納米乳在食品工業(yè)中應(yīng)用

許晶，李洋洋，金花，艾宇萍，張曉松

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，哈爾濱150030）

納米乳在食品工業(yè)中應(yīng)用

許晶，李洋洋，金花，艾宇萍，張曉松

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，哈爾濱150030）

納米乳具有高穩(wěn)定性、高表面活性、高光學(xué)透明度物理化學(xué)性質(zhì)，對親脂性功能組分具有高生物利用度，在食品工業(yè)中應(yīng)用廣泛。文章概述納米乳構(gòu)成、制備及應(yīng)用，探討食品級乳化劑（蛋白質(zhì)，多糖等）制成納米乳對親脂性功能組分包封、保護和遞送過程，分析并展望納米乳在食品工業(yè)中應(yīng)用。

納米乳；食品級乳化劑；應(yīng)用

納米乳（Nanoemulsion，NE）由水相、表面活性劑、油相按比例制成的粒徑在10～200 nm，透明或半透明乳化運輸體系[1]。與食品中常規(guī)乳液相比，納米乳為納米級粒徑，可穩(wěn)定粒子、分散均勻，有一定動力學(xué)穩(wěn)定性[2]，布朗運動占主導(dǎo)地位，作用在液滴間吸引力隨著粒子直徑減小而減小，而空間排斥力受粒子直徑影響較小，可避免聚集或重力造成乳液分離，延長食品保質(zhì)期。納米乳油-水界面張力較低，延展性和滲透性良好，運輸和傳送能力較強[3]，用于活性物質(zhì)輸送，將營養(yǎng)素包封于納米乳滴后，通過改變?nèi)榈瓮鈱咏缑嫘再|(zhì)控制化學(xué)降解速率，提高脂溶性成分生物利用度，對食品質(zhì)構(gòu)和感官特性影響較小，利于功能性物質(zhì)在食品中應(yīng)用[4]。由食品級成分制成納米乳用于食品工業(yè)中包封，保護和遞送親脂性功能組分，如生物活性脂質(zhì)（ω-3脂肪酸，亞油酸等），營養(yǎng)素，油溶性調(diào)味劑，維生素，防腐劑和抗氧化劑[5]。

目前，制備粒徑在納米尺寸范圍內(nèi)親脂性功能化合物方法包括乳化-蒸發(fā)，乳化-擴散，溶劑置換和沉淀，分為高能乳化法和低能乳化法。大部分尚處于開發(fā)階段，但可制備極細納米級粒徑分散體，實現(xiàn)連續(xù)可控生產(chǎn)。為穩(wěn)定納米乳液，需加入一種或多種乳化劑，乳化劑分子吸附在油水兩相之間，增強排斥力，降低界面張力，防止分散相顆粒聚集。乳化劑選擇范圍從天然大分子物質(zhì)到陽離子、陰離子及非離子表面活性劑。文章概述納米乳構(gòu)成（溶劑和乳化劑及功能性化合物）、制備（高能量和低能量）和應(yīng)用，利用食品級乳化劑制備納米乳，避免合成表面活性劑產(chǎn)生潛在毒性，闡述納米乳在食品工業(yè)中對功能性營養(yǎng)素運載應(yīng)用。

1 納米乳構(gòu)成

納米乳由水相和油相組成，液滴被乳化劑分子形成薄界面層包圍。納米乳顆粒由水溶性壁材包裹脂溶性芯材構(gòu)成。其中，水溶性壁材包括小分子（吐溫、司盤等）和大分子物質(zhì)（蛋白質(zhì)、多糖等）。而脂溶性芯材包括甘油單、二、三酯、精油、脂溶性維生素、功能性營養(yǎng)素（β-胡蘿卜素，姜黃素）等。

1.1 油相選擇

用于制備納米乳油相由各種非極性組分配制，納米乳形成的性質(zhì)取決于油相物理化學(xué)特性，如極性、水溶性、黏度、密度、界面張力、折射率和化學(xué)穩(wěn)定性[6]。

1.1.1 可直接乳化功能性油脂

若被包埋營養(yǎng)成分是功能性油脂，如富含二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）魚油，具有抗氧化性葡萄籽油，抗菌性丁香酚油等，乳化包埋直接與乳化劑混合，技術(shù)較成熟。

