楊 佳，張君慧，謝 天，亓盛敏，惠 菊

(中糧營(yíng)養(yǎng)健康研究院//營(yíng)養(yǎng)健康與食品安全北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102209)

微膠囊化油脂的壁材及應(yīng)用進(jìn)展

楊 佳，張君慧，謝 天，亓盛敏，惠 菊

(中糧營(yíng)養(yǎng)健康研究院//營(yíng)養(yǎng)健康與食品安全北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102209)

微膠囊化油脂是以油脂作為芯材，選擇合適的壁材，通過微膠囊化技術(shù)制成的一種新型固體油脂產(chǎn)品。在簡(jiǎn)要介紹微膠囊化油脂技術(shù)的基礎(chǔ)上,探討該技術(shù)對(duì)壁材的要求，以及微膠囊化油脂在食品工業(yè)中的主要應(yīng)用。

油脂；微膠囊化；壁材；食品

微膠囊技術(shù)(microencapsulation)是利用天然或合成的高分子成膜材料(壁材)把分散均勻的固體微粒、液體甚至是氣體(芯材)包覆形成直徑為幾微米到上千微米微小顆粒的技術(shù)，在食品、化工等領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用。微膠囊化油脂是以油脂作為芯材，選擇合適的壁材，通過微膠囊化技術(shù)制成的一種新型固體油脂產(chǎn)品。微膠囊化油脂不僅可以保持油脂的固有功能和特性，還能彌補(bǔ)一些不足，并賦予其諸多新的優(yōu)良特性。如，微膠囊化能夠強(qiáng)化對(duì)油脂及其它易氧化成分的保護(hù)，增強(qiáng)其穩(wěn)定性，從而防止或延緩產(chǎn)品劣變的發(fā)生；油脂微膠囊化后，其溶解性、乳化分散能力都明顯增強(qiáng)，且由液態(tài)轉(zhuǎn)化為較穩(wěn)定的固態(tài)形式，除了便于加工、貯藏和運(yùn)輸外，微膠囊化油脂的出現(xiàn)，還促成了許多方便食品的開發(fā)；微膠囊技術(shù)還可以掩蓋某些油脂(如魚油)所帶有的不良?xì)馕?改善產(chǎn)品品質(zhì)，擴(kuò)大其適用范圍。壁材選擇對(duì)微膠囊化油脂的制備至關(guān)重要，我們綜述了近年來相關(guān)的研究成果，以期為微膠囊化油脂的生產(chǎn)及在食品、飼料工業(yè)中的應(yīng)用提供參考。

1 微膠囊化油脂的壁材

在微膠囊技術(shù)中，壁材的特性是影響微膠囊特性的重要因素，選擇合適的壁材是微膠囊化工藝成功的關(guān)鍵。微膠囊的壁材一般要求具有良好的成膜性和流動(dòng)性，且不能與芯材發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；還要價(jià)格合適，且容易制備。恰當(dāng)?shù)谋诓?，可以使粒子包埋效果更好，常用于油脂微膠囊化的壁材主要有以下幾種。

1.1 碳水化合物類

碳水化合物，包括淀粉/變性淀粉、麥芽糊精、小分子糖、殼聚糖等常被用作微膠囊壁材，它們的共同點(diǎn)是在高固體含量時(shí)仍表現(xiàn)較低黏度，且具有很好的溶解性。辛烯基琥珀酸淀粉酯(n-octenylsuccinate derivatised starch，簡(jiǎn)稱n-OSA淀粉)是微膠囊化過程中使用最廣泛的變性淀粉，它是在淀粉鏈的基礎(chǔ)上,引入了辛烯基作為疏水側(cè)鏈，從而具有了親水、親油特性。n-OSA 淀粉乳化性和成膜性能較好，其溶液黏度低，易干燥，不易吸潮[2]。

噴霧干燥法是食品工業(yè)中最常用的微膠囊化技術(shù)之一。以噴霧干燥技術(shù)制備微膠囊產(chǎn)品時(shí)，低黏度的n-OSA淀粉可以使料液獲得較高的固形物含量，且可以防止過多的空氣混入微膠囊產(chǎn)品[3]。Drusch 等利用取代度相同但黏度不同的2種n-OSA淀粉包埋魚油，研究表明，黏度的增加會(huì)造成乳液粒滴的重聚，從而使大油滴在體系中的比例增加，造成乳液穩(wěn)定性不佳，因此，低黏度淀粉較中黏度淀粉具有更好的包埋特性[4]。

