综述：饮料强化领域的新前沿：通过微胶囊化和纳米胶囊化技术在乳制品和非乳制品饮料中输送功能性成分

《Food Research International》：New frontiers in beverage fortification: Delivery of functional ingredients via micro- and nanoencapsulation in dairy and non-dairy beverages

功能饮料中微纳米封装技术的研究进展与应用评估，分析水凝胶 beads、聚合物复合物等载体系统对提升活性成分稳定性和生物利用度的机制，探讨规模化生产、成本控制及感官优化等挑战，提出技术优化与监管适应的协同路径。

　　

穆罕默德·雷扎乌尔·伊斯兰·希希尔（Mohammad Rezaul Islam Shishir）| 苏利曼·汗（Suliman Khan）| 纳伊穆尔·卡里姆（Naymul Karim）| 穆罕默德·比拉尔（Muhammad Bilal）| 萨尔法拉兹·侯赛因（Sarfaraz Hussain）| 穆罕默德·赛福拉（Md Saifullah）| 艾哈迈德·K·拉什万（Ahmed K. Rashwan）| 哈鲁恩·埃尔拉希德·塔希尔（Haroon Elrasheed Tahir）| 伊萨姆·A·穆罕默德·艾哈迈德（Isam A. Mohamed Ahmed）| 张新华（Xinhua Zhang）| 李富军（Fujun Li）

山东工业大学农业工程与食品科学学院，中国山东省淄博市255049

摘要

全球饮料市场正在迅速向添加了益生菌、多酚、维生素和欧米伽-3脂肪酸等生物活性成分的功能性产品发展。然而，这些成分在加工、储存和胃肠道传输过程中的不稳定性会降低其效果和产品的可行性。为了解决这些问题，微胶囊化和纳米胶囊化技术应运而生，成为强大的解决方案。本综述全面而批判性地分析了用于强化乳制品和非乳制品饮料的微胶囊化和纳米胶囊化技术的最新进展。重点介绍了包括水凝胶珠、聚合物复合物、乳液和双层囊泡系统在内的新型递送系统，并评估了它们在提高生物活性成分稳定性、可行性和生物可利用性方面的作用。同时，还评估了这些技术对饮料质量、感官特性和商业潜力的影响。大量研究表明，胶囊化可以提升各种饮料基质中功能成分的性能，从乳制品到植物基替代品都是如此。特别是定制的系统（如包覆颗粒、乳液凝胶、皮克林乳液）能够提高益生菌的存活率，保护抗氧化剂免受降解，并掩盖不良风味，从而改善饮料的感官属性。关键在于，这些技术能够实现肠道内的靶向释放，提高生物可利用性，从而最大化预期的健康益处。尽管实验室结果令人鼓舞，但在可扩展性、成本效益和感官影响方面仍面临挑战。复杂饮料系统中的长期稳定性以及新型材料（尤其是纳米胶囊）的监管环境仍需进一步关注。本综述强调了胶囊化技术在创造先进、促进健康的饮料方面的变革潜力，并概述了从研究到市场成功的路径。

引言

乳制品和非乳制品饮料是全球重要的营养来源，因其感官吸引力和多样的健康益处而受到重视（Kandylis等人，2016；Sharma等人，2024）。传统的乳制品饮料，包括牛奶、酸奶饮料、乳清基饮料、发酵酪乳、调味牛奶和开菲尔，富含高质量的蛋白质、钙、维生素、矿物质和益生菌。与此同时，非乳制品替代品如植物基牛奶、果汁、茶和咖啡提供了必需的营养素、膳食纤维、多酚和抗氧化剂，满足了乳糖不耐受者和素食者的需求（Kandylis等人，2016；Sharma等人，2024）。根据VerifiedMarketReports的数据，2023年全球乳制品饮料市场规模为875亿美元（预计2030年复合年增长率为6.1%）（VerifiedMarketReports，2025a），而非乳制品市场的规模为305亿美元（预计2033年复合年增长率为6.2%，达到501亿美元）（VerifiedMarketReports，2025b）。

