高雅馨，于有強(qiáng)，朱巧莎，侯占群*，段盛林，牟德華,*

（1.河北科技大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，河北 石家莊 050018；2.中國(guó)食品發(fā)酵工業(yè)研究院有限公司，北京 100015）

溶膠或溶液中的膠體粒子或高分子在一定條件下互相連接，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)空隙中充滿(mǎn)了作為分散介質(zhì)的液體（在干凝膠中也可以是氣體，干凝膠也稱(chēng)為氣凝膠），這樣一種特殊的分散體系稱(chēng)作凝膠。用適當(dāng)?shù)姆椒?，使生物大分子利用自身的凝膠特性，通過(guò)鏈間的相互交聯(lián)，形成微米級(jí)及以下大小的凝膠，稱(chēng)為微凝膠[1]。根據(jù)三維網(wǎng)絡(luò)中分散介質(zhì)的不同，微凝膠可以分為氣凝膠、有機(jī)凝膠和水凝膠[2]。以食品級(jí)蛋白質(zhì)和多糖為基質(zhì)制作的微凝膠屬于可降解的微凝膠。水凝膠的分散介質(zhì)是水溶液，因含水率高而質(zhì)地柔軟，以生物大分子為骨架構(gòu)成具有一定形狀和機(jī)械強(qiáng)度的網(wǎng)絡(luò)體系，生物相容性好，在食品領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[3]。食品中很多生物活性成分如類(lèi)胡蘿卜素、多不飽和脂質(zhì)等，可通過(guò)構(gòu)建合適的微凝膠體系來(lái)改善溶解性，提高物理化學(xué)穩(wěn)定性，還能實(shí)現(xiàn)緩釋、定點(diǎn)釋放、強(qiáng)化吸收，從而提高生物利用率。微凝膠的制備方法有酶促偶聯(lián)、美拉德反應(yīng)、靜電相互作用等。微凝膠制備常用天然生物大分子包括動(dòng)物蛋白（如乳清蛋白、酪蛋白）、植物蛋白（如大豆蛋白）、多糖（如海藻酸鹽、果膠、殼聚糖）等，其都是常用的微凝膠壁材。本文主要對(duì)應(yīng)用于食品微凝膠制備中兩大類(lèi)食品級(jí)天然生物大分子（蛋白質(zhì)和多糖）的最新研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 蛋白質(zhì)類(lèi)

蛋白質(zhì)分子變性聚集形成有序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的過(guò)程稱(chēng)為蛋白質(zhì)的膠凝作用。大多數(shù)蛋白質(zhì)膠凝的必要條件是熱處理，添加鹽類(lèi)特別是鈣離子可以提高凝膠速率、增加凝膠強(qiáng)度。蛋白質(zhì)聚集排列方式不同，形成的凝膠結(jié)構(gòu)不同，一種是肽鏈的有序聚集排列成串形、半透明凝膠，如部分球狀蛋白；另一種是肽鏈自由聚集、無(wú)序排列，即含有大量非極性氨基酸殘基的蛋白質(zhì)，在變性時(shí)發(fā)生疏水聚集，所形成的凝膠是不透明的（圖1）。在分子水平上影響凝膠穩(wěn)定的作用包括靜電作用力、共價(jià)鍵和疏水作用，疏水性反應(yīng)和離子反應(yīng)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定作用[4]。常見(jiàn)的蛋白類(lèi)大分子有明膠、酪蛋白、乳清蛋白等。

圖1 蛋白質(zhì)凝膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)示意圖[5]Fig. 1 Schematic diagram of the network structure of protein gel[5]