薛軍等以蠟質(zhì)玉米淀粉為原料，通過乙酸酐乙酰化和辛烯基琥珀酸酐酯化雙重酯化，獲得乙?；料┗晁岬矸埘?，將其作為乳化劑應(yīng)用于油脂微膠囊化中，制備出包埋率達(dá)95.71%的粉末油脂產(chǎn)品[5]。

朱衛(wèi)紅等用n-OSA淀粉HI-CAP100和N-LOK為壁材，薄荷油為芯材，通過噴霧干燥法制備微膠囊化薄荷油。結(jié)果表明，HI-CAP100是制備微膠囊化薄荷油產(chǎn)品的理想壁材，較N-LOK 具有更強(qiáng)的乳化能力，以HI-CAP100為壁材制備的乳液具有更好的乳化穩(wěn)定性和貯藏穩(wěn)定性，當(dāng)薄荷油載量為40%時(shí)，微膠囊化效率仍可達(dá)到95.4%[6]。

除淀粉外，大多碳水化合物類壁材的界面特性難以獲得較高的微膠囊化效率，單獨(dú)使用不能有效地包埋住油脂，因此它們通常與蛋白、膠體等復(fù)配使用，以提高微膠囊膜的致密性[7]。王蕓芳等將麥芽糊精分別與乳清粉、變性淀粉、阿拉伯膠、乳糖以4∶1的比例復(fù)配作為壁材，通過乳液及粉末油脂分析考察混合壁材的特性，結(jié)果表明，麥芽糊精與乳清粉復(fù)配制得的乳液穩(wěn)定性較好，油脂氧化穩(wěn)定性最佳[8]。

Shamaei等比較了不同配方的乳液黏度與穩(wěn)定性，并通過辛烯基琥珀酸淀粉鈉、麥芽糊精作為復(fù)合壁材對(duì)辣椒籽油進(jìn)行包埋。所制備的微膠囊含油量為30%，復(fù)合壁材濃度為10%，所采用的噴霧干燥工藝入口空氣溫度為160±2℃，出口空氣溫度為80±2℃。掃描電鏡顯示多面體微膠囊的粒徑為3～20 μm，微膠囊化效率為94.35%，產(chǎn)品具有較好的流動(dòng)性和均勻性[9]。Sanchez-Reinoso等以麥芽糊精、Hi-Cap 100作為壁材，通過噴霧干燥技術(shù)考察各工藝參數(shù)的影響。實(shí)驗(yàn)分別采用質(zhì)量比3∶1和2∶1(壁材∶芯材)的料液，在150、180、210℃下進(jìn)行干燥，評(píng)價(jià)指標(biāo)包括微膠囊得率、濕度、水分活度、堆密度、復(fù)水性、顏色等。結(jié)果表明，微膠囊的得率在32.65%～58.77%，Hi-Cap100作為壁材時(shí)具有較高的得率；粉末濕度為1.05%～4.00%，且水分活度較低，控制在0.052～0.269，比較適宜在食品工業(yè)中應(yīng)用。通過Hi-Cap100制備的微膠囊顆粒呈半球形，表面光滑，少有變形，能更好的保留可可香氣(22.6%～32.5%)；相反，麥芽糊精制備的微膠囊顆粒表面十分不規(guī)則(褶皺、收縮或凹痕)，可可香氣的保留度也較低(12.1%～19.2%)。但是，感官評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的麥芽糊精制備的微膠囊于牛奶中時(shí)，其與巧克力飲料具有最接近的感官特性[10]。因此，對(duì)于壁材的選用，還要視應(yīng)用領(lǐng)域而定。

1.2 蛋白質(zhì)類

在食用油脂微膠囊領(lǐng)域，蛋白質(zhì)因良好的功能特性而被廣泛應(yīng)用，它可以促進(jìn)乳狀液的形成，并通過減少界面張力及在油滴周圍形成保護(hù)膜而達(dá)到穩(wěn)定乳液的效果[11]。常用的蛋白質(zhì)壁材包括動(dòng)物來源的乳清蛋白、酪蛋白、明膠等，及植物來源的大豆蛋白、玉米蛋白等。

