李季楠 吳 艷 胡 浩 吳雪嬌

(上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海 200240)

食品中常見的功能活性成分一般穩(wěn)定性、水溶性和生物利用度較差，易受環(huán)境因素和胃腸道消化的影響，在應(yīng)用時(shí)面臨著保持活性、增加穩(wěn)定性、改善溶解性、提高分散性和生物利用度等問題。常用的解決方法是構(gòu)建一種載運(yùn)體系，如微膠囊、水凝膠、乳液和脂質(zhì)體等[1]，減少外界因素的影響。將納米技術(shù)應(yīng)用于食品工業(yè)能夠豐富產(chǎn)品種類，改善感官性狀和加工性能，為食品領(lǐng)域的生產(chǎn)加工和新產(chǎn)品開發(fā)提供方向[2]，在功能因子載運(yùn)方面，出現(xiàn)了納米乳液、納米凝膠、納米微膠囊、納米脂質(zhì)體、納米晶體、脂質(zhì)納米粒等方式[3]。

納米乳液多指平均粒徑為50～200 nm的乳液體系，部分文獻(xiàn)定義平均粒徑為50～500 nm[4]181-182，一般由油相、水相和乳化劑組成，某些情況下還需要加入助乳化劑、增稠劑和抗氧化劑等調(diào)節(jié)乳液的穩(wěn)定性[5]。食品工業(yè)常見的納米乳液為水包油型，能夠改善多種脂溶性活性成分在水相食品中的溶解性和分散性。

納米乳液的優(yōu)勢(shì)包括：① 粒徑小具有較高的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性，失穩(wěn)速率較慢；② 乳滴粒徑小于入射光波長(zhǎng)，散射光較弱，在合適的粒徑及油水相組成時(shí)，能夠獲得具有一定光學(xué)透性的產(chǎn)品；③ 乳化后界面面積增大，利于消化液作用，改善功能活性成分的生物利用度[3]。

常見的生物大分子(蛋白質(zhì)、多糖等)具有一定的乳化活性可用作乳化劑制備納米乳液，利用可食性成分制備納米乳液能增加消費(fèi)者的接受性；此外，現(xiàn)已有較多利用納米乳液包埋維生素以及功能性油脂等成分的研究[5]，納米乳液在食品工業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景。本文主要對(duì)近年來食品納米乳液載運(yùn)體系的組成、構(gòu)建和應(yīng)用概況進(jìn)行了綜述。

1 油相組成

納米乳液的油相可以是單純的芯材或功能活性成分的油溶液。納米乳液包埋較多的功能活性成分時(shí)油相的添加量能夠保持在較低水平，滿足消費(fèi)者限制脂肪攝入的需要。

1.1 油相選擇

某些功能活性成分如類胡蘿卜素是長(zhǎng)鏈?zhǔn)杷肿樱跇?gòu)建納米乳液體系時(shí)需要先溶解在油或其他基質(zhì)中。常用的油相有中鏈甘油三酯(MCT)和長(zhǎng)鏈甘油三酯(LCT)，以及風(fēng)味油和香精油等[5]，不同油相的分子量、極性、黏度、密度、脂肪酸鏈長(zhǎng)和水溶性等性質(zhì)，均會(huì)影響乳液的粒徑、穩(wěn)定性和芯材的消化特性及生物利用度。

1.1.1 油相理化性質(zhì)

(1) 溶解能力：功能活性成分在油相中的溶解度限制了乳液體系的芯材載量，且可影響生物利用度[6]，故選擇油相時(shí)首先要考慮芯材的溶解性，溶解性大小與功能活性成分和脂肪酸鏈的相互作用有關(guān)，Ma等[7]分別以MCT、菜籽油、亞麻籽油為油相制備姜黃素乳液，其中姜黃素在MCT中溶解度最大，因?yàn)槊繂挝毁|(zhì)量MCT含有更多極性基團(tuán)，有助于分子間產(chǎn)生偶極—偶極相互作用增加姜黃素的溶解度。

(2) 油相黏度：一般油相黏度較水相大，黏度增大時(shí)一方面影響乳化劑分子在界面的遷移，另一方面油滴在均質(zhì)設(shè)備內(nèi)的變形時(shí)間隨分散相黏度的增大而增加，影響乳滴破碎的速率和有效性；Qian等[8]通過改變十八烷與玉米油的比例和甘油與水的比例分別調(diào)節(jié)油水相黏度，制備納米乳液，發(fā)現(xiàn)分散相黏度增大時(shí)，粒徑有所增加，且在油水相黏度比減小時(shí)能獲得更小的粒徑。一般MCT和香精油的黏度較小在選擇油相時(shí)可加以考慮。