1.1 明膠

明膠是明膠膠原蛋白水解的產(chǎn)物，其水溶性好，化學(xué)式為C102H151O39N31，為三螺旋結(jié)構(gòu)，含有羧基、氨基等利于形成凝膠的基團(tuán)[4]。酸水解為A型明膠，主要為單一鏈組成的產(chǎn)物，等電點(diǎn)在6.8～9.5之間；堿水解為B型明膠，堿處理未破壞膠原的三螺旋結(jié)構(gòu)，主要為多鏈產(chǎn)物，等電點(diǎn)在4.5～5.3之間，在生理?xiàng)l件下可保持穩(wěn)定的溶膠結(jié)構(gòu)。明膠作為微凝膠材料具有抗拉強(qiáng)度高、透水透氣性好的特點(diǎn)，但易干裂，延展性低[6]。

王偉[7]通過(guò)復(fù)凝聚法制備明膠/黃原膠微凝膠，并用其包封川芎揮發(fā)油，結(jié)果表明明膠的氨基和黃原膠的羧基之間因靜電引力交聯(lián)形成凝膠網(wǎng)絡(luò)。川芎揮發(fā)油中的活性成分主要為蒿本內(nèi)酯，對(duì)光和熱十分敏感，易分解[8]。包封可以提高蒿本內(nèi)酯的穩(wěn)定性，還能達(dá)到掩蓋川芎油異味的效果。何慶燕等[9]利用明膠和黃原膠制備微凝膠，黃原膠經(jīng)高碘酸鈉氧化改性，與明膠通過(guò)席夫堿的形式交聯(lián)形成凝膠。柯晴瑾[10]選用明膠蛋白為原料，以戊二醛作為交聯(lián)劑，用乙二胺四乙酸二酐和醛基封端聚乙二醇對(duì)明膠進(jìn)行?；瓦€原胺化改性，引入羧基，增加親水性；引入聚乙二醇可提高凝膠的柔韌性和穩(wěn)定性。劉佳煒等[11]采用明膠和改性明膠，與殼聚糖、海藻酸鈉制備凝膠微球，進(jìn)而制備固定化木瓜蛋白酶，能夠更有效地發(fā)揮其特有的催化作用，其活性高、穩(wěn)定性高、回收方便、可反復(fù)使用。

1.2 酪蛋白

酪蛋白化學(xué)組成一般為C170H268N42SPO51，與凝膠特性緊密相關(guān)的基團(tuán)有氨基、羧基、磷酸基和巰基，等電點(diǎn)為4.6[4]。酪蛋白不溶于水，但溶于強(qiáng)酸、堿、鹽溶液[12]。酪蛋白由數(shù)百至上千個(gè)單分子構(gòu)成，形成的微凝膠平均粒徑低至納米級(jí)[13]。

Zhang Zipei等[14]選用酪蛋白酸鹽作為陽(yáng)離子聚合物，選用低甲氧基果膠（low-methoxyl pectins，LM）作為陰離子聚合物，通過(guò)復(fù)凝聚法制成微凝膠包封魚(yú)油，該微凝膠與傳統(tǒng)乳狀液相比更穩(wěn)定，可定點(diǎn)釋放。多不飽和脂質(zhì)易氧化，微凝膠能夠提高其氧化穩(wěn)定性，利于貯藏。Chen Fang等[15]制作酪蛋白-藻酸鹽微凝膠包封亞麻籽油，提高了亞麻籽油氧化穩(wěn)定性。Liu Wei等[16]基于同一原理制備微凝膠包封β-胡蘿卜素，改善其溶解性和生物利用率。Heidebach等[17]開(kāi)發(fā)用食品級(jí)酪蛋白包封益生菌的新方法，利用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶催化酪蛋白中的酰基轉(zhuǎn)移促進(jìn)共價(jià)交聯(lián)，室溫下形成凝膠。其中轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶能在谷氨酰胺上的γ-羧基酰胺基團(tuán)和蛋白質(zhì)中賴(lài)氨酸上的ε-氨基之間形成分子間和分子內(nèi)交聯(lián)，是常用的交聯(lián)劑[14]。實(shí)驗(yàn)證明，將益生菌包封在酪蛋白微球中，可以保護(hù)益生菌，避免其在強(qiáng)酸性胃液中受到損害[17]。

