《Foods》：From Encapsulation to Food Delivery: Application-Driven Design of Functional Ingredients Using Encapsulation and Coating Approaches for Future Food Systems
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封装与涂层方法已成为现代食品系统中提升生物活性及敏感性食品成分稳定性、功能性、感官品质、加工性能及可控递送的重要工具。其广泛应用使得功能化合物能够被整合到多种食品产品中，同时提升产品质量、货架期及制造表现。然而，成功的实施不仅取决于封装或涂层策略本身，还依赖于
封装与涂层方法已成为现代食品系统中提升生物活性及敏感性食品成分稳定性、功能性、感官品质、加工性能及可控递送的重要工具。其广泛应用使得功能化合物能够被整合到多种食品产品中，同时提升产品质量、货架期及制造表现。然而，成功的实施不仅取决于封装或涂层策略本身，还依赖于成分特性、载体材料、食品基质、加工条件、储存环境及预期释放行为之间的相互作用。尽管近年来的综述主要分别聚焦于特定的封装方法、载体系统、工业实施、感官功能或法规方面，本综述整合了科学出版物与专利文献，从食品工程、配方、加工及工业视角审视方法与系统的选择。传统的加工与配方方法，包括喷雾干燥（spray drying）、冷冻干燥（freeze drying）、凝聚法（coacervation）、离子凝胶化（ionic gelation）、乳液基封装（emulsion-based encapsulation）及流化床包衣（fluidized-bed coating），仍被广泛使用；而成熟的载体系统如脂质体（liposomes）和环糊精包合物（cyclodextrin inclusion complexes）持续支撑着成分保护与递送。新兴载体系统，包括纳米乳液（nanoemulsions）、纳米脂质体（nanoliposomes）、脂质纳米粒（lipid nanoparticles）及杂化多层结构（hybrid multilayer structures），连同电喷（electrospraying）和微流控（microfluidics）等制备方法，提供了对载体架构及释放行为的更强控制，但在制造可扩展性、生产通量、储存稳定性、生产成本、法规接受度及工业加工条件下的验证方面仍面临挑战。尽管专利活动表明加工方法与载体设计的持续发展，但专利出版物本身并不确立商业制造、市场采纳或工业实施。在各种食品应用中，封装改善了成分保护、氧化稳定性、感官品质、分散性、控释及工艺兼容性。通过将研究证据与专利文献相结合，本综述进一步表明，近期进展的主要特征是基于应用驱动的载体系统与制备方法的精细化改进，而非对既有方法的替代。宠物食品被讨论为一个代表性的专业化食品应用，用以说明封装与涂层策略如何需要适应产品形态、加工严苛性、储存稳定性、适口性及物种特异性消化需求。总体而言，本综述强调了适用于工业食品应用的封装方法与载体系统选择中的应用导向型食品工程原理。
以下是论文主体部分的专业学术总结：
3. 封装与涂层方法及载体系统
3.1. 食品封装方法与载体系统的分类
食品封装与涂层方法涵盖多种制备方法、载体结构与递送系统，它们在结构组织、颗粒尺度、释放行为及工业实施上存在差异。因此，单一分类无法充分代表所有封装方法，因其可按制备方法（如喷雾干燥或冷冻干燥）、载体架构（如脂质体(liposomes)、水凝胶珠(hydrogel beads)和多层结构(multilayer structures)）、粒径（微米或纳米级系统）、释放机制或预期应用进行分类。这些分类方案常相互重叠，同一载体系统可能因配方设计与加工条件而分属多个类别。本综述采用基于当前在食品系统中实际应用情况的实用框架来组织封装方法与载体系统。