(3) 界面特性：油相的界面特性影響乳化過程中油滴的分散和界面的流動(dòng)性，一般界面張力減小能獲得較小粒徑的乳液[9]，MCT的界面張力和黏度均小于長(zhǎng)鏈甘油三酯；Walker等[10]利用MCT和魚油分別做油相制備納米乳液，發(fā)現(xiàn)利用MCT做油相制得的乳滴粒徑較小，且增加MCT和魚油混合油相中MCT的比例，粒徑稍有減小。

(4) 水溶性：油相的相對(duì)水溶性會(huì)影響乳液的穩(wěn)定性，油相的溶解性相對(duì)較大時(shí)，如短鏈甘油三酯(SCT)或某些香精油，形成的小油滴擴(kuò)散速率較快易于進(jìn)入水相，發(fā)生奧氏熟化造成乳液失穩(wěn)[11]；Guerra-Rosas等[12]分析了果膠穩(wěn)定的香精油納米乳液的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)牛至油和百里香精油納米乳液在儲(chǔ)存期間發(fā)生奧氏熟化，粒徑增加到1 000 nm以上。一般同時(shí)添加低水溶性的油相如LCT能夠改善乳液抵抗奧氏熟化的穩(wěn)定性[13]。Sang等[14]以變性淀粉為乳化劑構(gòu)建甜橙油納米乳液，發(fā)現(xiàn)向油相中添加酯膠能夠抑制奧氏熟化，同時(shí)酯膠還可作為增重劑抑制乳液的重力分離，改善體系的物理穩(wěn)定性。

1.1.2 油相對(duì)消化特性的影響 油相分子量和溶解性能夠影響功能活性成分的消化，膠束化是脂溶性成分被吸收利用的前提，油脂被消化酶作用后形成游離脂肪酸，與膽汁鹽和磷脂共同形成混合膠束，不同油相形成膠束的能力存在差異。Qian等[15]分別以玉米油、MCT和甜橙油為油相制備β-胡蘿卜素納米乳液，分析油相類型對(duì)生物利用度的影響，其中甜橙油是非消化油脂，消化后僅形成少量膠束，故此時(shí)β-胡蘿卜素的生物利用度幾乎為零，玉米油中β-胡蘿卜素的生物利用度最高，因?yàn)長(zhǎng)CFA形成的膠束具有更大的疏水核心，能更好地增溶線性β-胡蘿卜素。Salviatrujillo等[16]分析油相中MCT與LCT比例對(duì)納米乳液中β-胡蘿卜素生物利用度的影響，發(fā)現(xiàn)增加油相中LCT的比例能提高β-胡蘿卜素的生物利用度；Ahmed等[17]分別以LCT、MCT、SCT為油相制備姜黃素納米乳液，發(fā)現(xiàn)消化后姜黃素的生物利用度大小為MCT>LCT>SCT，因?yàn)镾CFA難以形成膠束相，而MCFA和LCFA均能夠形成膠束增溶和轉(zhuǎn)運(yùn)姜黃素。

1.1.3 油相對(duì)化學(xué)穩(wěn)定性的影響 油相組成還能夠影響乳液的抗氧化穩(wěn)定性，如MCT主要由飽和的中鏈脂肪酸甘油三酯組成，故具有較小的促氧化活性，某些香精油含有豐富的烯萜類成分，能夠在一定程度上改善乳液的抗氧化穩(wěn)定性。Sharif等[18]比較了亞麻籽油和MCT為油相制備的納米乳液的氧化穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)MCT為油相制得的納米乳液氧化穩(wěn)定性較高。Walker等[10]以吐溫-80為乳化劑分析載油類型對(duì)魚油納米乳液穩(wěn)定性的影響，發(fā)現(xiàn)油相組成為80%魚油和20%檸檬精油或百里香精油時(shí)制得的乳液在42 d儲(chǔ)存期間粒徑?jīng)]有顯著變化，且其中抗氧化成分顯著改善了乳液的氧化穩(wěn)定性。