1.3 乳清蛋白

乳清蛋白與酪蛋白的主要區(qū)別是其在酸性條件（pH 4.6）下仍具有優(yōu)良的溶解性。乳清蛋白三維結(jié)構(gòu)緊縮成球狀，是典型的球蛋白，含有氨基、羧基、巰基等特征基團(tuán)[4]。加熱乳清蛋白和高于等電點(diǎn)能加速巰基發(fā)生二硫鍵鍵合，形成不可逆型凝膠；在pH值低于等電點(diǎn)時(shí)，通過(guò)分子間靜電作用形成可逆型凝膠。金屬離子屏蔽靜電斥力促進(jìn)蛋白質(zhì)凝聚，低濃度金屬離子促進(jìn)形成半透明的纖維狀凝膠，高濃度金屬離子通過(guò)提高凝膠比率促進(jìn)形成顆粒狀凝膠[18]。乳清蛋白作為壁材所制備的微凝膠穩(wěn)定性高、耐熱性好，在適宜條件下，60～90 ℃高溫也可形成球形網(wǎng)狀微凝膠[19]。

Chen Lingyun等[20-21]通過(guò)乳化/內(nèi)部冷凝膠法，制備乳清分離蛋白-藻酸鹽微球包封核黃素，包封效率高達(dá)87.8%，凝膠微球延緩了模擬胃液中核黃素的釋放，核黃素在模擬腸液中完全釋放。Hébrard等[22]利用冷凝膠法制備乳清分離蛋白微球包封重組釀酒酵母，包封未改變酵母的生存和生長(zhǎng)能力，體外模擬研究固定化酵母的釋放和活性，蛋白質(zhì)基質(zhì)在強(qiáng)酸性胃液環(huán)境中為酵母創(chuàng)造了利于生存的微環(huán)境。

2 多糖類(lèi)

多糖通過(guò)氫鍵、范德華力、離子橋接、纏結(jié)或共價(jià)鍵等相互作用，在多個(gè)分子間形成連接區(qū)，與溶劑水分子締合形成連續(xù)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。當(dāng)大分子鏈間的相互作用超過(guò)分子鏈長(zhǎng)時(shí)，每個(gè)多糖分子可參與多個(gè)連接區(qū)的形成，使流動(dòng)的液體轉(zhuǎn)變?yōu)橛袕椥缘摹㈩?lèi)似海綿的三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)凝膠（圖2）。這就要求分子鏈應(yīng)有足夠的長(zhǎng)度，大分子鏈結(jié)構(gòu)必須存在周期序列或有規(guī)則的構(gòu)象斷續(xù)出現(xiàn)。膠凝時(shí)，分子的有序鏈段間締合可形成雙螺旋族、蛋箱型、螺條-螺條（單螺旋分子鏈）、雙螺旋-螺條等多種形式。

圖2 多糖三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[5]Fig. 2 Three-dimensional network structure of polysaccharides[5]

表1 幾種多糖的特征基團(tuán)和凝膠特性Table 1 Characteristic groups and gelling properties of several polysaccharides

常見(jiàn)的凝膠基質(zhì)多糖有果膠、殼聚糖、海藻酸鹽、卡拉膠等，其中，海藻酸鹽、卡拉膠、黃原膠是陰離子多糖，殼聚糖是陽(yáng)離子多糖。不同多糖的特征基團(tuán)各不相同（表1），這些基團(tuán)賦予它們各具特點(diǎn)的凝膠性能。

2.1 果膠

圖3 50%酯化度的果膠結(jié)構(gòu)Fig. 3 Molecular structure of pectin with 50% esterification degree