乳清蛋白是干酪生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品，經(jīng)濃縮精制而得的一類蛋白質(zhì)，主要分為乳清濃縮蛋白(WPC)和乳清分離蛋白(WPI)兩大類。乳清蛋白的來源會(huì)顯著影響脂肪球的大小及隨后發(fā)生的聚合現(xiàn)象，相比較于WPC，WPI 更適合作為壁材用于微膠囊的制備[12]。李佳寧等以乳清蛋白和麥芽糊精為壁材，通過噴霧干燥法制備微膠囊化黑芝麻油。結(jié)果表明，乳清蛋白與麥芽糊精配比為7∶4，添加1.5%吐溫80為乳化劑，壁材與芯材質(zhì)量比為3∶2時(shí)，獲得了較好的微膠囊化產(chǎn)率和包埋效率[13]。魏巍等以乳清蛋白和麥芽糊精為壁材，將1，3-二油酸-2-棕櫚酸結(jié)構(gòu)油脂微膠囊化后添加到嬰兒液態(tài)奶中，研究結(jié)果表明，乳清蛋白與麥芽糊精配比為2∶1，芯材與壁材比例為1∶2時(shí)，可達(dá)到最佳微膠囊化效率，經(jīng)過過氧化值測(cè)定，微膠囊化結(jié)構(gòu)油脂的氧化穩(wěn)定性也得到了顯著的提高[14]。

明膠來源于動(dòng)物結(jié)締或表皮組織中的膠原蛋白，具有良好的乳化性、成膜性、水溶性，且來源廣，價(jià)格低，符合微膠囊壁材對(duì)材質(zhì)的要求。趙虹橋等以明膠、β-環(huán)糊精作為壁材，采用噴霧干燥法制備微膠囊化枳棋籽油。研究表明，明膠與β-環(huán)糊精配比為1∶6，芯材與壁材比例為1∶3.5時(shí)，微膠囊化效率最佳，制得的微膠囊產(chǎn)品顆粒呈球形，表面平整光滑、層次清晰，大小分布均勻，包埋效果好[15]。

1.3 膠體

親水膠體通常是指能溶解于水，并在一定條件下能夠充分水化形成黏稠、滑膩或膠凍溶液的大分子物質(zhì)，在食品、醫(yī)藥、化工及其他許多領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。按照來源不同，親水膠體可分為植物分泌物，如阿拉伯膠、果膠等；海藻提取物，如卡拉膠、海藻酸鹽等；微生物發(fā)酵、代謝產(chǎn)物，如黃原膠、結(jié)冷膠等。在各種單體膠體在微膠囊領(lǐng)域的應(yīng)用基礎(chǔ)上，許多研究人員也致力于膠體之間或膠體與其他壁材的復(fù)配，以彌補(bǔ)膠體單獨(dú)使用時(shí)性能的不足[16]。

Frascareli等以阿拉伯膠為壁材，采用中心復(fù)合旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)，考察噴霧干燥工藝，如總固體含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%～30%)、油脂濃度(占總固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%～30%)、進(jìn)風(fēng)溫度(150～190℃)等，對(duì)于咖啡油微膠囊化的影響，評(píng)價(jià)指標(biāo)包括包埋效率、油脂保存率、水分含量、粉末吸濕性等。結(jié)果表明，油脂濃度和進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)于包埋效率和油脂保存率都有負(fù)面影響，而總固體含量與乳液黏度和粒徑相關(guān)，會(huì)促進(jìn)包埋結(jié)果。在優(yōu)化的工藝條件下(總固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%、油脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%、進(jìn)風(fēng)溫度170℃)制備的微膠囊顆粒在25℃的貯藏條件下較為穩(wěn)定；在60℃的高溫下，未被包埋油脂的氧化程度更高，這也證實(shí)了微膠囊產(chǎn)品對(duì)于油脂的保護(hù)作用[17]。阿拉伯膠雖然是使用最廣泛的微膠囊壁材,但其性能很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化，不同的植物品種、地理及氣候差異、采收后處理等都會(huì)造成其理化指標(biāo)的改變。性能的不穩(wěn)定及昂貴的價(jià)格都在一定程度上限制了阿拉伯膠的應(yīng)用。因此,尋找與阿拉伯膠具有相同包埋效率的廉價(jià)壁材已成為許多研究者關(guān)注的問題。

果膠是從植物細(xì)胞壁中提取的天然多糖類高分子化合物。根據(jù)果膠分子中酯化的半乳糖醛酸基的比例可將果膠分為高甲氧基果膠和低甲氧基果膠。直接利用果膠作為壁材的報(bào)道還不是很多，Drusch等研究了以糖用甜菜果膠與葡萄糖漿作為復(fù)合壁材包埋魚油，并認(rèn)定甜菜果膠可以作為一種新型壁材，用于親脂性成分的包埋，以替代傳統(tǒng)的牛奶蛋白、阿拉伯膠等壁材[18]。