1.2 芯材

水包油納米乳液體系可載運(yùn)多種脂溶性成分[1]。食品工業(yè)中常見的功能活性成分如表1所示，在制備乳液時(shí)，需要考慮芯材的溶解性、極性、黏度、密度和表面張力等性質(zhì)。有文獻(xiàn)[19]表明油相中芯材的溶解量能夠改變油相黏度等性質(zhì)，影響乳化劑的界面行為和乳液穩(wěn)定性；Nash等[20]以大豆卵磷脂為乳化劑構(gòu)建香芹酚納米乳液，發(fā)現(xiàn)因香芹酚的高極性和低表面張力特性，較大芯材濃度可加速乳滴絮凝和奧氏熟化；Beicht等[21]構(gòu)建葉黃素多層乳液，發(fā)現(xiàn)增加油相中葉黃素濃度至20%以上，乳液粒徑容易增大，儲(chǔ)存7 d后發(fā)生乳析。此外乳液體系可同時(shí)包埋2種芯材，但芯材之間可能存在競(jìng)爭(zhēng)抑制，如Tyssandier等[22]發(fā)現(xiàn)乳液中葉黃素的存在可能抑制其中β-胡蘿卜素的消化吸收，β-胡蘿卜素極性較強(qiáng)多存在于油滴核心，而葉黃素則傾向存在于油滴表面故更易轉(zhuǎn)運(yùn)至膠束相。

2 水相組成

納米乳液的水相主要由乳化劑和助乳化劑組成，可添加流變調(diào)節(jié)劑、抗氧化劑、金屬離子螯合劑和防腐劑等成分改善產(chǎn)品品質(zhì)。乳化劑吸附在油水界面上降低表面張力，減少乳滴破碎所需能量，增加乳滴對(duì)絮凝合并的抵抗，維持乳液體系穩(wěn)定。

表1 芯材的種類

食品領(lǐng)域常用的乳化劑如表2所示，蛋白質(zhì)或多糖等生物大分子如乳清蛋白、酪蛋白酸鈉、阿拉伯膠等，分子結(jié)構(gòu)上具有親疏水片段，故具有優(yōu)良的乳化性，同時(shí)具有較高的安全性和生物相容性，已成功利用這類生物大分子構(gòu)建了納米乳液[38]；不同構(gòu)象、電荷特性和分子量的乳化劑穩(wěn)定乳液的機(jī)理不同，常見的機(jī)制有：① 生物大分子吸附在油水界面，依靠分子相互作用形成具有一定強(qiáng)度的層結(jié)構(gòu)，改善乳滴對(duì)破碎的抵抗能力；② 界面上的生物大分子可產(chǎn)生靜電斥力或空間位阻，減緩乳滴絮凝合并的趨勢(shì)；③ 生物大分子形成界面屏障，減少芯材與水相中促氧化成分的接觸；④ 某些乳化劑本身具有抗氧化或者螯合金屬離子的能力，能改善乳液體系的化學(xué)穩(wěn)定性。故選擇乳化劑時(shí)要充分考慮其在不同介質(zhì)條件下的溶解性、電荷密度、分子構(gòu)象、乳化活力以及包埋能力等。

表2 乳化劑的種類

2.1 蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)一般具有優(yōu)良的乳化活性，乳化過程中蛋白質(zhì)分子重新取向并在油水界面上吸附，形成界面層減緩乳滴的合并聚結(jié)，伸展的蛋白鏈和帶電氨基酸產(chǎn)生空間位阻和靜電斥力，改善乳液的儲(chǔ)存穩(wěn)定性；不同構(gòu)象、鏈長(zhǎng)和界面特性的蛋白質(zhì)可形成不同形態(tài)的界面層[48]。目前常用的有動(dòng)物蛋白和植物蛋白。

2.1.1 動(dòng)物蛋白質(zhì) 食品領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的動(dòng)物蛋白即牛奶蛋白，可溶形式的牛奶蛋白具有良好的乳化特性、較高營養(yǎng)價(jià)值和良好的感官品質(zhì)，常用的牛奶蛋白有：酪蛋白、乳清蛋白和乳鐵蛋白等。

(1) 酪蛋白酸鈉：酪蛋白酸鈉(SC)具有良好的水溶性和乳化性，在食品工業(yè)中常用作乳化劑。酪蛋白酸鈉能夠快速吸附在油水界面，產(chǎn)生空間位阻和靜電斥力[48]，且酪蛋白酸鈉中含有較多的抗氧化氨基酸(Tyr、Pro或Met)，故具有一定的抗氧化活性。Davidov-Pardo等[49]以酪蛋白酸鈉為乳化劑構(gòu)建了平均粒徑232 nm的葉黃素納米乳液，在熱處理和儲(chǔ)存期間均保持物理穩(wěn)定。Yerramilli等[50]以不同濃度的酪蛋白酸鈉為乳化劑構(gòu)建納米乳液，經(jīng)過6個(gè)月儲(chǔ)存粒徑均未顯著改變。此外酪蛋白在200～300 nm處對(duì)紫外有較明顯的吸收，故能夠減少紫外照射對(duì)芯材的影響；如Semo等[51]發(fā)現(xiàn)酪蛋白膠束能夠減少紫外照射誘導(dǎo)的維生素D2降解。