果膠作為一種陰離子多糖，含有大量羥基、羧基等親水基團(tuán)，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。根據(jù)酯化度可將果膠分為高甲氧基果膠（high-methoxyl pectin，HM）和LM，果膠中甲氧基含量影響分子間作用力，導(dǎo)致凝膠形成機(jī)制不同。HM膠凝條件為低pH值和高糖濃度。LM在二價(jià)金屬離子存在時(shí)能形成穩(wěn)定的凝膠，適宜pH值在2.5～6.5范圍內(nèi)，形成類(lèi)似蛋箱型結(jié)構(gòu)的熱可塑性凝膠，離子橋和螯合作用是交聯(lián)的主要作用力，可能存在兩種鍵，一種是容易斷裂但能復(fù)原的弱鍵，另一種是無(wú)規(guī)則分布的強(qiáng)鍵[5]。以果膠為壁材形成的微凝膠溶脹度高、親水性好。

Zhang Zipei[14]和Chen Fang[15]等分別用HM和LM通過(guò)靜電復(fù)合法與酪蛋白鈉結(jié)合制作微凝膠，包封多不飽和脂質(zhì)-魚(yú)油，兩種凝膠相較于傳統(tǒng)乳狀液都提高了魚(yú)油的氧化穩(wěn)定性，而以L(fǎng)M為基質(zhì)的負(fù)載魚(yú)油微凝膠粒徑均勻、包封率高，抗氧化能力比HM強(qiáng)。原因是LM中羧基含量較高，通過(guò)靜電吸引力和酪蛋白中的氨基結(jié)合更加牢固。果膠能抵抗胃腸道里多種酶的降解，能被腸道菌群降解，適合結(jié)腸定點(diǎn)釋放營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的傳遞[23]。林柳風(fēng)[24]利用自組裝方法制備溶菌酶-果膠納米凝膠，包封茶多酚的同時(shí)不影響其抗氧化活性。

2.2 魔芋多糖

圖4 魔芋葡甘露聚糖的結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 4 Molecular structure of konjac glucomannan

如圖4所示，魔芋葡甘露聚糖由D-吡喃甘露糖與D-吡喃葡萄糖通過(guò)β-1,4-糖苷鍵連接而成，主要含有羥基、羧基、乙?；然鶊F(tuán)，每19 個(gè)糖殘基約有一個(gè)乙?；?，乙?；拇嬖谫x予其水溶性。魔芋多糖溶液在膠凝劑存在的情況下，經(jīng)誘導(dǎo)發(fā)生脫乙?；磻?yīng)，形成熱不可逆型魔芋凝膠，其彈韌性高于海藻酸鈣凝膠，但脆性低于海藻酸鈣凝膠[4]，與黃原膠等復(fù)配能夠有效改善凝膠特性[25]。將魔芋多糖應(yīng)用于微凝膠體系中，能有效改善微凝膠的黏彈性品質(zhì)。

Mu Ruojun等[26]用高碘酸鈉將魔芋葡甘露聚糖改性得到雙醛葡甘露聚糖，與明膠、海藻酸鹽交聯(lián)制備核殼結(jié)構(gòu)的微凝膠包封嗜酸乳桿菌，結(jié)果表明雙醛葡甘露聚糖-明膠交聯(lián)凝膠形成大量相互連通的孔隙，孔壁厚而光滑，能很好地保護(hù)內(nèi)部微生物，體外模擬實(shí)驗(yàn)證實(shí)微凝膠能改善其耐酸性；包封在微凝膠中的嗜酸乳桿菌的存活率顯著增加。

2.3 海藻酸鹽

圖5 海藻酸鹽單體結(jié)構(gòu)[5]Fig. 5 Molecular structure of alginate monomer[5]

海藻酸鹽是二元線(xiàn)性多糖，如圖5所示，其由M單元（β-D-甘露糖醛酸）和G單元（α-L-古洛糖醛酸）交替連接構(gòu)成，比例約為1.5∶1。M單元由于空間位阻作用很難與離子螯合，難以維持穩(wěn)定的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，其柔韌性較好；G單元是維持分子穩(wěn)定性的基礎(chǔ)，其是參與分子交聯(lián)、改性接枝、衍生化的主要結(jié)構(gòu)，可與二價(jià)金屬離子作用形成具有典型蛋盒模型的熱不可逆型凝膠[27]。