1.4 復(fù)合壁材

復(fù)合壁材是指兩種或兩種以上的壁材按照一定比例配成的一種新壁材，與單一壁材相比，復(fù)合壁材可以滿足功能互補(bǔ)或增強(qiáng)，提高微膠囊產(chǎn)品品質(zhì)，可以減少某些價(jià)格昂貴壁材的添加量，節(jié)約產(chǎn)品成本。

Luna-Guevara等通過噴霧干燥法分別制得核桃油、花生油、山核桃油微膠囊粉末，乳液中油脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1%和3%，壁材由阿拉伯膠(3.1%)、麥芽糊精(4.7%)、明膠(2.2%)組成。粉末在室溫下貯藏28 d，貯藏過程中，各類粉末油脂過氧化值從0.495 mmol/kg增加到1.420～1.485 mmol/kg；低載油量的粉末(1%)具有較低的水分活度；微膠囊粉末的抗氧化活性低于新鮮的油脂，然而高載油量粉末的抗氧化活性略高于低載油量粉末，貯藏過程中其抗氧化能力從21.3%增加至33.3%。高載油量粉末也具有更大的顆粒尺寸[19]。

Fernandes等研究了以阿拉伯膠、麥芽糊精、菊粉作為混合壁材對(duì)姜精油進(jìn)行噴霧干燥包埋的影響。研究表明，利用超聲波技術(shù)對(duì)噴霧干燥料液進(jìn)行處理所得到的乳液更加穩(wěn)定，具有更小的粒徑(≤2.03 μm±0.01 μm)。使用麥芽糊精或菊粉與阿拉伯膠的混合物可以改善微膠囊粉末的潤(rùn)濕性(245 s±21 s)。以麥芽糊精部分取代阿拉伯膠會(huì)使包埋率明顯提高(93.0%±0.8%)。阿拉伯膠(15.44 μm±0.13 μm)或阿拉伯膠與麥芽糊精(15.83 μm±0.14 μm)混合作為壁材的微膠囊具有更大的粒徑。以菊粉或麥芽糊精與阿拉伯膠的混合物作為壁材制備的微膠囊顆粒，其物理、化學(xué)性質(zhì)會(huì)大幅度改變。結(jié)果表明，以阿拉伯膠和麥芽糊精作為壁材制備的微膠囊粉末具有更好的潤(rùn)濕性、吸濕性和包埋效率[20]。

Chang等通過噴霧干燥技術(shù)以扁豆分離蛋白和麥芽糊精混合/或不混合卵磷脂和/或海藻酸鈉作為壁材包埋芥花油。最初，以油脂含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%～30%)，蛋白質(zhì)(質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%～8%)，麥芽糊精(質(zhì)量分?jǐn)?shù)9.5%～18%)做預(yù)實(shí)驗(yàn)，考察乳液及微膠囊的穩(wěn)定性、粒徑、黏度、表面含油量及包埋率。結(jié)果發(fā)現(xiàn)油脂20%、蛋白質(zhì)2%、麥芽糊精18%的微膠囊具有較高的包埋效率。以此進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)，研究表明，以扁豆蛋白-麥芽糊精-海藻酸鈉作為混合壁材，表現(xiàn)出了最好的包埋效率(88%)，相比較于扁豆蛋白-麥芽糊精作為壁材的微膠囊具有更好的氧化穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)[21]。

2 微膠囊化油脂在食品工業(yè)中的應(yīng)用

微膠囊化油脂可廣泛地應(yīng)用在食品加工業(yè)，如咖啡伴侶、中西糕點(diǎn)、方便面、飲料、糖果等領(lǐng)域，是企業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品，提升產(chǎn)品品質(zhì)的好原料[22]。

2.1 烘焙食品

微膠囊化油脂在烘焙食品中的應(yīng)用比較廣泛。在面包、糕點(diǎn)的生產(chǎn)過程中，通常需要添加全脂奶粉，以改善烘焙制品的結(jié)構(gòu)特性，加強(qiáng)面筋強(qiáng)度，延緩淀粉老化，并賦予產(chǎn)品特有的風(fēng)味。目前，大多數(shù)廠家通過添加植物油或植物蛋白來替代奶粉，而微膠囊化油脂的主要成分也是植物油和植物蛋白，從產(chǎn)品功能特性和配料來看，粉末油脂完全可以替代奶粉，并起到提高產(chǎn)品貨架期，簡(jiǎn)化生產(chǎn)過程及節(jié)約成本的作用[23]。汪磊等通過面粉粉質(zhì)試驗(yàn)、蛋糕感官評(píng)定和質(zhì)構(gòu)分析，初步得出蛋糕預(yù)混粉微膠囊化油脂最適添加量為5%左右[24]。徐梁等通過添加3%的起酥油和微膠囊化粉末油脂進(jìn)行面包對(duì)照試驗(yàn)，結(jié)果表明，粉末油脂能夠很好地分散在面團(tuán)中，不但減少了油脂用量，且能夠制備出感官、質(zhì)構(gòu)俱佳的面包，還因?yàn)轭A(yù)混粉中的油脂被包埋，而減少了油脂的氧化[25]。