(2) 乳鐵蛋白：乳鐵蛋白是一種金屬螯合蛋白，具有優(yōu)良的乳化性和一定的抗菌、抗病毒及抗氧化活性。Pinheiro等[40]利用乳鐵蛋白，構(gòu)建了平均粒徑(149.3±4.9) nm 的姜黃素納米乳液；Mao 等[52]利用乳鐵蛋白成功構(gòu)建體積平均粒徑(d43)為208 nm的β-胡蘿卜素納米乳液，且該乳液體系在pH 2～9、0～300 mmol/L NaCl以及30～90 ℃熱處理?xiàng)l件下均保持穩(wěn)定，此外乳鐵蛋白能夠螯合Fe2+等過渡金屬離子，顯著減緩儲(chǔ)存過程中β-胡蘿卜素的降解。乳鐵蛋白穩(wěn)定的乳液在二價(jià)離子存在時(shí)比較穩(wěn)定，McCarthy等[53]比較了乳鐵蛋白和β-酪蛋白穩(wěn)定乳液對(duì)CaCl2的敏感性，發(fā)現(xiàn)30 mmol/L CaCl2加入會(huì)顯著減小β-酪蛋白穩(wěn)定乳液的電位值，導(dǎo)致乳滴絮凝，但未對(duì)乳鐵蛋白穩(wěn)定乳液的電位和粒徑造成顯著影響，且將β-酪蛋白和乳鐵蛋白共同乳化制備納米乳液，能減少Ca2+加入導(dǎo)致的β-酪蛋白聚集。

(3) 乳清蛋白：乳清蛋白主要由β-乳球蛋白組成，因其球形構(gòu)象，吸附速率較小，且球蛋白吸附在油水界面上會(huì)部分展開，暴露出非極性基團(tuán)和巰基，可通過疏水相互作用或二硫鍵的形成促進(jìn)乳滴絮凝。Pool等[37]以1%β-乳球蛋白為乳化劑，MCT為油相，高壓均質(zhì)制備平均粒徑<200 nm的槲皮素納米乳液，乳液具有一定的物理穩(wěn)定性，同時(shí)槲皮素的生物利用度也有所提高。此外乳清蛋白具有抗氧化活性，Elias等[54]研究表明連續(xù)相中的β-乳球蛋白能減緩O/W乳液體系的氧化，且蛋白經(jīng)水解后抗氧化活性有所提高。Cheng等[55]分別以β-乳球蛋白和吐溫-20為乳化劑構(gòu)建了β-胡蘿卜素納米乳液，發(fā)現(xiàn)β-乳球蛋白能改善β-胡蘿卜素的化學(xué)穩(wěn)定性。

對(duì)某些蛋白質(zhì)進(jìn)行高壓處理、熱處理或部分水解，能夠改善其構(gòu)象、界面特性和吸附速率，部分水解形成短肽或使肽鏈展開從而更易吸附于界面上，并提高溶解性增加吸附量形成更厚的界面層；或暴露出更多抗氧化氨基酸增加乳液的抗氧化特性[56]。

2.1.2 植物蛋白 日前，關(guān)于植物蛋白特別是豆類蛋白的應(yīng)用逐漸增多，如大豆、豌豆和扁豆等，是很有潛力的動(dòng)物蛋白替代物；Ho等[24]利用豌豆蛋白構(gòu)建了表面積平均粒徑(d3,2)在0.13～0.29 nm的納米乳液體系，且在14 d儲(chǔ)存期間粒徑?jīng)]有顯著變化；Benjamin等[42]比較了豆類蛋白(大豆、豌豆和羽扇豆)與牛奶蛋白的乳化特性，發(fā)現(xiàn)利用豆類蛋白得到的乳液粒徑與β-乳球蛋白相似，d3,2<0.4 μm且在50 d 儲(chǔ)存期間保持穩(wěn)定。

