基于微膠囊技術(shù)在功能性油脂的研究進(jìn)展

趙 偉，寧超美，王海燕，趙亭亭，步子達(dá)

（1.河北東康乳業(yè)有限公司，河北 石家莊 052160；2.河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)，河北 石家莊 050061）

0 引言

功能性油脂是一類富含多不飽和脂肪酸及其他活性成分[1-2]，同時(shí)具有特殊生理作用的油脂，對環(huán)境極其敏感，容易被氧化[3-5]，并使風(fēng)味及貨架期受到嚴(yán)重影響，從而降低了功能性油脂的營養(yǎng)價(jià)值，限制功能性油脂應(yīng)用范圍[2，6-7]，嚴(yán)重時(shí)有可能會危害消費(fèi)者的身體健康。

食品加工中抑制油脂氧化主要有低溫避光儲存、添加抗氧化劑[8-10]等，其中利用微膠囊技術(shù)制成油脂粉末，進(jìn)而油脂從形態(tài)上有所改變，在一定程度上便于運(yùn)輸和貯藏。微膠囊技術(shù)是一項(xiàng)利用高分子材料（即壁材）進(jìn)行包埋固體/液體/氣體（即芯材），并利用某種生產(chǎn)方式制備成微膠囊[11]。近年來，在油脂食品中主要應(yīng)用噴霧干燥法，該生產(chǎn)方法被廣泛用于國內(nèi)外油脂粉末制備之中。針對噴霧干燥法、不同條件對功能性油脂粉末的影響及在功能性油脂的應(yīng)用進(jìn)行了綜述，并對其發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望，為后續(xù)的微膠囊制備及應(yīng)用提供參考價(jià)值。

1 噴霧干燥微膠囊技術(shù)

1.1 噴霧干燥技術(shù)特點(diǎn)

噴霧干燥技術(shù)操作簡單、工藝時(shí)間短，液態(tài)芯材只需要幾秒就可以變成固態(tài)粉末，經(jīng)濟(jì)成本低、操作性較強(qiáng)，主要應(yīng)用在食品、化工、陶瓷材料、催化劑、制糖、制鹽、微生物、中藥等多方面[12-15]。

目前，國內(nèi)噴霧干燥技術(shù)在粉末油脂領(lǐng)域中存在包埋效率低、微膠囊產(chǎn)品沖調(diào)差、儲存過程中過氧化值升高等問題，當(dāng)前研究方向是工藝優(yōu)化、抗氧化性研究、代替?zhèn)鹘y(tǒng)的油脂應(yīng)用在食品加工、微波輔助對微膠囊包埋和性質(zhì)的影響，尤其在新型壁材的開發(fā)方面研究較少[16-18]。國外的主要研究方向是噴霧干燥對生物活性物質(zhì)的保存、納米噴霧技術(shù)、新型壁材開發(fā)營養(yǎng)型微膠囊、益生菌的保護(hù)和緩釋作用等[19-22]。

1.2 噴霧干燥技術(shù)原理

噴霧干燥是將芯材乳化，經(jīng)過攪拌、剪切、均質(zhì)均勻分散在壁材溶液中，經(jīng)噴霧干燥裝置，通過控制進(jìn)風(fēng)溫度、進(jìn)樣量等參數(shù)，使乳液中的水分等溶劑高溫蒸發(fā)，使其聚合成粉末。噴霧干燥技術(shù)缺點(diǎn)在于進(jìn)風(fēng)溫度若高、霧滴粘壁嚴(yán)重、出粉率較低、成本浪費(fèi)嚴(yán)重，不適用于對高溫極為敏感的芯材。

2 微膠囊噴霧干燥法中不同條件對功能性油脂粉末的影響

噴霧干燥法工藝設(shè)備簡單、生產(chǎn)成本低，被廣泛應(yīng)用于油脂的微膠囊造粒[2，14，23-28]，其關(guān)鍵工藝參數(shù)有壁材、芯壁比、進(jìn)/出風(fēng)溫度等。

2.1 壁材對功能性粉末性能的影響

選擇合適的壁材是微膠囊系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心步驟。壁材不僅影響產(chǎn)品包埋率，還嚴(yán)重影響儲存穩(wěn)定性，所以選擇合適的壁材包埋芯材是微膠囊化成功的一個(gè)影響因素。大量研究結(jié)果表明，與使用單一壁材包埋的微膠囊相比，使用復(fù)合壁材的微膠囊包埋率高，穩(wěn)定性也得到了顯著提高。陳偉等人[29]通過以羊乳清蛋白作壁材，對DHA油脂進(jìn)行包埋，結(jié)果發(fā)現(xiàn)表面油極低，穩(wěn)定性能好。用辛烯基琥珀酸淀粉鈉作壁材包埋花生四烯酸油，包埋效率高，但抗氧化能力弱，故儲存期間易氧化。張中義等人[30]用復(fù)合壁材包埋共軛亞油酸，通過噴霧干燥制備成微膠囊粉末，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品氧化穩(wěn)定性顯著提高，微膠囊收縮加劇。對近年來，在微膠囊化壁材方面的研究進(jìn)行了部分匯總。