海藻酸鹽具有鈣敏感性和陰離子特性，制備微凝膠多采用靜電凝聚法。益生菌是有益于宿主健康的活的微生物，但益生菌無(wú)法在強(qiáng)酸性胃液中存活，Ramos等[28]用微凝膠包封保護(hù)益生菌以確保其活性。海藻酸基生物材料可與納米銀、抗生素、蛋白等復(fù)合緩釋載體，用于多種疾病的靶向治療，也可在食品中緩釋促進(jìn)活性物質(zhì)吸收；Ota等[29]將泛酸包封在脂質(zhì)體和由藻酸鹽或海藻酸鹽-果膠混合物組成的不同微凝膠微膠囊中。

2.4 卡拉膠

圖6 卡拉膠的結(jié)構(gòu)[5]Fig. 6 Molecular structure of carrageenan[5]

卡拉膠是非均一多糖，如圖6所示，其主要凝膠結(jié)構(gòu)為κ-卡拉膠、ι-卡拉膠，單體排列有序，二者硫酸酯基陰離子含量不同，ι-卡拉膠中含量多，呈無(wú)規(guī)線(xiàn)團(tuán)結(jié)構(gòu)，形成透明且彈性好的凝膠；κ-卡拉膠含量較少，易轉(zhuǎn)變成雙螺旋結(jié)構(gòu)，形成高強(qiáng)度不透明凝膠。二者分別可制備K+和Ca2+敏感型微凝膠[4-5]。蝦青素是一種光敏性膳食補(bǔ)充劑，Alarcón-Alarcón等[30]制備殼聚糖-卡拉膠-海藻酸鈣凝膠微球用來(lái)包封保護(hù)和釋放蝦青素。酶經(jīng)過(guò)固定化處理，得到易于控制、穩(wěn)定性增加、可以反復(fù)利用的固定化酶。

2.5 殼聚糖

圖7 殼聚糖結(jié)構(gòu)[5]Fig. 7 Molecular structure of chitosan[5]

殼聚糖是一種動(dòng)物多糖，又名幾丁質(zhì)、甲殼素，如圖7所示，其是由β-1,4-N-乙酰-氨基葡萄糖連接的鏈狀無(wú)分支高聚物。殼聚糖含有大量的氨基和羥基，易形成分子內(nèi)和分子間氫鍵，溶解性非常差，只溶于稀酸[31]。根據(jù)這一特點(diǎn)，可制備pH值敏感型微凝膠，還能通過(guò)羧基化、烷基化、酯化、醚化、季銨鹽化和氧化還原等方式引入特定的基團(tuán)對(duì)殼聚糖進(jìn)行改性拓展應(yīng)用[32]。趙婧等[33]以殼聚糖為載體，用pH值敏感型物質(zhì)2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和溫度敏感型物質(zhì)N-異丙基丙烯酰胺改性，通過(guò)自由基接枝共聚反應(yīng)制備溫度/pH值敏感型微凝膠。殼聚糖季銨鹽在中性和堿性條件下都能溶解，溫輝高等[34]用3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨對(duì)殼聚糖進(jìn)行季銨鹽化改性，制備得到羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖。

殼聚糖是自然界中唯一含有氨基的陽(yáng)離子堿性多糖，其抗菌活性高，能夠抗癌、抑癌，納米載體可與功能性成分產(chǎn)生協(xié)同增效作用[35]。由于殼聚糖的界面性質(zhì)，在最佳條件下能結(jié)合本身質(zhì)量4～5 倍的脂肪[4]。李若慧等[36]以殼聚糖為壁材，經(jīng)交聯(lián)反應(yīng)引入聚乙烯吡咯烷酮制備改性微凝膠，考察在不同環(huán)境中吸附花生油的能力，實(shí)驗(yàn)證明，引入聚乙烯吡咯烷酮破壞了殼聚糖分子鏈間和分子內(nèi)氫鍵，促進(jìn)其溶脹、吸附脂肪，改性后吸附量提高到殼聚糖凝膠的3～4 倍。

