，其中最具代表性的就是乳酸菌。

乳酸菌是一個相當龐雜的菌群，是能利用碳水化合物發酵產生多量乳酸的細菌的總稱。並不是所有的乳酸菌都有益生的功能，有的反而是造成食品腐敗的有害菌。人類把乳酸菌用在發酵上，已經有相當久遠的歷史，長久以來乳酸菌便與人類食品息息相關。然而人類並不知道它的存在及價值，直到1908 年諾貝爾醫學獎得主俄國微生物學家邁克尼可夫（ E l i e Metchnikoff, 1845 － 1916）的研究，才確認乳酸菌的保健效果。

乳酸菌的許多益生功效也在隨後陸續證實，研究認為乳酸菌具有的益生效應可能和代謝過程中產生的抗菌代謝物質，以及細胞本身的特殊結構有關。具益生功能的乳酸菌會定殖於腸道中，維持宿主腸道中菌相的平衡，可以降低腸道疾病、降血脂、增強免疫力、抑制致突變及致癌物質、緩和乳糖不耐症等，對人體健康有相當大的正面功效。

益菌生的應用則是配合益生菌的發展而興起的，所謂的益菌生是指不會被宿主消化吸收，但是可以選擇性地刺激宿主腸道中某些益生菌的生長與活化，是一種可增進宿主健康的難消化性的食物成分。也就是說，益菌生不會被宿主消化吸收，因此可通過宿主的消化系統到達腸道，被常駐結腸中的益生菌所利用，為宿主提供益生菌必需的營養成分，間接提升宿主的健康。

果寡醣是一種最具代表性的益菌生，它是由3 到10 個果糖分子聚合而成的寡醣，人體不能吸收，因此幾乎能百分之百通過上消化道，直到消化道的後段才被益生菌利用，使其在腸道中成為優勢菌種。

由於益生菌和益菌生兩者具有相輔相成的功效，近年來便把兩者混合成為共生質，同時具有符合益生菌和益菌生的條件，不但能改善益生菌在腸道中的存活和定殖，並能選擇性地刺激一種或數種具健康促進效果的益生菌的活化，進而改善宿主的健康。另一方面，由於各種益生菌之間能夠相互共生，功能也互補，因此也有人把多種益生菌混合開發出複合式益生菌。

在乳酸菌微膠囊化產品中，大家最熟悉的應該就數「晶球優酪乳」中的「晶球」了。晶球就是利用凝膠形成的膠球把乳酸菌包埋起來，提供保護效果，避免優酪乳中的乳酸菌在飲用後，受到腸胃道中胃酸、膽鹽的破壞，以讓更多的乳酸菌活著到達目的地，發揮益生保健的效果。κ－紅藻膠及褐藻酸鈣常用來做為包埋乳酸菌膠球的材料，膠球的製造可以採用擠出法或乳化法，所形成的膠球中乳酸菌的存活比率可達80∼95％。

微膠囊化除了能夠像上述的晶球一樣，在保健飲料中提供乳酸菌對胃酸、膽鹽的保護效果之外，也能提高乳酸菌對一些食品加工操作的抵抗力。例如乾燥是一種常用來進行微生物菌株處理的加工方法，而且乾燥產品具有相當的方便性，在市面上普遍可見。但是乳酸菌對乾燥操作的耐受性不佳，多數菌體會在乾燥過程中死亡，如果利用微膠囊膠球加以包埋，乾燥後的存活比率可以顯著提高，使得這種乾燥產品的益生保健效果更好。

微膠囊化也能提升乳酸菌對冷凍處理的耐受能力，使冷凍產品中乳酸菌的存活比率提高。此外，不論是冷凍產品還是乾燥產品，在生產製造完成後都需要貯藏，微膠囊化處理在貯藏過程中也能發揮保護效果，提升乳酸菌的存活比率。

此外，由於乳酸菌已被微膠囊化，攝食後可抵抗腸胃道中的胃酸、膽鹽，可以說是一舉數得。

Phytosome®是由一家義大利米蘭公司 Indena S.p.A.所研發並註冊的商標與專利技術，結合了磷脂質與草本植物萃取物所形成的複合物(Phytosome^® Complex（植物專屬微脂包覆複合體）)。