1.1.2 載有營養(yǎng)成分油相

若被包埋功能性營養(yǎng)成分是脂溶性成分（VE等），常使用甘油三酸酯作油相，如大豆油、玉米油、葵花籽油和亞麻籽油等各種植物油，成本低、營養(yǎng)豐富。將溶有營養(yǎng)成分油相與乳化劑適當(dāng)比例混合制備乳液。在功能性營養(yǎng)素中，有一類在油相中溶解度較低，以結(jié)晶形式存在營養(yǎng)素（姜黃素、胡蘿卜素等），這類功能性營養(yǎng)素乳化工藝難度極高。油相作為功能性營養(yǎng)素直接載體，化學(xué)結(jié)構(gòu)不同引起營養(yǎng)素納米乳生物利用度差異。Yu等選用中鏈甘油三酸酯、菜籽油、玉米油及椰子油制備姜黃素納米凝膠[7]，結(jié)果顯示，以中鏈甘油三酸酯作油相時，姜黃素生物利用率更高。因此，對于溶解度較低且易結(jié)晶功能性營養(yǎng)素包埋，中鏈甘油三酸酯常被用作利于乳化均質(zhì)和生物轉(zhuǎn)化的有效油脂。

1.2 水相選擇

用于制備納米乳水相主要由水（去離子水或雙蒸水）組成，包含其他極性組分，包括碳水化合物，礦物質(zhì)和堿基等[8]。這些組分類型和濃度決定水相極性、pH和離子強度，影響納米乳形成、穩(wěn)定性和物理化學(xué)性質(zhì)[9]。

1.3 乳化劑選擇

油相和水相共同均質(zhì)化，則分散相在連續(xù)相中分散不穩(wěn)定，系統(tǒng)通過各種不同機理快速分解，包括液滴絮凝、液滴聚結(jié)和重力分離等。為制備動力學(xué)穩(wěn)定納米乳，將乳化劑作為第三組分加入乳化系統(tǒng)中，改善納米乳長期穩(wěn)定性。乳化劑可吸附到液滴表面，促進液滴破碎并保護液滴免于聚集表面活性分子[10]，在納米乳中所占比例為10%～30%[11]。通常乳化劑性質(zhì)決定納米乳類型，如果乳化劑是油溶性，乳液連續(xù)相為油，則形成油包水（W/O）乳液；如果乳化劑是水溶性，乳液連續(xù)相為水，形成水包油（O/W）乳液。在食品工業(yè)中，重要乳化劑類型是合成乳化劑和食品級乳化劑（磷脂、蛋白質(zhì)和多糖），但考慮安全性和經(jīng)濟性等因素，食品級乳化劑是制備納米乳首選。

1.3.1 合成乳化劑

在制備食品級納米乳時，食品添加劑通用標(biāo)準(zhǔn)中允許使用合成表面活性劑，如吐溫、司盤等極易在油水界面展開，降低表面張力能力強，應(yīng)用廣泛。但合成乳化劑具有輕微溶血作用，具有潛在毒性，蛋白質(zhì)等食品級乳化劑應(yīng)用廣泛。

1.3.2 食品級乳化劑

近年研究發(fā)現(xiàn)合成或半合成小分子乳化劑在食品中使用有負面影響，天然大分子乳化劑鑒定、開發(fā)和使用引起關(guān)注。天然食品級大分子物質(zhì)作為納米乳安全穩(wěn)定劑潛力很大，因其對疏水性分子結(jié)合能力良好[12]。使用食品級乳化劑穩(wěn)定納米乳，遞送生物活性成分應(yīng)用日益增多。

食品級乳化劑如蛋白質(zhì)（β-乳球蛋白、乳清分離蛋白）和多糖（OSA變性淀粉、阿拉伯膠）是形成和穩(wěn)定納米乳有效高分子質(zhì)量乳化劑[13]，此外，生物表面活性劑如磷脂和皂苷也是有效低分子質(zhì)量乳化劑，由于其營養(yǎng)價值和生物安全性，食品工業(yè)應(yīng)用廣泛。Qian等以β-乳球蛋白和Tween 20為乳化劑，采用高壓均質(zhì)法制備β-胡蘿卜素納米乳，發(fā)現(xiàn)β-胡蘿卜素食品級大分子乳化劑可制得納米乳，穩(wěn)定性高于合成小分子乳化劑[14]。Luo等以吐溫20、乳清分離蛋白（WPI）、酪蛋白酸鈉（SC）為乳化劑，通過微射流均質(zhì)制得β-胡蘿卜素納米乳后發(fā)現(xiàn)，WPI制作乳液最穩(wěn)定[15]。Adjonu等以Tween 20，乳清分離蛋白及其水解產(chǎn)物為乳化劑，采用高壓均質(zhì)法制備納米乳發(fā)現(xiàn)，WPI水解產(chǎn)物在低油濃度（4%）可更好乳化納米乳，4℃下儲存性較好，表明WPI水解產(chǎn)物可作為食品級納米乳中乳化劑[16]。Donsì等調(diào)查不同乳化劑穩(wěn)定納米乳輸送體系對不同精油組分抗菌活性影響，分別以Tween 20、糖酯、卵磷脂和豌豆蛋白為乳化劑，通過高壓均質(zhì)，將香芹酚，D-檸檬烯和肉桂醛包封在納米乳中發(fā)現(xiàn)，3種不同精油組分抗微生物活性取決于納米乳遞送系統(tǒng)配方，其抗微生物活性與活性分子在水相中濃度（由乳化劑溶解能力決定）有關(guān)，糖酯穩(wěn)定納米乳增加水溶性精油組分在水相中平衡濃度，短時間內(nèi)殺菌活性顯著增強[17]。Bai等比較不同天然食品級乳化劑（乳清分離蛋白、阿拉伯膠、皂苷和大豆卵磷脂）通過雙通道微流化法制備納米乳有效性發(fā)現(xiàn)，所有天然乳化劑均具有表面活性，制備納米乳平均粒徑均隨乳化劑濃度和均質(zhì)壓力增加而減小，但在界面特性上差異顯著，乳清分離蛋白和皂苷在形成具有細小液滴納米乳方面比阿拉伯膠和大豆卵磷脂更有效，僅需少量乳化劑，可產(chǎn)生細小液滴[18]。差異主要由于皂苷和乳清分離蛋白分子可較快吸附到液滴表面，界面張力降低幅度大，在均質(zhì)機內(nèi)可有效破碎液滴。因此，食品級大分子乳化劑對乳液物理化學(xué)穩(wěn)定性和功能性營養(yǎng)素具有保護作用，可制備生物兼容性納米乳化體系。