相比較于動(dòng)物蛋白，植物蛋白尺寸較大，且多呈球形，疏水基團(tuán)埋在分子結(jié)構(gòu)內(nèi)部，一般需要改性展開蛋白結(jié)構(gòu)改善乳化特性。Primozic等[57]利用高壓均質(zhì)對(duì)扁豆分離蛋白物理改性并構(gòu)建納米乳液，發(fā)現(xiàn)高壓均質(zhì)顯著減小了蛋白粒子的尺寸和表面疏水性，且以改性蛋白制備的乳液粒徑<0.2 μm，物理穩(wěn)定性有所改善，但長(zhǎng)期儲(chǔ)存后仍存在蛋白和油滴聚結(jié)。Yerramilli等[58]利用豌豆蛋白(PPI)部分取代酪蛋白酸鈉制備納米乳液，發(fā)現(xiàn)兩者1∶1混合乳化改善了納米乳液的穩(wěn)定性，均質(zhì)過程中酪蛋白酸鈉與豌豆蛋白亞單位通過疏水相互作用形成SC-PPI，避免了酪蛋白酸鈉制備的納米乳液儲(chǔ)存期間發(fā)生耗盡絮凝，同時(shí)SC-PPI的形成改善了豌豆蛋白的溶解性，減少豌豆蛋白聚結(jié)導(dǎo)致的失穩(wěn)。

2.2 其他

2.2.1 皂苷 皂苷是一種植物次級(jí)代謝產(chǎn)物，具有一定的乳化性，在較少用量時(shí)可穩(wěn)定納米乳液，且受環(huán)境因素影響較??；Yang等[46]利用皂樹皂苷(Q-Naturale)作乳化劑，經(jīng)高壓微射流，成功制備了平均粒徑<200 nm的納米乳液，該乳液在5 ℃儲(chǔ)存1個(gè)月后粒徑?jīng)]有顯著變化，且在熱處理 (30～90 ℃)、鹽離子濃度(≤300 mmol/L NaCl)和pH 3～8等條件下均保持一定的穩(wěn)定性。

2.2.2 多糖 某些多糖如阿拉伯膠、印度樹膠等攜帶少部分疏水蛋白基團(tuán)，故具有一定的乳化活性，多糖在應(yīng)用時(shí)一般受環(huán)境因素影響較小，但所得乳滴粒徑較大；Shamsara等[59]以杏膠—蘋果膠混合作乳化劑制備葵花籽油納米乳液，在杏膠和蘋果膠質(zhì)量比為21∶4時(shí)制得乳液平均粒徑在600～700 nm，儲(chǔ)存10 d后粒徑和電位變化較小，具有抵抗乳析的穩(wěn)定性。

2.2.3 共軛反應(yīng)產(chǎn)物 蛋白和多糖的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物作乳化劑，蛋白部分可快速吸附于油滴表面，多糖部分則能夠提供空間位阻防止乳滴聚結(jié)，Gumus等[60]以酪蛋白酸鈉—葡聚糖的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)高壓均質(zhì)構(gòu)建葉黃素納米乳液，與酪蛋白酸鈉穩(wěn)定乳液相比，該乳液在不同pH下均保持穩(wěn)定，且生物利用度無顯著差異。Regan等[61]以酪蛋白酸鈉—麥芽糊精的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物構(gòu)建乳液體系，改善了其儲(chǔ)存、熱處理和凍融穩(wěn)定性。此外，Gu等[62]以兒茶素—蛋清蛋白共軛產(chǎn)物作乳化劑構(gòu)建納米乳液載運(yùn)β-胡蘿卜素，與蛋清蛋白穩(wěn)定乳液相比，因該共軛物可產(chǎn)生較強(qiáng)的空間位阻，且具有更強(qiáng)的抗氧化活力，故乳液的理化穩(wěn)定性得到顯著改善。

乳化過程中向油水相同時(shí)加入乳化劑能夠更有效地降低表面張力；Guan等[63]向油相中添加磷脂，水相中添加乳清分離蛋白作乳化劑共同乳化構(gòu)建納米乳液，經(jīng)12 000 r/min 高速剪切得粒徑<200 nm的穩(wěn)定乳液，而未添加磷脂的乳液平均粒徑>700 nm。Xue等[45]利用卵磷脂和酪蛋白酸鈉共同乳化，經(jīng)高速剪切制得粒徑<100 nm透明度較高的百里香精油納米乳液，且酪蛋白酸鈉和卵磷脂共同吸附在界面上，2種成分組成的界面提供更有效的靜電斥力和空間位阻，改善乳液抵抗絮凝、聚結(jié)和奧氏熟化的穩(wěn)定性。

3 構(gòu)建方法

常見的納米乳液制備方法有高能乳化和低能乳化2種。

(1) 高能乳化法依靠設(shè)備產(chǎn)生高速剪切、撞擊等破壞力，打破油水相界面，在短時(shí)間內(nèi)使得大液滴分散破碎和細(xì)微化，界面面積增加同時(shí)乳化劑及時(shí)吸附到新形成的界面上穩(wěn)定乳液。一般首先制備粗乳液，再進(jìn)一步乳化破碎得到納米乳液，在乳液黏度較大時(shí)高能乳化方法的應(yīng)用受到一定的限制，且成本較高[64]。