2.6 其他

黃原膠、瓊脂等多糖也作為天然高分子聚合物廣泛應(yīng)用于微凝膠的制備。除多糖中共同特征基團(tuán)羥基、羧基等，黃原膠還帶有乙?；⒈醾?cè)鏈，賦予其良好的水溶性和酸堿穩(wěn)定性。Espert等[37]以黃原膠為高聚物壁材制備微凝膠用來(lái)包封棕櫚油，凝膠黏度大，能夠減緩胃排空速率，增加飽腹感，減少脂肪消化。微凝膠還用于保護(hù)β-胡蘿卜素等脂溶性物質(zhì)[38]，制作抗酒精藥物制劑等[39]。瓊脂聚糖側(cè)鏈每10 個(gè)半乳糖殘基有一個(gè)被硫酸酯化[27]，適宜凝膠溫度范圍為32～39 ℃，是一種不耐酸的中性凝膠劑，其獨(dú)特性在于溫度遠(yuǎn)高于膠凝起始溫度時(shí)，仍能保持良好穩(wěn)定性。魔芋多糖凝膠黏彈性好，瓊脂凝膠脆性高、剛性強(qiáng)，二者凝膠特性互補(bǔ)。Yuan Yi等[40]將兩種多糖復(fù)配制備微凝膠，流變學(xué)結(jié)果表明，魔芋多糖顯著降低瓊脂凝膠的硬度和剛性，因?yàn)槎呦嗷プ饔脺p少了瓊脂分子鏈中螺旋結(jié)構(gòu)的聚集，形成小孔網(wǎng)絡(luò)，使微凝膠更加柔韌，提高了凝膠包封率。

3 蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合物

蛋白質(zhì)和多糖的特征官能團(tuán)分別賦予了傳遞體系獨(dú)特的理化性質(zhì)，使其環(huán)境穩(wěn)定性更好，應(yīng)用領(lǐng)域更廣泛。各種生物來(lái)源的蛋白質(zhì)、多糖通過(guò)物理或化學(xué)作用結(jié)合得到蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)、多糖-多糖、蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合物，化學(xué)法可通過(guò)自由基接枝、美拉德反應(yīng)或酶催化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)共價(jià)結(jié)合，物理法則包括靜電相互作用、離子橋等方式（表2）。Yang Yuexi等[41]通過(guò)美拉德反應(yīng)制備大豆蛋白-大豆多糖復(fù)合物作為輸送疏水性化合物如檸檬醛的載體系統(tǒng)。Li Chen等[42]用花生分離蛋白和阿拉伯樹(shù)膠經(jīng)自由基接枝反應(yīng)制備復(fù)合物。王莉紅[43]以卵白蛋白、溶菌酶和卡拉膠為原料，通過(guò)蛋白質(zhì)分子上帶正電的氨基酸殘基與卡拉膠多糖鏈上帶負(fù)電的硫酸酯基之間的靜電吸引作用可形成可溶性卵白蛋白/卡拉膠和溶菌酶/卡拉膠復(fù)合物，并利用其對(duì)水溶性、穩(wěn)定性較差的姜黃素進(jìn)行包封。

4 結(jié) 語(yǔ)