在此框架内，成熟的制备与加工方法包括喷雾干燥(spray drying)、冷冻干燥(freeze drying)、凝聚法(coacervation)、离子凝胶化(ionic gelation)、挤出封装(extrusion encapsulation)、乳液基封装(emulsion-based encapsulation)和流化床包衣(fluidized-bed coating)。成熟的载体系统包括脂质体(liposomes)和环糊精包合物(cyclodextrin inclusion complexes)。新兴载体系统包括纳米乳液(nanoemulsions)、纳米脂质体(nanoliposomes)、固体脂质纳米粒(solid lipid nanoparticles)、纳米结构脂质载体(nanostructured lipid carriers)和杂化多层结构(hybrid multilayer structures)，而制备方法则包括电喷(electrospraying)、电流体动力学处理(electrohydrodynamic processing)、微流控(microfluidics)和超临界流体处理(supercritical-fluid processing)。
3.2. 食品封装方法与载体系统的研究证据
成熟的封装方法和载体系统因在工业可行性、成分保护和基质兼容性之间提供不同平衡而依然重要。喷雾干燥因可规模化、成本效益高且与碳水化合物及蛋白质基壁材兼容而被广泛用于粉末、预混料和包衣成分，但高温会限制其对高度热敏活性物的使用。冷冻干燥能更好地保存热不稳定化合物，尤其适用于益生菌和高价值生物活性物，但其高成本和长加工时间限制了大规模应用。其他传统系统的选择依据目标功能而定。凝聚法和离子凝胶化形成珠子、壳层或水凝胶基质，有助于益生菌保护和控释，但pH值、离子强度和机械应力会影响其性能。乳液基系统更适合亲脂性化合物，可改善其在湿态或含脂基质中的分散性和兼容性，但聚结和相分离是常见局限。流化床包衣、脂质体和环糊精包合物也支持后加工递送、风味掩蔽、溶解度改善以及亲水性或亲脂性化合物的递送，但成本、稳定性和载量可能限制其更广泛应用。
3.3. 食品封装方法与载体系统的专利证据
与研究出版物不同，专利文件主要披露声称的技术概念、配方策略、加工路线和预期功能，而非独立验证的配方性能。因此，专利证据在此被解读为配方和工艺开发的证据，而非商业制造或工业实施的确认。在成熟方法中，喷雾干燥专利使用蛋白质、淀粉或多糖基基质来改善分散性、配方兼容性和活性保留。冷冻干燥专利仍集中于热敏生物成分，如益生菌、肽类和真菌来源材料。包衣相关专利描述了流化床包衣、幕式包衣、硬糖包衣、干粉包衣、淀粉-脂肪包衣和固态脂肪壳系统，用于表面递送、阻隔形成、水分控制、挥发性保留或结构稳定化。乳液基、脂质基质和包合物系统提供了挥发性保留、颗粒分布、水分敏感活性物保护、溶解度改善和苦味掩蔽的相关方法。新兴专利证据包括纳米乳液、蛋白质基纳米复合物、聚合物涂层纳米颗粒、肽凝聚物、色素稳定系统和电纺纳米纤维。这些实例表明对载体架构和释放行为的控制力增强，但其实际应用仍取决于产品特定验证、制造可行性和法规接受度。
4. 封装与涂层方法在食品系统中的应用：研究出版物与专利
4.1. 食品系统中封装应用的研究证据
益生菌和活微生物培养物是最成熟的应用之一，其主要局限性在于干燥、加热、储存、复水和胃肠道通过期间的活力损失。多层海藻酸盐-乳清蛋白系统、Pickering乳液、喷雾干燥、挤出基珠粒、水凝胶微胶囊和合生元基质已改善了乳酸杆菌和双歧杆菌菌株在胃酸、热、储存或食品加工条件下的存活率。海洋油脂和Omega-3脂质成分需要防止氧化、酸败、鱼腥味、水分散性差以及EPA和DHA的损失。纳米脂质体、喷雾干燥乳液、壳聚糖纳米粒和磷脂载体已改善了鱼油、虾油和磷虾油在强化食品中的氧化稳定性、气味掩蔽、包封效率和感官接受度。维生素、脂溶性微量营养素、类胡萝卜素和天然色素主要受限于水溶性差以及在氧气、光照、热量和pH变化下的降解。酚类提取物和植物源生物活性物通常表现出溶解性差、苦涩味、涩感、易氧化、基质相互作用和有限的生物可及性。脂质体、纳米脂质体、纳米乳液、囊泡(niosomes)、微乳液和蛋白质-环糊精纳米复合物已在食品基质中改善了稳定性、掩味效果、溶解性、氧化保护或肠道释放。风味物质、香气化合物和精油因具挥发性、刺激性、溶解性差或对加工和储存敏感而常被封装。环糊精包合物、喷雾干燥粉末、离子凝胶化纳米粒、冷冻干燥纳米胶囊、蛋白质-多糖纳米复合物和Pickering乳液已改善了其保留率、气味掩蔽、热稳定性、水分散性、控释、抗菌活性或香气释放。