常見的高能乳化法包括：高壓均質(zhì)、高壓微射流、超聲乳化、膜乳化和微通道乳化等。高壓均質(zhì)和微射流均質(zhì)是利用特定設(shè)備產(chǎn)生剪切、撞擊、空化、湍流和渦旋等作用，使液滴高度破碎[65]，是制備納米乳液常用的方法。因設(shè)備構(gòu)造不同，微射流均質(zhì)不需多次通過均質(zhì)設(shè)備，節(jié)省時(shí)間和成本，快速連續(xù)的制備納米乳液；而高壓均質(zhì)效率較低，產(chǎn)生的機(jī)械能多以熱的形式耗散，故需要循環(huán)多次才能改善粒徑分布[64]，且在粒徑減小后乳滴變形破碎需要克服更大的Laplace壓力，粒徑難以進(jìn)一步減小，而高壓均質(zhì)結(jié)合溶劑蒸發(fā)能夠制得粒徑更小、透明度較高的納米乳液[66]。超聲乳化是利用超聲波產(chǎn)生強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)和空化作用打破油水相界面，可實(shí)現(xiàn)分子級(jí)的混合，所得乳液的粒徑更小，粒徑分布更均一，通常需要超聲探頭，故一般適合實(shí)驗(yàn)室內(nèi)少量樣品的制備[67]。

膜乳化原理是連續(xù)相在膜表面流動(dòng)，分散相或粗乳液在壓力作用下經(jīng)過微孔膜膜孔，在界面張力或剪切力作用下,分散相脫落后被流動(dòng)連續(xù)相收集，O/W乳液的制備一般需要親水膜，設(shè)計(jì)不同的構(gòu)造，控制兩相的流動(dòng)行為和膜的振動(dòng)，如增加旋轉(zhuǎn)或錯(cuò)流施加額外的離心力或體系擾動(dòng)，使得液滴更易從膜上脫離，得到較小粒徑的乳滴[68]；膜乳化一般受到膜性質(zhì)(孔徑、材料和顯微形態(tài)等)、膜類型(管式膜、平板膜等)、乳化劑類型、兩相黏度、跨膜壓力和連續(xù)相流速等因素的影響[69]。該法操作簡(jiǎn)單，能耗較低，表面活性劑用量少，液滴粒徑均勻可控，能夠在較低的剪切作用下得到乳液產(chǎn)品，適合多種類型乳液的制備。微通道乳化與膜乳化類似，是將分散相在壓力作用下進(jìn)入硅板或玻璃板間的陣列式微通道，從而獲得尺度均勻的乳滴[69]。

(2) 低能乳化方法依賴體系內(nèi)部化學(xué)能驅(qū)動(dòng)乳液形成，根據(jù)乳化劑分子的自發(fā)曲率是否發(fā)生變化可分為自乳化和相轉(zhuǎn)變?nèi)榛?相轉(zhuǎn)變溫度法、相轉(zhuǎn)變組成法和相轉(zhuǎn)變點(diǎn)法)[70]，自乳化法是在不斷攪拌下將油相(其中溶解有乳化劑)慢速加入到水相中，依靠乳化劑分子或溶劑分子從油相快速擴(kuò)散至連續(xù)相，使得界面面積和界面擾動(dòng)增加，形成微小乳滴，未涉及表面活性劑自發(fā)曲率的變化。相轉(zhuǎn)變?nèi)榛怯捎隗w系溫度(加熱或冷卻)或體系組成(離子強(qiáng)度、pH或油水相體積比)變化使得非離子表面活性劑的自發(fā)曲率和溶解性發(fā)生變化，從而自發(fā)形成納米乳液[70]。低能乳化能夠更有效地形成粒徑較小的乳滴，對(duì)設(shè)備和能量要求較小，僅需要可控的混合，但所需表面活性劑的量較大，可能帶來安全性和異味問題，且可用的油相和表面活性劑類型有限[71]，多為低黏度的油相和小分子表面活性劑，此外因低能乳化是在體系內(nèi)部熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行的，易受外界溫度、壓力、濃度和攪拌等熱力學(xué)參數(shù)的影響，多用于醫(yī)藥領(lǐng)域制備微乳載運(yùn)藥物，目前食品納米乳液的制備方法以高能法為主。

4 理化性質(zhì)評(píng)價(jià)