全球饮料市场正在经历重大变革，这一变革是由消费者对兼具营养价值和特定健康益处的产品日益增长的需求所推动的。推动这一增长的核心因素是功能性食品革命。消费者越来越寻求能够带来实际健康益处的饮料，例如改善消化、增强免疫力和促进肠道健康。这促使人们向饮料中添加生物活性化合物（如多酚、抗氧化剂）、益生菌和必需营养素。因此，开菲尔、益生菌饮料以及含有抗氧化剂和/或膳食纤维的饮料越来越受欢迎（Guo等人，2022；Matej?eková & Valík，2025；Shahrivar等人，2025）。2024年全球强化饮料市场的规模为201亿美元，预计到2035年将以3.7%的复合年增长率增长至302亿美元（WiseGuyReports，2025），凸显了其经济重要性。

然而，一个关键挑战在于在整个保质期和消化过程中保持这些功能性成分的稳定性和有效性。许多生物活性化合物（如槲皮素、姜黄素、白藜芦醇、花青素和精油）存在水溶性差、热不稳定、pH值敏感或在加工和胃肠道中易降解等问题（Shishir, Gowd等人，2021；Shishir, Saifullah, Hashim, Aalim等人，2024；Shishir, Suo, Taip, Ahmed等人，2024）。同样，敏感的益生菌菌株的活性也常常因加工条件、低pH值或胆盐而受到影响（Ravindran & S，2020；Shishir, Saifullah, Hashim, Aalim等人，2024）。因此，所承诺的健康益处取决于能否以稳定且生物可利用的形式将这些敏感成分输送到目标部位。

微胶囊化和纳米胶囊化技术已成为解决这些稳定性和递送挑战的有效方法。它们通过将活性成分封装在载体基质中，保护其免受降解，延长保质期，并确保在模拟的胃肠道条件下提高生物可利用性，从而有可能提高其在胃肠道中的生物利用度（Roy Choudhury，2022；Shishir, Karim等人，2021；Sun, Li等人，2024；Yousefi等人，2023）。多种胶囊化系统，包括乳液、水凝胶珠、脂质体和聚合物复合物，在饮料应用中显示出巨大潜力（Shishir, Suo, Taip, Ahmed等人，2024）。近期研究证实了这一潜力，例如在发酵牛奶和果汁中添加了益生菌的水凝胶珠（C.-C. Sun, Li等人，2024；Xin等人，2025）、在山羊奶中添加了姜黄素的皮克林乳液（Zhao, Chen等人，2025）、在商业苹果汁和酸性饮料中添加了肉桂精油脂质体-海藻酸盐混合物（Farahmand等人，2025）、在低脂乳制品中添加了花青素-3-O-葡萄糖苷和新橙皮苷的纳米营养体（Paul, Xie, Yahia, Rashwan, & Chen，2025），以及在牛奶中添加了β-隐黄质的纳米脂质体（Dutta等人，2025）。

过去十年对文献的计量分析显示，关于未封装和封装生物活性成分在饮料中的研究发表数量显著增加（图1A-B）。在各种封装系统中，基于乳液的载体在牛奶、发酵饮料和植物基饮料中最常见，其次是水凝胶、双层囊泡载体和聚合物复合物（图1C-D）。这种日益增长的研究兴趣凸显了胶囊化技术在创造新一代先进功能性饮料方面的潜力，这些饮料能吸引注重健康的消费者，并为行业带来新的机会。

微胶囊化和纳米胶囊化技术在食品科学领域的潜力得到了广泛认可，这从大量的文献综述中可见一斑。最近的综述深入探讨了特定领域，包括功能性食品中的纳米技术（Ashique等人，2025）、适合糖尿病患者的胶囊化策略（Siddiqui等人，2024）、特定载体系统如皮克林乳液（Kirtil & Yildiz，2025）和用于功能性食品的脂质基载体（X. D. Liu等人，2025）、针对特定成分的应用（如多酚（Binkowska等人，2024）和精油（Napiorkówska等人，2024），以及特定行业的应用（如乳制品行业（Ramani等人，2024）。虽然这些贡献很有价值，但它们往往具有局限性。目前仍缺乏专门针对乳制品和非乳制品饮料强化领域的微胶囊化和纳米胶囊化技术进展的全面而批判性的综合分析。现有的综述通常集中在单一技术、某一类生物活性成分或较宽泛的食品类别上，未能充分探讨多样化饮料基质中的独特挑战和机遇。

