综述：食品工业中生物活性物质递送微球：材料、制备技术与应用

《TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY》：Microspheres for Bioactive Substances Delivery in the Food Industry: Materials, Preparation Technology, and Applications

　　

摘要

背景

微球是高效且稳定的递送载体，具有优异的负载能力和可控释放特性。它们在增强食品行业中生物活性物质功能方面具有潜力。然而，关于微球材料、制备方法及在食品行业中应用的系统研究有限。

范围与方法

本综述系统总结了用于制备微球的天然和合成聚合物（如海藻酸钠、壳聚糖、淀粉和 PLGA）的物理化学性质。它深入讨论了微流控、电喷雾和乳液交联等先进制备方法在调节微球特性中的关键作用。此外，还概述了微球在活性食品包装、功能食品、肠道健康和食品安全方面的当前应用。

主要发现与结论

微球的功能性高度依赖于材料选择和制备方法。通过精确控制聚合物分子量、交联密度和电荷分布，可以设计出针对不同应用的智能递送载体。结合微流控和电喷雾等先进制备技术，微球能够保护生物活性物质在加工和胃肠道环境中免受降解，并实现在食品包装中的靶向控释或长期保留。它们在食品包装、功能食品、肠道健康和快速食品安全检测方面已展现出显著的技术优势。

引言

生物活性物质，包括多酚、维生素、蛋白质、肽和酶，具有优异的生理调节功能，在促进健康方面具有巨大潜力 (Wang et al., 2025)。尽管生物活性物质益处众多，但其应用常受限于稳定性差和生物利用度低，因为它们容易因环境因素（如温度、氧气、pH 值和光照）而降解 (Semenova et al., 2021)。因此，有效保护并实现生物活性物质的可控释放至关重要。

作为具有自由流动特性的固体颗粒，微球通常在 1 到 1000 μm 之间 (Sharma et al., 2015)。由于成本低廉、生物相容性好、负载容量高且易于改性，它们在递送系统研究中具有重要价值。此外，微球通常具有致密的网络结构、良好的机械强度和缓释能力，能够实现对生物活性物质的精确和可控释放 (Fang et al., 2008)。除了表面吸附外，生物活性物质还能渗透内部孔隙；生物活性物质的释放可通过崩解以及表面溶解和扩散发生，从而有效地实现高包封效率和缓释特性 (Ghosh Dastidar et al., 2018)。由于具有功能优势，微球的应用已超越传统的生物活性物质包封，扩展至食品包装、保健食品、肠道健康和食品安全检测，展现出巨大的潜力。

微球的物理化学性质、递送效率和可生物降解性很大程度上取决于其分子结构和物理化学性质。壳聚糖、海藻酸盐、明胶、淀粉、聚 (乳酸 - 羟基乙酸共聚物) (PLGA) 和聚 (己内酯) (PCL) 等聚合物因其生物相容性和易于改性而被广泛用于微球制备 (Li et al., 2025)。此外，微球制备很大程度上取决于所用方法。在现有方法中，乳化 - 溶剂挥发法简单，因此被广泛使用。该方法利用油水之间的界面张力形成包裹活性物质的液滴。然而，由于剪切力分布不均等因素，难以实现高效的微球制备，这往往导致粒径分布宽且形态不规则，使得生产均匀的微球具有挑战性 (Zhang et al., 1983)。技术的进步以及微流控、电喷雾和膜乳化等新兴技术，使得能够精确且轻松地控制微球的粒径和结构，例如核 - 壳、空心或均匀微球 (Dai et al., 2026; Nan et al., 2024)。因此，应根据负载材料的具体功能要求和性质选择适当的制备技术，以实现微球的精确控制。

尽管微球递送载体技术快速发展，但关于其在食品工业中应用的综合综述有限。研究人员在处理复杂的食品基质、加工步骤和体内环境时，缺乏关于微球高效设计和工艺精确优化的明确指导。本综述旨在系统总结用于递送生物活性物质的微球制备材料和技术，并深入分析其在食品包装、功能食品、肠道健康和食品检测中的应用。此外，还概述了微球技术在食品行业应用中面临的主要挑战，为推进该技术在食品行业中的应用提供了理论基础和技术参考。

章节摘要

生产微球的材料

微球的物理化学性质和递送效率在很大程度上取决于所用材料。用于构建微球的材料必须具有良好的生物相容性、成膜性和可控的降解动力学，以适应各种生物活性物质的包封要求。微球可分为天然聚合物、合成聚合物和复合材料。表 1 列出了微球制备中常用的聚合物

微球制备技术

实现高粒径单分散性和精确设计微球内部结构是提高生物活性物质递送效率的关键。在生物活性物质递送系统的开发中，微球制备的关键是精确控制聚合物相变过程。通过调整各种参数，可以精确控制微球的粒径、形态、包封和递送性能

微球在食品工业中的应用

微球广泛用于食品包装、功能食品、肠道健康和食品检测。其独特的结构和可控释放特性使其成为生物活性物质递送的理想载体。

总结与未来展望

作为增强生物活性物质功效的先进递送策略，微球技术通过调节聚合物结构和优化制备方法，克服了半衰期短、渗透性差和生物利用度低等固有局限性。它在食品包装、保健品、肠道健康和诊断方面展现出卓越的通用性和兼容性，并在提高生物活性物质稳定性和靶向递送方面具有显著优势

未引用参考文献

Gong et al., 2025; Li et al., 2025; Wang et al., 2025.

作者贡献

Ruidi He: 撰写 - 初稿，撰写 - 审阅和编辑，调查，可视化，软件，形式分析，数据整理。Yan Hong: 验证，概念化，方法论，撰写 - 审阅和编辑，资金获取，项目管理。Lingjin Li: 监督。Li Cheng: 监督，方法论。Zhengbiao Gu: 资源，可视化，监督。

利益冲突声明

所有作者声明他们没有利益冲突。

数据可用性

本研究未使用数据。

利益竞争声明

? 作者声明，他们没有已知的竞争财务利益或个人关系，这些可能被认为影响本文报告的工作。

致谢

本研究得到了 国家自然科学基金 (22276078)，科学技术创新联合基金 福建省项目 (No. 2023Y9053)，江苏省 (JGKT25_B035) 学位与研究生教育教学改革项目的支持。

Ruidi He|Yan Hong|Lingjin Li|Li Cheng|Zhengbiao Gu

食品科学与技术学院，江南大学，中国江苏省无锡市