2.2 液態(tài)奶

魏巍等將微膠囊化結(jié)構(gòu)油脂添加到嬰兒液態(tài)奶中，研究結(jié)構(gòu)油脂微膠囊的溶解性、流動(dòng)性、熱穩(wěn)定性以及添加結(jié)構(gòu)油脂微膠囊后嬰兒液態(tài)奶的感官特性、抗氧化性和貯藏穩(wěn)定性。結(jié)果表明，添加微膠囊化結(jié)構(gòu)油脂的嬰兒液態(tài)奶與添加結(jié)構(gòu)油脂的嬰兒液態(tài)奶相比，氧化穩(wěn)定性明顯提高，貨架期也得以延長(zhǎng)。此外，添加結(jié)構(gòu)油脂的嬰兒液態(tài)奶的離心沉淀率比添加微膠囊化結(jié)構(gòu)油脂的嬰兒液態(tài)奶的離心沉淀率高33.27%，從而證實(shí)添加微膠囊化結(jié)構(gòu)油脂嬰兒液態(tài)奶的穩(wěn)定性得到明顯提高[26]。

2.3 其他

微膠囊化油脂在固體飲料中的應(yīng)用是十分廣泛的，植脂末是一種最早開始使用的微膠囊化油脂。在咖啡、奶茶等產(chǎn)品中，植脂末的使用增強(qiáng)了這些固體飲料的風(fēng)味，并且可以獲得沖調(diào)后爽滑的口感，使其在口感及風(fēng)味上均得到了很好的體現(xiàn)。

微膠囊化油脂在冰淇淋預(yù)拌粉中的添加能提高冰淇淋的抗融性和膨化率，與奶粉起到協(xié)同增效作用，使冰淇淋奶質(zhì)感更飽滿、更綿長(zhǎng)，進(jìn)一步提高產(chǎn)品品質(zhì)，并有效降低成本。熊文珂等將粉末油脂用于制作冰淇淋，在保證蛋白質(zhì)含量的前提下用粉末油脂代替部分奶粉，增加了產(chǎn)品的細(xì)膩度和白度，使其更具奶質(zhì)感，品質(zhì)得到提高[27]。

3 微膠囊化油脂的現(xiàn)狀與展望

我國(guó)對(duì)于微膠囊化油脂技術(shù)的研究已取得了較大的進(jìn)展,該技術(shù)在許多行業(yè)已經(jīng)走向工業(yè)化生產(chǎn)。但由于生產(chǎn)工藝繁瑣,產(chǎn)品價(jià)格相對(duì)較高，也在一定程度上限制了該技術(shù)的推廣應(yīng)用。因此，我國(guó)還需加強(qiáng)相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究,特別是開發(fā)性能優(yōu)良且價(jià)格低廉的新型壁材，深入了解芯材的緩釋機(jī)理,改善微膠囊產(chǎn)品的品質(zhì),以滿足不同的市場(chǎng)需求，也將會(huì)為其發(fā)展帶來新的契機(jī)。

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(責(zé)任編輯：梅竹)

Wallmaterialofmicro-encapsulatedfatanditsapplicationprogress

YANG Jia，ZHANG Jun-hui，XIE Tian，QI Sheng-min，HUI Ju

(Nutrition & Health Research Institute,COFCO Corporation,Beijing Key Laboratory of Nutrition & Health and Food Safety,Beijing 102209,China)

Micro-encapsulated oil is a new kind of solid oil product,which is composed of the core material of oil,and the suitable wall material.Micro-encapsulation technology was introduced briefly,the characteristics of material used for capsule wall were discussed,and main application of oil micro-encapsulation in the food industry were summarized.

oil;microencapsulation;wall material;food

TS210

：A

：1003-6202(2017)09-0033-05

2017-05-16；

2017-07-19

楊 佳(1985-)，女，工程師，主要研究方向?yàn)榧Z油食品。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.09.010