經由實驗證明，Phytosome® complex（植物專屬微脂包覆複合體）結構可讓草本萃取物附著在卵磷脂（脂溶性）端點，方便通過雙層細胞膜結構，增加吸收率以及生物可利用率(Bioavailability)。

在保健食品上的應用共有11項產品，個人護膚應用上也有12項產品。

AQUANOVA是一個位於德國” Darmstadt地區”的液態配方領導品牌，公司主要的產品線” NovaSOL®”是一種受專利保護的包覆技術，能夠將維生素、輔酶Q10、omega-3脂肪酸、食用色素、植物萃取物或是保存劑包覆後形成很好的溶解態。公司產品的製程與生產皆通過ISO和GMP認證，並且能夠廣泛應用於食品、飲食補給品、保健、化妝品以及藥品等工業上。

AQUANOVE提供一種關鍵技術，能夠將個別物質包覆在液體的微細載體(微胞結構,micelle)中。並且能夠將脂溶性或不溶於水的物質分散在水中(如維生素A, D, E and K)，形成一種澄清透明的水溶液。這個微細載體的尺寸大約直徑30奈米大小，並且在不同酸鹼或溫度的變化下都很穩定。這種攜帶疏水性物質的載體系統能夠增加腸胃道以及皮下的吸收效率。如此一來，百分之百的水溶系統便能夠直接應用於上述的各種產品中。

AQUANOVA 微胞載體系統的主要優點如下:
1.產品製作技術簡易:包覆在載體系統內的疏水性物質無需再添加任何添加物，便可直接導入產品的製程中。
2.再吸收效果提升:提高生物利用率，並增加腸道與皮膚的吸收效果。
3.穩定性佳:比較一般的乳化或是微脂體技術， AQUANOVA 微胞載體系統擁有較高的熱穩定性、機械穩定性以及酸鹼穩定性。
4.將不溶於水的物質應用到創新的領域，如食品、化妝品以及醫藥等生物科技中。

公司主要產品應用範圍:
•包覆型維生素
•包覆型Omega-3脂肪酸
•包覆型輔酶Q10
•包覆型大豆異黃酮、黃酮類、類胡蘿蔔素。
•包覆型植物萃取物
•包覆型防腐劑
•包覆型食用色素
•其他生物活性物質

微脂體(Liposome)是由一到數層脂雙層膜(Lipid bilayer)包裹水溶液所形成的雙層球狀粒子，其特殊的球形結構可同時作為疏水性及親水性藥品的載體，疏水性藥品可以嵌入脂雙層中，而親水性藥品則可包覆在微脂體內的水溶液層中，此種脂雙層構造近似於人體的細胞膜結構，可與細胞膜進行接觸。

早期的微脂體使用天然脂質作為原料，使製成的微脂體表面帶負電荷。這種帶負電荷的微脂體注入血液循環時，將迅速被單核吞噬系統或稱為網狀內皮系統吞噬。而造成在生體內的血液循環時間較短。
直到1980年代末期，發現了長效循環型的微脂體(Long-circulating liposomes)，在傳統微脂體的表面進行修飾加上親水性高分子，而形成穩定的立體結構，不但可避開免疫系統之辨認及清除，而且還能減少藥物由微脂體內漏出，延長藥物在體內循環的時間
。
此類型的微脂粒粒徑大小約在100 nm左右。一般藥物經靜脈注射後，大約只有1%的原始藥物濃度會到達目標組織，而藥物包覆於長效型微脂體中則可在體內循環達48小時以上，大約有10%的藥物會聚集在病灶組織，因此治療效果大幅提高。

利用PEG修飾微脂體雖然有助於增加穩定度及增長血液中循環時間，但近年來卻有研究結果相繼指出PEG不利於抗體連結於微脂體上，而且會干擾抗體-抗原的結合。因此利用PEG當作連結劑(Linker)，使抗體連結在微脂體的最外層，才能同時兼有長時間循環及特異標的輸送的功能。

圖片來源: 台灣微脂體公司