因此，本综述旨在通过提供对饮料领域前沿胶囊化技术的批判性分析来填补这一空白。具体而言，本综述旨在：（i）批判性地分析用于强化乳制品和非乳制品饮料的微胶囊化和纳米胶囊化技术的最新进展；（ii）评估它们对活性成分的稳定性、可行性、生物可利用性、生物利用潜力以及最终产品功能特性的影响；（iii）探讨关键挑战和可能的解决方案，讨论相关的食品安全问题，并评估这些功能性饮料的商业潜力，以弥合研究与市场产品之间的差距。

方法论

本综述是对用于强化乳制品和非乳制品饮料的含食品生物活性成分的微胶囊化和纳米胶囊化系统的文献进行了全面的叙述性分析。该方法旨在确保对该领域的专注、现代和批判性分析。

水凝胶珠

水凝胶珠是由交联聚合物构成的三维多孔网络，能够膨胀并在其结构中保留大量水分。这一独特性质使它们成为亲水甚至某些疏水生物活性化合物的理想载体。水凝胶珠的合成通常采用温和的室温技术，如挤出、乳液或微流控凝胶化，这些技术非常适合封装热敏感的生物活性化合物。

微胶囊化和纳米胶囊化产品在模型饮料中的应用

利用模型饮料系统进行研究是微胶囊化和纳米胶囊化技术开发与其在复杂真实食品产品中应用之间的关键中间步骤。这些简化和可控的系统通常由水、缓冲液、酸或特定pH值下的碱电解质组成，可用于基本验证胶囊化性能。它们旨在隔离和评估递送系统的核心功能。

使用功能性水凝胶珠进行强化

水凝胶微胶囊已成为强化水果、蔬菜和植物基果汁中益生菌和生物活性成分的主要方法，从而提高其营养价值和消费者吸引力。水凝胶珠在这些系统中的性能受到低pH值、高有机酸含量以及非乳制品基质中常见可溶性多酚和糖的影响。这些因素会影响珠子的膨胀、聚合物稳定性和释放动力学，因此需要针对性地进行调整。

当前挑战、食品安全问题及可能的解决方案

微胶囊化和纳米胶囊化是饮料行业的变革性技术，能够解决功能性成分递送的关键问题。其主要优势可总结如下：（i）它们可以显著提高敏感功能性成分的稳定性，保护其在加工、储存和整个产品保质期内的稳定性；（ii）它们不仅能够保存生物活性成分，还能提高产品的整体质量。

商业潜力和市场前景

过去十年中，添加了封装成分的饮料已从研究概念转变为重要的商业现实，显示出巨大的市场潜力。这一增长得益于胶囊化带来的几个关键优势：

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定向健康益处—胶囊化使得可以创建高度定制的饮料，以满足特定消费者的健康需求。它允许精确递送对肠道健康有益的成分（如益生菌），

结论与未来方向

总之，微胶囊化和纳米胶囊化技术代表了功能性饮料行业的变革前沿，为稳定敏感成分、提高生物可利用性和改善乳制品和非乳制品基质的感官特性提供了持久的解决方案。本综述批判性地综合了各种系统的有效性证据，如水凝胶、乳液、双层囊泡和聚合物复合物在保护益生菌、多酚等方面的作用。

CRediT作者贡献声明

穆罕默德·雷扎乌尔·伊斯兰·希希尔（Mohammad Rezaul Islam Shishir）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、软件使用、方法论设计、数据整理、概念构思。苏利曼·汗（Suliman Khan）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、概念构思。纳伊穆尔·卡里姆（Naymul Karim）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、概念构思。穆罕默德·比拉尔（Muhammad Bilal）：撰写——审稿与编辑、方法论设计、概念构思。萨尔法拉兹·侯赛因（Sarfaraz Hussain）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、方法论设计。

未引用参考文献

More等人，2021

Paul等人，2025

Shishir等人，2021

VerifiedMarketReports，2025a

VerifiedMarketReports，2025b

利益冲突声明

作者声明没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文的研究工作。

致谢

本工作得到了山东省重点研发计划（2024TZXD034）和沙特阿拉伯利雅得国王沙特大学正在进行的研发资助计划（ORF-2026-1074）的支持。