蛋白質(zhì)是人體所需的六大營(yíng)養(yǎng)素之一，多糖具有增強(qiáng)免疫、抗腫瘤等重要的生理功能，作為微凝膠包封的基質(zhì)，其安全無(wú)毒、生物相容性良好，既能保護(hù)生物活性成分，又能加強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)素的吸收。蛋白質(zhì)和多糖中同時(shí)存在親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)，有良好的親水性，能與疏水性物質(zhì)締合。微凝膠基質(zhì)分子質(zhì)量大、聚合度高、分子鏈長(zhǎng)，存在多種不同構(gòu)型，是形成三維網(wǎng)絡(luò)凝膠的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。蛋白質(zhì)中含有大量羧基、氨基等可電離基團(tuán)，多糖還含有羥基、硫酸酯基、乙?；扔绊懩z性的重要功能基團(tuán)。兩者絡(luò)合形成凝膠，可作為生物活性物質(zhì)的傳遞體系基質(zhì)。

蛋白質(zhì)、多糖種類(lèi)繁多，每種壁材的特點(diǎn)不盡相同，如卡拉膠、海藻酸鈉屬于典型的金屬離子敏感型壁材，在體系中加入K+、Ca2+，通過(guò)注射法即可形成微米級(jí)凝膠珠粒，適合制備濕微凝膠；果膠是陰離子多糖，殼聚糖是自然界中唯一含有氨基的陽(yáng)離子堿性多糖，根據(jù)它們的帶電特性，可制備在胃腸道特定區(qū)域靶向釋放的微凝膠；魔芋多糖、黃原膠彈性特征明顯，可與其他多糖、蛋白質(zhì)復(fù)合，按需制備對(duì)黏彈性有要求的微凝膠；新型壁材阿拉伯膠、瓜爾豆膠等大分子多糖則具有良好的功能特性，其應(yīng)用于微凝膠體系，能夠增加對(duì)生物活性成分的保護(hù)。

目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用于食品中的微凝膠多為通過(guò)靜電相互作用組裝的pH值敏感型蛋白質(zhì)-多糖絡(luò)合物，如海藻酸鹽-乳清分離蛋白凝膠微球[59-60]、海藻酸鹽-酪蛋白微凝膠[61]、果膠-酪蛋白酸鈉凝膠[62-63]，人體內(nèi)消化道不同區(qū)域pH值相差較大，口腔pH 5～7、胃pH 1～3、小腸pH 6～7.5、結(jié)腸pH 5～7，制備pH值敏感型凝膠，可在需要的消化道區(qū)域靶向釋放芯材，有效提高芯材利用率。此外，溫度敏感型、磁性響應(yīng)型、光敏感型、電敏感型及多重環(huán)境響應(yīng)型凝膠發(fā)展迅速，在生物醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛，而凝膠在食品領(lǐng)域中應(yīng)用不僅要提高利用率，還要兼顧色、香、味，以滿(mǎn)足人們視覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)等感官需求?；诘鞍踪|(zhì)和多糖的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)兩大類(lèi)天然高分子的改性也有很大的研究空間。

表2 常見(jiàn)幾種生物大分子凝膠的形成及其特點(diǎn)Table 2 Formation and characteristics of several common bio-molecular gels

新型壁材層出不窮，如阿拉伯膠、瓜爾豆膠、桃膠等，充分了解蛋白質(zhì)、多糖的結(jié)構(gòu)、成分和理化性質(zhì)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，改善微凝膠品質(zhì)，開(kāi)發(fā)利用新型蛋白質(zhì)、多糖資源，研制不同組合微凝膠，是未來(lái)一個(gè)發(fā)展方向。常用的微凝膠制備方法有酶促偶聯(lián)、靜電復(fù)合法、美拉德反應(yīng)、注射法、乳液模板法，反溶劑沉淀法、熱力學(xué)不相容法應(yīng)用較少[64]。不同方法形成的三維網(wǎng)絡(luò)有所差異，開(kāi)發(fā)新方法制備微凝膠也可作為改善微凝膠品質(zhì)的一大方向。蛋白質(zhì)和多糖獲取方式簡(jiǎn)單、成本低廉，其均是人體所需的營(yíng)養(yǎng)成分，作為包封材料能推動(dòng)保健品、新型飲品等行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。