(1) 納米乳液的常見理化性質(zhì)：粒徑分布、顯微結(jié)構(gòu)，感官性狀(外觀、色澤、黏度等)、理化穩(wěn)定性，消化特性、流變特性、安全性以及界面張力等。

(2) 粒徑和粒徑分布：乳液的粒徑多以平均粒徑和多分散指數(shù)(PDI)表示，一般PDI<0.2則認(rèn)為粒徑分布較窄，乳滴粒徑影響納米乳液的穩(wěn)定性、外觀及消化特性，納米乳液粒徑的分析常用靜態(tài)光散射(SLS)和動(dòng)態(tài)光散射(DLS)2種方法，依據(jù)某固定角度或多個(gè)分散角度下，乳滴對(duì)激光束的散射，結(jié)合方程計(jì)算粒徑，DLS測(cè)量范圍一般為3～5 μm；而SLS測(cè)量范圍一般為0.1～1 000.0 μm[4]198-199。此外，利用顯微觀察的方式，如光學(xué)顯微鏡、激光掃描共聚焦顯微鏡、原子力顯微鏡、透射電鏡等，能夠直觀地獲得粒徑分布、粒子顯微形態(tài)的相關(guān)信息。

(3) Zeta-電位：靜電斥力是維持乳液穩(wěn)定的主要機(jī)制，依據(jù)乳滴在施加電場(chǎng)下移動(dòng)的速率和方向來確定攜帶的電位值，電位值一般與乳化劑類型、pH和離子強(qiáng)度有關(guān)，一般認(rèn)為乳滴凈電位值>30 mV時(shí)能夠提供足夠的靜電斥力穩(wěn)定乳液[72]，故依據(jù)電位值可以初步分析乳液的穩(wěn)定性。

(4) 穩(wěn)定性：穩(wěn)定性是評(píng)價(jià)納米乳液的重要指標(biāo)，納米乳液因粒徑較小，布朗運(yùn)動(dòng)明顯且空間位阻的穩(wěn)定作用更加顯著，故具有一定的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性[73]，但納米乳液是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，乳滴之間存在合并聚結(jié)的趨勢(shì)，常見失穩(wěn)機(jī)制有沉降、絮凝、聚結(jié)、奧氏熟化和乳析等[13]，常用的物理穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法有離心法、直接儲(chǔ)存觀察以及全能穩(wěn)定分析儀等，其中穩(wěn)定分析儀是利用高速離心模擬重力場(chǎng)，加速乳液的分層，記錄透射光強(qiáng)度相對(duì)于時(shí)間和位置的變化情況，進(jìn)而反映乳滴的遷移過程，常用來初步快速地評(píng)價(jià)乳液穩(wěn)定性[74]。

(5) 消化特性：生物利用度是評(píng)價(jià)功能食品的重要指標(biāo)，常利用體外消化模型評(píng)價(jià)納米乳液的消化特性(釋放、穩(wěn)定性和生物利用度等)；脂溶性成分的膠束化是被吸收利用的前提，故一般以膠束化程度反映活性成分的生物可利用度。B=FB×FA×FM常用來計(jì)算生物利用度(FB：生物可利用度即模擬消化后從基質(zhì)中釋放并轉(zhuǎn)移至膠束相的活性成分所占的比例；FA：轉(zhuǎn)運(yùn)被小腸上皮細(xì)胞吸收并進(jìn)入門靜脈的活性成分所占比例；FM：到達(dá)體循環(huán)未被代謝的活性成分所占的比例)[75]。如前所述納米乳液體系的組成(乳化劑、油相類型)和粒徑等均會(huì)影響活性成分的生物利用度。

5 應(yīng)用

5.1 類胡蘿卜素納米乳液

常見的類胡蘿卜素如β-胡蘿卜素、葉黃素和蝦青素等，一般具有抗氧化、預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化等慢性疾病，以及改善眼部健康等生理功能；但類胡蘿卜素水溶性和穩(wěn)定性差且生物利用度較低，構(gòu)建類胡蘿卜素納米乳液能在一定程度上克服上述問題。Zhang等[76]以酪蛋白酸鈉為乳化劑通過高壓均質(zhì)制備β-胡蘿卜素納米乳液，乳液在堿性pH、80 ℃熱處理和100～500 mmol/L NaCl條件下均保持一定的穩(wěn)定性。Salvia-Trujillo等[77]以吐溫-80為乳化劑制備番茄紅素納米乳液，與番茄汁相比，乳液體系有利于番茄紅素向膠束相轉(zhuǎn)移，生物利用度有所提高，而番茄汁中番茄紅素以晶體形式存在于有色體中，在消化道內(nèi)難以完全釋放，生物利用度較低。

