二、微凝膠的物理性質(zhì)

將微凝膠添加于食品中，需要考慮其大小、硬度和食品基質(zhì)的黏度對食品口感的影響，高黏介質(zhì)中的軟顆粒在口腔中是感覺不到“顆粒感”的。換言之，微凝膠的大小、硬度決定了其適用于哪種類型（低黏或高黏）的食品中。本節(jié)將重點介紹影響微凝膠物理性質(zhì)的因素。

1、粒徑

基于更快的擴散速度和巨大的比表面積，尺寸越小的微凝膠具有釋放更快的優(yōu)勢。另外，小顆粒微凝膠易于攪拌混合，不易于沉淀或聚集，相對更加易于穿過生物屏障。微凝膠的制備方法在很大程度上決定了顆粒的大小，例如簡單注射法制備的顆粒直徑在50～5000um，乳化法制備的顆粒直徑在0.1～100um，反溶劑沉淀法制備的顆粒直徑在0.1～10μm，靜電絡(luò)合法制備的顆粒直徑在0.5～100um，熱力學(xué)不相容法制備的顆粒直徑在0.5～100μm。除此之外，微凝膠的粒徑還受其他因素的調(diào)控：

靜電絡(luò)合法制備的微凝膠的顆粒大小主要受離子強度的影響，換言之，蛋白質(zhì)與多糖間的靜電相互作用隨離子強度的增大而減小一般認為在制備過程中多糖吸附于蛋白質(zhì)顆粒的表面可有效阻礙蛋白質(zhì)間的進一步聚集（即核一殼結(jié)構(gòu)），進而導(dǎo)致高離子強度下微凝膠粒徑的增大。溶液的pH影響聚電解質(zhì)可解離基團的質(zhì)子化或去質(zhì)子化狀態(tài)，在高于陰離子聚電解質(zhì)pK。值的pH條件下，酸性基團解離程度增大將使體系中的靜電排斥力增大，最終導(dǎo)致微凝膠粒徑的增大。PRAVINATAL等通過噴射均質(zhì)法制備海藻酸鈣微凝膠，認為乳鐵蛋白相較于溶菌酶具有更高的分子量和（一定條件下）帶有更多的正電荷，能夠在微凝膠制備初期更簡單地吸附于顆粒表面，同時減少嵌入顆粒內(nèi)部的數(shù)量，從而有效降低顆粒粒徑，例如制備100nm的微凝膠。霧化液滴的粒徑受液體黏度的影響，CHINGSH等研究發(fā)現(xiàn)以噴霧法制備的微凝膠粒徑隨著乳液海藻酸鈉溶膠中乳液含量的提高而降低（但都要大于不含油滴的微凝膠），這是由體系黏度的提高（即油相含量提高）引起的。黏度對不同方法制備的微凝膠粒徑的影響是不同的，CHENF等通過簡單擠壓法制備海藻酸鈣微凝膠，發(fā)現(xiàn)當海藻酸鹽濃度從0.8%增加至2.0%時，溶液的黏度隨之增加，導(dǎo)致針尖處不易形成液滴，顆粒大小亦從1664μm增加至2640μm。此外，聚合物組成（如海藻酸鈉與果膠的比例）影響聚合物溶液的初始黏度和成膠時間，進而改變微凝膠顆粒的大小和外觀。在乳液填充微凝膠中，油滴可能充當“物理屏障”的角色而阻礙海藻酸鈉分子間的交聯(lián)，導(dǎo)致顆粒粒徑的增大。

針對不同的制備方法，影響微凝膠粒徑的因素不完全相同，例如噴射均質(zhì)法制備的微凝膠粒徑與壓力、聚合物濃度、交聯(lián)劑濃度、聚合物與交聯(lián)劑比例有關(guān)；乳化法制備的微凝膠粒徑與乳化劑種類及濃度、均質(zhì)壓力有關(guān)；靜電絡(luò)合法制備的微凝膠粒徑與溶液pH、離子強度等有關(guān)...表2歸納了部分影響微凝膠粒徑的因素。

2、形狀和表觀形貌、結(jié)構(gòu)

借助于顯微鏡，通過觀察可以發(fā)現(xiàn)多數(shù)微凝膠在外觀上呈規(guī)則的球形，在結(jié)構(gòu)上呈多孔的海綿狀，部分干燥后的樣品可觀察到顆粒收縮或表面坍縮，如圖3所示。研究表明，干燥過程中水分的損失和凝膠結(jié)構(gòu)的弱化，是導(dǎo)致顆粒收縮和表面坍縮的主要原因；同時，由于掃描電子顯微鏡觀察的圖像為經(jīng)過干燥處理的樣品，其并不能完全反映制備的微凝膠顆粒最初的表觀形貌。除干燥過程（如冷凍干燥和真空干燥）可能對顆粒的表觀形貌產(chǎn)生影響外，制備方法、凝膠劑種類、聚合物組成等因素也可能影響微凝膠的外觀和表觀形貌。

平板印刷法（依模具而定）、剪切和研磨法得到的微凝膠通常呈現(xiàn)不規(guī)則的形狀；注射法、乳化法由于表面張力，形成的顆粒一般接近于球狀。CiaraD等通過簡單擠壓法，以Fe₂（SO₄）₃和NH₄Fe（SO₄）₂誘導(dǎo)的殼聚糖微凝膠呈不透明的淚珠狀，而檸檬酸鐵銨誘導(dǎo)的則要接近球形，粒徑更小，如圖3A。這與交聯(lián)陰離子（硫酸根離子和檸檬酸根離子）的分子量和電荷密度不同有關(guān)，其可能影響陰離子的滲透速度、凝膠時間和凝膠強度，進而改變顆粒大小和固化攪拌過程中的變形性。海藻酸鈣微凝膠中添加羧甲基纖維素后，顆粒的表面變得越發(fā)粗糙和褶皺，如圖3C。這是由體系中海藻酸鈉比例下降導(dǎo)致的。相比于海藻酸鈣微凝膠，果膠形成的微凝膠外觀上則要顯得略不規(guī)則，如圖3B（原料：左一果膠，右一海藻酸鈉，簡單擠壓法）。CHENF等以海藻酸鈉和果膠為原料，通過簡單擠壓法制備微凝膠，發(fā)現(xiàn)隨著海藻酸一果膠-Ca復(fù)合微凝膠中果膠比例的增大，顆粒粒徑增大，圓度增大（圓度越低，越接近球形）。兩種聚合物（海藻酸鈉和果膠）相同濃度條件下的溶液黏度不同，經(jīng)Ca²⁺誘導(dǎo)成膠的速度不同，所形成的凝膠強度、網(wǎng)絡(luò)孔隙大小亦不同，最終導(dǎo)致不同比例海藻酸-果膠復(fù)合微凝膠顆粒粒徑、形狀的不同。LOPEZ-SANCHEZP等研究發(fā)現(xiàn)，海藻酸鈉在高濃度的糖溶液（60wt%）中溶解度降低，伴隨聚合物分子在溶液中的溶脹度的降低，最終使微凝膠中分子間交聯(lián)數(shù)目的減少。

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