噴霧干燥法在功能性油脂微膠囊化方面的研究進(jìn)展見表1。

表1 噴霧干燥法在功能性油脂微膠囊化方面的研究進(jìn)展

2.2 進(jìn)風(fēng)溫度對功能性粉末性能的影響

進(jìn)風(fēng)溫度的升高會導(dǎo)致乳液中水分迅速蒸發(fā)，同時(shí)相應(yīng)的微膠囊水分含量下降，促進(jìn)乳液的表面迅速形成完整致密的膜，減少了油滴的暴露，提高包埋率和干燥速率，但溫度過高會阻礙內(nèi)部水分蒸發(fā)，使液滴內(nèi)壓力較高，導(dǎo)致粉末顆粒表面褶皺現(xiàn)象發(fā)生，且高溫會使芯材加速氧化，溫度過低，會影響水分蒸發(fā)，包埋率降低，出現(xiàn)黏塔現(xiàn)象[23，36]。

2.3 芯壁比對功能性粉末性能的影響

芯壁比太大時(shí)，芯材量增多，就會造成包埋率低，表面油含量增大，從而造成粉末微膠囊流動性變差，易黏著。若芯壁比太小，包埋率較高，但會使包埋的總油降低[37]。因此，在生產(chǎn)前必須綜合考慮確定最佳芯壁比[27，38]。

3 噴霧干燥微膠囊技術(shù)在功能性油脂上的研究進(jìn)展

微膠囊化的功能性油脂在一定程度上可以防止功能性油脂營養(yǎng)物質(zhì)被氧化，增加其水溶性和生物利用度，增加其營養(yǎng)價(jià)值，提高穩(wěn)定性與口感，降低其固有氣味的苦味和澀味，使其更容易被消費(fèi)者接受。

張中義等人[30]發(fā)現(xiàn)，以復(fù)合壁材包埋共軛亞油酸（CLA），利用噴霧干燥制備的微膠囊粉末，其包埋率高，結(jié)構(gòu)緊密，氧化穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)。利用噴霧干燥制備的中老年乳粉穩(wěn)定性好，究其原因可能是采用麥芽糊精、乳清蛋白作為壁材，乳清蛋白還具備乳化劑的作用，與麥芽糊精形成了較強(qiáng)的氫鍵作用力，使微膠囊結(jié)構(gòu)緊密，可以有效地保護(hù)油脂，避免被空氣氧化，從而穩(wěn)定性顯著提升[39]。王文瓊等人[40]利用復(fù)凝聚法制備核桃油微膠囊粉末，發(fā)現(xiàn)其包埋率高，抗氧化能力進(jìn)一步提高。劉樹興等人[41]發(fā)現(xiàn)，利用噴霧干燥法包埋紫蘇油，微膠囊結(jié)構(gòu)緊密，可以緩解其被氧化，包埋率可高于90%，表面含油率在5%以下。

亞麻籽油中富含α-亞麻酸，但極不穩(wěn)定，容易被氧化，但研究表明利用微膠囊技術(shù)對亞麻籽油進(jìn)行包埋制備成微膠囊粉末，可以顯著提高亞麻籽油的儲存穩(wěn)定性，進(jìn)一步擴(kuò)大了其應(yīng)用領(lǐng)域[42-44]。王蕓芳等人[43]發(fā)現(xiàn)，利用噴霧干燥法制備的亞麻籽油粉末，在儲存期間表面油維持相對穩(wěn)定，氧化性能得到提升。林傳舟等人[44]采用噴霧干燥法用玉米糖漿包埋亞麻籽油，微膠囊結(jié)構(gòu)緊密，不易被氧化，包埋效率高。

4 結(jié)語

近年來，隨著載油量的提高，微膠囊粉末逐漸出現(xiàn)表面油含量高、氧化性不穩(wěn)定等問題。此外，油脂微膠囊粉末在應(yīng)用過程中，往往出現(xiàn)終端產(chǎn)品流動性不佳、儲存過程中出現(xiàn)結(jié)塊等問題[45]。因此，為解決這些問題，研究一種新型壁材，以滿足現(xiàn)有工業(yè)對于高載量油脂微膠囊的需求是至關(guān)重要的。

隨著生活水平提高及經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人們越來越注重個(gè)人及家人健康，大健康產(chǎn)業(yè)已逐漸成為國民經(jīng)濟(jì)支柱[46]。功能性食品成為當(dāng)今食品開發(fā)的主旋律，而將功能性油脂微膠囊化，由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，這一狀態(tài)的改變正好滿足了人們“倡導(dǎo)健康、要求方便”的追求。功能性油脂微膠囊粉末可以添加到嬰幼兒配方奶粉、功能性飲料及各種固體飲料等食品中可以看出，功能性油脂的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，還能改善原有的口感或氣味及強(qiáng)化營養(yǎng)價(jià)值。