王宇晓1,2,3，耿 娜1,2,3，倪元颖1,2,3
(1.中国农业大学 食品科学与营养工程学院, 北京 100083; 2.果蔬加工工程技术研究中心, 北京 100083; 3.农业部果蔬加工重点实验室, 北京 100083)
摘 要：油脂中不饱和脂肪酸非常容易氧化，油脂氧化危害消费者健康，甚至引发食品安全问题。微胶囊技术可以减缓或防止油脂中的不饱和脂肪酸氧化。综述了油脂的不饱和脂肪酸组成，并介绍了国内外油脂微胶囊的不同制备方法，为油脂微胶囊的研究及应用提供参考。
关键词：油脂；不饱和脂肪酸；微胶囊；制备
不饱和脂肪酸对人体有重要作用[1]。尽管不饱和脂肪酸容易获取，但其很容易氧化并产生哈喇味[2]。由于加工及贮藏条件的不善，导致油脂的氧化，是油脂加工产业中长期普遍存在的一个问题。油脂氧化会给消费者带来健康方面的危险，长期食用氧化油脂会导致多种疾病，造成极大的食品安全风险。同时，由于油脂本身的流动性差，很难与原料混合，也限制了油脂的加工。
微胶囊技术是一种用成膜材料把固体、液体或气体包覆使之形成微小粒子的技术。微胶囊技术可用于防止不饱和脂肪酸氧化酸败[3]，油脂微胶囊化后能改善油脂口感、便于运输和保存、防止氧化和变质、降低或掩盖不适味道，有效克服了传统油脂的应用弊端。传统微胶囊制备方法可分为物理法、化学法、物理化学法，其中物理法主要有喷雾干燥法、喷雾冷却法、空气悬浮法和挤压法等，化学法包括界面聚合法、原味聚合法、锐孔法等，物理化学法则有凝聚法、相分离法等。近年来，微胶囊技术得到进一步开发，超临界流体技术、多流体复合电喷技术、自组装技术、多种微胶囊方法复合技术等新技术也应用到微胶囊的制备[4]。微胶囊的壁材应无毒、可降解、经济，其主要包括蛋白质、多糖和胶类三大类。蛋白质同时带有亲水基团和疏水基团，具有良好的乳化作用，一定浓度蛋白质起到的乳化性可以提高包埋率；多糖虽无乳化作用，但具有良好的成膜性，可形成质密的玻璃体，对芯材起到良好的包埋作用，有助于提高包埋率；胶类在微胶囊化干燥的过程中可在液滴表面形成薄膜，具有良好的成膜性，有助于微胶囊颗粒的产生，但含量过高时会增加液体的黏度[5]。
本文通过综述油脂的脂肪酸组成及国内外不同微胶囊制备工艺，系统介绍微胶囊的制备工艺，为后续的油脂微胶囊制备及应用提供参考。
表1列出了一些油脂的脂肪酸组成，不同种类油脂的脂肪酸组成差异较大。同一种油，也可能因种属差异，导致脂肪酸组成差异。从表1中可以看出，亚麻籽油与牡丹油的亚麻酸含量尤为突出。亚麻酸是人体不能合成的必需脂肪酸，可以在体内酶的作用下，生成二十碳五烯酸(Eicosapntemacnioc Acid, EPA)和二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic Acid, DHA)等相关产物。常见油脂的不饱和脂肪酸含量均占到80%以上，因而如何防止不饱和脂肪酸氧化酸败显得尤为重要。
表1 油脂脂肪酸组成
注：亚麻酸包括γ-亚麻酸C18∶3n6和α-亚麻酸C18∶3n3；“/”表示文献未列出。
油脂微胶囊的指标，即包埋率、过氧化值、粒径大小、形态学、密度、水分含量、吸湿性和容积密度，主要受乳液(含油量、pH、乳化剂类型及含量、壁材种类)以及制备工艺的影响[15]。
2.1 喷雾干燥微胶囊制备工艺
喷雾干燥法具有技术成熟、成本低、工艺条件容易控制、产品粒度均匀、产品易溶于水等特点，被广泛应用于微胶囊制备工艺。表2列出了国内外油脂喷雾干燥的工艺参数，具有如下特点：1)芯材种类多是小品种油；2)常用壁材种类包括阿拉伯胶、麦芽糊精、大豆分离蛋白、β环糊精、变性淀粉；3)芯壁比多集中在1∶1到1∶7；4)壁材浓度范围为15%～30%，过高的浓度导致粘度上升，不利于乳化且容易堵塞喷嘴；5)进出风温度分别在180、70 ℃上下浮动。
表2 喷雾干燥工艺参数
续表2
注：“/”表示文献未列出，芯材种类沿用文献中的名称。
2.2 真空冷冻干燥微胶囊制备工艺
对于一些不能加热的油脂，冷冻干燥可以避免喷雾干燥的高温。以易于成膜的高分子化合物为壁材将油脂包裹起来形成小胶囊，然后冷冻干燥去除水分。喷雾干燥前期油脂的乳化操作同样适用于真空冷冻干燥。真空干燥微胶囊的包埋率低于喷雾干燥(见表3)，可能与预冷过程冰晶生成，以及真空干燥过程中水分升华导致微胶囊表面形成多孔结构有关，表3列出了冷冻干燥制备油脂微胶囊的工艺参数及包埋率。
表3 冷冻干燥工艺参数
注：“/”表示文献未列出。
2.3 凝聚法微胶囊制备工艺
复凝聚现象最早由美国人Tiebackx提出，之后Bungenberg和Kruyt系统地研究了明胶—阿拉伯胶的凝聚现象，并命名为复凝聚反应[80]。凝聚法按照壁材的种类，分为单凝聚和复凝聚法。复凝聚法是使用带有两种相反电荷的水溶性高分子电解质作为成膜材料，当两种胶体溶液混合时，通过调节pH使得电荷互相中和而引起成膜材料在溶液中凝聚产生凝聚相，从而包埋芯材的方法。这种方法制备的乳液具有操作简便、条件温和、效率高、缓释效果好等特点。部分复合凝聚微胶囊使用甲醛、戊二醛等有毒化学物质作为固化剂，其安全性存在问题，也有采用转谷氨酰胺酶替代常用的甲醛、戊二醛等作为固化剂[81](见表4)。
表4 凝聚法工艺参数
注：“/”表示文献未列出。
2.4 包合法微胶囊制备工艺
包合法又称分子包埋法，该方法工艺简单，操作方便。壁材多含有空腔结构，油脂含有长链多不饱和脂肪酸，长链烃基具有疏水性，可以进入壁材的分子空腔内，从而形成比较稳定的固体包合物。根据表5可知，β环糊精的包埋效果要优于多孔淀粉和酵母细胞，可能与淀粉多孔结构不均一和酵母细胞通透性差有关。
