本发明涉及一种包埋亲水化合物的纳米微胶囊及其制备方法与应用。本发明提供的亲水化合物纳米微胶囊，以蛋白和多糖作为壁材，将所述壁材和所述亲水化合物在水中混合，形成混合溶液，超声处理混合溶液的同时，调节混合溶液pH为3.4‑4.5，获得亲水化合物纳米微胶囊。在本发明提供的制备方法中，所述亲水化合物占所述壁材干物质总重的0.5‑7％。本发明提供的亲水化合物纳米微胶囊的分散性良好，可以有效包埋咖啡因等亲水化合物，形成核‑壳结构，本发明提供的亲水化合物纳米微胶囊还可进一步形成核‑壳‑壳结构。