5.2 香精油納米乳液

香精油一般具有抗氧化、抑菌、消炎等活性，但一般水溶性差、易揮發(fā)、易氧化。研究表明乳液體系中油滴粒徑減小，可增大抗菌成分的局部濃度及與細(xì)胞的接觸機(jī)會(huì)，改善其抗菌活性和持久性[78]。Hamid等[79]以改性淀粉作乳化劑，以不同比例的丁香油和菜籽油經(jīng)高壓均質(zhì)制備納米乳液，并分析納米乳液對(duì)大腸桿菌等菌株的抗菌活性，發(fā)現(xiàn)因納米乳液Zeta-電位為負(fù)，能夠促進(jìn)抗菌成分與細(xì)胞內(nèi)組分的接觸，延長(zhǎng)對(duì)革蘭氏陽性菌株的抗菌活力。Ghosh等[80]利用吐溫-20和吐溫-80作乳化劑，以芝麻油為油相，超聲乳化構(gòu)建的丁香酚納米乳液，發(fā)現(xiàn)納米乳液對(duì)金黃色葡萄球菌具有殺菌活性，將其添加到橙汁中顯著減少了原生微生物數(shù)量。

5.3 功能性油脂納米乳液

DHA藻油等油脂，富含多不飽和脂肪酸，具有預(yù)防心血管疾病等慢性疾病的功能性質(zhì)，但不飽和度較高，極易氧化酸敗，構(gòu)建功能油脂納米乳液可改善氧化穩(wěn)定性和生物利用度；Karthik等[81]利用吐溫-40，酪蛋白酸鈉和大豆磷脂作乳化劑構(gòu)建了ω-3脂肪酸DHA納米乳液，發(fā)現(xiàn)乳化后油脂在消化過程中脂肪酸釋放量增加。Lane等[30]以大豆磷脂為乳化劑通過超聲乳化法制備平均粒徑258 nm的ω-3藻油納米乳液，分別將該乳液和藻油添加到草莓酸奶中，發(fā)現(xiàn)納米乳液體系改善了DHA的吸收速率、吸收量和生物利用度。

5.4 可食性涂膜

利用納米乳液制備可食性涂膜能改善涂膜的阻隔性、機(jī)械性能和功能特性，更有效地延長(zhǎng)食品的貨架期[82]，Salvia-Trujillo等[83]利用香茅精油納米乳液和普通乳液分別對(duì)鮮切蘋果進(jìn)行涂膜，發(fā)現(xiàn)納米乳液涂膜能更快更有效地使大腸桿菌失活。Radi等[84]利用吐溫-80為乳化劑超聲乳化構(gòu)建橙皮油納米乳液，并對(duì)橘子進(jìn)行涂膜，發(fā)現(xiàn)其具有更好的抗細(xì)菌和抗真菌活力，顯著減少儲(chǔ)存期間的VC損失，且不會(huì)對(duì)感官性狀造成不良影響。Zambrano-Zaragoza等[85]利用VE納米乳液、普通乳液和α-生育酚溶液分別對(duì)鮮切蘋果進(jìn)行浸漬涂膜，發(fā)現(xiàn)納米乳液涂膜后鮮切蘋果的呼吸速率顯著減小，且21 d儲(chǔ)存期間多酚氧化酶活性減小了65%，減緩了蘋果褐變的速率。

6 結(jié)語

食品納米乳液作為一種功能活性成分載運(yùn)體系，可以包埋多種脂溶性物質(zhì)，顯著提高芯材的溶解性、穩(wěn)定性和生物利用度，多種蛋白質(zhì)、多糖、磷脂和皂苷均可以制備安全性較高的納米乳液，控制乳液體系中油相和水相的組成、乳化劑類型和乳化條件可改善納米乳液的性質(zhì)，獲得理想的產(chǎn)品，在食品領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，如功能食品研發(fā)、提高功能活性成分的生物利用度、改善產(chǎn)品品質(zhì)等。然而納米乳液的熱力學(xué)不穩(wěn)定性是限制其應(yīng)用的原因之一，目前納米乳液的工業(yè)化應(yīng)用，還受限于生產(chǎn)成本和穩(wěn)定性等多個(gè)方面。需要進(jìn)一步研究改善納米乳液儲(chǔ)存期間的理化穩(wěn)定性，開發(fā)適合制備納米乳液的安全的低成本原料，分析影響乳液體系中功能活性成分生物利用度的因素；此外還需要具體確定產(chǎn)品的應(yīng)用方式、貨架期、安全性和感官品質(zhì)等方面的相關(guān)內(nèi)容。