4.2. 食品应用中封装方法与载体系统的专利布局
与第4.1节总结的研究证据不同，本节评述的专利文献反映的是声称的技术解决方案，而非独立验证的配方性能。在所评阅的记录中，识别出四个反复出现的配方目标：不稳定脂质和生物活性化合物的保护、疏水性成分分散性的改善、不良味道或气味的掩蔽，以及在食品或补充剂形式中的控释。对于脂质和藻类来源成分，专利将成熟的封装方法与经改良的载体架构相结合，旨在改善氧化稳定性、分散性、感官质量以及与不同食品基质的兼容性。涉及大麻素、酚类、黄酮类和混合植物生物活性物的专利主要解决水溶性差、不稳定性、沉降、苦味以及与饮料或强化食品兼容性有限的问题。拟议的系统包括脂质体、喷雾干燥粉末、热熔挤出基质、蛋白质基载体、多层颗粒、酪蛋白基纳米载体、菌丝体基基质和植物源多层结构。对于益生菌，专利文献描述了多层包衣、植物蛋白-碳水化合物基质、自发海藻酸盐水凝胶和脂质微胶囊，旨在改善其在加工、储存和胃肠道暴露期间的存活率。与风味物质和精油相关的专利同样描述了种子基载体、水凝胶微胶囊、β-环糊精包合物系统以及植物蛋白-多糖凝聚物，用于挥发性控制、氧化保护、掩味和控释。
5. 将食品封装与涂层方法转化至专业化食品系统的设计原则
5.1. 敏感活性物的保护
食品研究表明，封装可以保护益生菌、海洋油脂、维生素、类胡萝卜素及其他生物活性物免受热量、氧化、水分和胃肠道应激的影响。对于专业化食品领域，此功能在活性成分暴露于热处理、干燥、包衣、长期储存或消化时最为相关。
5.2. 风味或气味掩蔽
食品研究表明，封装可以减少辛辣、苦涩、鱼腥或其他不良感官特性。此功能在专业化食品系统中至关重要，因为功能成分可能影响接受度。
5.3. 控释或靶向释放
控释在封装旨在减少过早释放并支持在后续加工、储存或消化阶段递送时非常重要。在专业化食品领域，控释最适用于益生菌、后生元(postbiotics)、酶、植物药和肠道健康添加剂。
5.4. 分散性与基质兼容性
封装可改善疏水性或不稳定化合物在食品系统中的分散性和基质兼容性。此功能可转化至需要活性成分均匀分布的食品形态，包括饮料、乳液、肉汁、粉末、预混料、包衣和补充剂。
5.5. 工艺兼容性
工艺兼容性是食品封装中最实用的设计原则之一。在专业化食品领域，工艺兼容性最好通过产品形态和添加点来评估，而不仅仅是活性物类型。
6. 宠物食品作为代表性专业化食品应用
6.1. 干性宠物食品、膨化粮和挤压产品
干性宠物食品是最成熟的应用领域，因为膨化粮为挤压后递送提供了明确需求。当前研究主要支持其在微生物控制方面的用途。专利证据将此概念从抗菌包衣扩展到更广泛的表面和载体设计。
6.2. 湿性宠物食品和液体补充剂
湿性宠物食品和液体补充剂代表了不同的应用挑战，因为基质含水量高，通常需要质地稳定性、相稳定性、灭菌耐受性和掩味。直接研究证据仍然有限。
6.3. 粉末、胶囊、零食和咀嚼片形态
粉末、胶囊、零食和咀嚼片形态允许在比传统膨化粮更温和的加工条件下应用封装。当前研究在益生菌保护方面最为有力。
6.4. 应用限制、法规要求和设计需求的比较解读
综合研究文章和专利，封装在一般食品系统和专业化领域中解决了类似的配方问题。主要区别在于设计目标。宠物食品系统更多地从产品形态和制造路线出发。因此，应用于宠物食品的最佳指导原则是依据添加点和期望功能。法规评估应考虑完整的封装系统，而非单独的活性成分。宠物食品应用需要额外评估，因为适合人类食品并不能自动证明适合伴侣动物饲喂。