表5 包合法工艺参数
注：“/”表示文献未列出。
2.5 锐孔—凝固浴法微胶囊制备工艺
海藻酸钠是存在于褐藻类中的天然高分子，由β-1,4-D甘露糖醛酸和α-1,4-L古罗糖醛酸共聚而成，分子链上有大量的羧基。油脂与海藻酸钠乳化后，乳液通过注射器等微孔装置滴入到氯化钙溶液，形成凝胶珠。表6显示，锐孔凝固法制备的微胶囊其包埋率均较高。
表6 锐孔凝固法工艺参数
注：“/”表示文献未列出。
2.6 层层自组装微胶囊制备工艺
层层自组装是一种结构可调、易于修饰、可多功能设计的方法，其通过层层自组装技术制备，具有多层膜的结构。层层自组装主要包括两个组成部分，内部空腔和胶囊壁。油脂与壁材乳化后，与另外一种壁材混合，正电和负电壁材通过静电吸附作用反复交替地沉积到基质表面的过程称之为层层自组装[110]，常用壁材为壳聚糖和海藻酸钠，见表7。目前层层自组装技术用于黄酮等成分保护、抗癌药物缓释等方面的研究，在油脂方面的研究较少。
表7 层层自组装工艺参数
注：“/”表示文献未列出。
2.7 其他微胶囊制备工艺
除了上述油脂微胶囊制备工艺，还有一些新技术未见用于油脂微胶囊化，例如超临界流体技术、多流体复合电喷技术等。超临界流体技术制备微胶囊的原理是利用气体削弱溶剂的溶剂化作用。当溶质在液态二氧化碳中的溶解度很小时，液态二氧化碳进入溶液，导致溶液稀释膨胀，溶质短时间内过饱和而析出在壁材上。Xia等[113]以氢化大豆卵磷脂为壁材优化了超临界流体技术制备叶黄素微胶囊工艺，在35 ℃、8 MPa、流速为1 mL/min的条件下，得到55 mg/g的叶黄素微胶囊，包埋率达到90%。多流体复合电喷技术可以将多个组分一步包埋于壁材中。复合喷嘴由一个或多个内管嵌入较粗的外管组成[114]，芯材通过内管注入到外管的壁材中，在高压电场下分裂，固化后形成微胶囊。超临界流体技术和多流体复合电喷技术能否用于油脂微胶囊还有待研究。
目前，油脂微胶囊的研究除了优化包埋工艺，也有研究粒径大小、电位、粒径分布等对油脂微胶囊微观结构及包埋机理的影响。油脂微胶囊技术大多处于研究阶段，其中喷雾干燥因技术成熟、成本低、工艺条件容易控制等特点被广泛应用于油脂微胶囊的开发。冷冻干燥、凝聚法、包合法、锐孔法、层层自组装等方法因操作温和也受到研究者的青睐。随着食品工业的不断实践与创新，将有更多的技术应用于油脂微胶囊的制备，也会有更多的油脂微胶囊技术产业化。
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Research progress on different preparation technologies by microcapsules in oil production
WANG Yu-xiao1,2,3,GENG Na1,2,3,NI Yuan-ying1,2,3
(1. College of Food Science and Nutrition Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083;2. Engineering Technology Research Center for Fruit and Vegetable Processing, Beijing 100083;3. Key Laboratory of Fruit and Vegetable Processing of Ministry of Agriculture, Beijing 100083)
Abstract：Unsaturated fatty acids in oils are very susceptible to oxidation. The oxidated oil not only harms the health of consumers, but also causes food safety problems. Microcapsule technology is an effective way to slow down or prevent the oxidation of unsaturated fatty acids in oil. The fatty acids compositions of oil are summarized and different preparation processes of the oil microcapsules are introduced in order to provide a reference for research and application of the oil microcapsules.
Key words：oil; unsaturated fatty acids; microcapsules; preparation
收稿日期：2016-09-06
基金项目：公益性行业(农业)科研专项(201303072)；公益性行业(农业)科研专项(201503142)
作者简介：王宇晓，1989年出生，男，博士研究生.
通讯作者：倪元颖，1960年出生，女，教授.
中图分类号：TS 225
文献标识码：A
文章编号：1007-7561(2017)03-0037-07