1.4 運載功能性化合物選擇

納米乳可包封各種親脂性化合物，包括生物活性脂質(zhì)，調(diào)味劑，抗微生物劑，抗氧化劑和營養(yǎng)制品，增強生物活性和可取性，改善適口性。加入食品中主要親脂性功能化合物通常分為四類：脂肪酸（例如ω-3脂肪酸），類胡蘿卜素（例如β-胡蘿卜素），抗氧化劑（例如生育酚）和植物甾醇（例如豆甾醇）。

2 納米乳制備

在乳化制備納米乳過程中，為形成納米級粒徑，大液滴需要極大能量破碎成小液滴，能量主要來源于機械設(shè)備和化學(xué)制劑結(jié)構(gòu)潛能，通過機械設(shè)備提供能量方法稱為高能乳化法，利用化學(xué)制劑結(jié)構(gòu)潛能方法稱為是低能乳化法[19]。

2.1 高能乳化法

高能乳化法通過產(chǎn)生強烈破壞力機械裝置，混合油相和水相，將普通乳液大液滴拉伸破碎，大液滴分散成數(shù)個小液滴，制成粒徑在納米級納米乳，主要包括高壓均質(zhì)、微射流和超聲波三種方式[20]，高壓均質(zhì)和微流化在實驗室和工業(yè)生產(chǎn)上均可使用，而超聲波主要用于實驗室內(nèi)納米乳制備。目前，高能乳化法是制備納米乳最常用方法，制備納米乳液時，所需表面活性劑濃度較低，對原料要求較低，適于大規(guī)模生產(chǎn)。

2.1.1 高壓均質(zhì)法（HPH）

高壓均質(zhì)法是將水相、油相及乳化劑粗分散，放在微小入口孔板處經(jīng)受500～5 000 psi高壓后形成納米乳方法。乳液在通過高壓狹窄間隙時，高壓對其產(chǎn)生強烈破壞力，例如剪切，碰撞和氣蝕，強烈湍流和液壓剪切將大液滴破碎成小液滴，使乳液轉(zhuǎn)化為納米乳液[21]。液滴尺寸取決于系統(tǒng)循環(huán)次數(shù)，壓力和溫度。循環(huán)次數(shù)越多，壓力越大，產(chǎn)生液滴越小。此外，液滴尺寸還取決于乳液組成（例如油相，水相和表面活性劑），乳化劑特性（例如吸附動力學(xué)、界面張力和穩(wěn)定性質(zhì)）以及不同物理化學(xué)條件（例如粘度）。高壓均質(zhì)可在高溫（熱HPH技術(shù)）或低溫（冷HPH技術(shù)）處理后加工溫度敏感物質(zhì)。與其他程序相比，HPH易放大、不含有有機溶劑、加工時間短，廣泛應(yīng)用食品工業(yè)領(lǐng)域。

2.1.2 微射流法

微射流法是在超高壓（＞20 000 psi）作用下，使液體經(jīng)過孔徑微小相互作用室，達到分散、均質(zhì)乳液作用。納米乳液液滴直徑取決于操作壓力和相互作用室中微通道數(shù)量，壓力越高，循環(huán)次數(shù)越多，形成納米乳液滴尺寸越小，分布越均勻。通常湍流中伴隨氣蝕慣性力導(dǎo)致微流化器中液滴破裂。微流化在特定情況下產(chǎn)生不利作用（例如壓力較高，乳化時間較長），可導(dǎo)致乳液液滴再聚結(jié)，使用冷卻套緩解該問題，相互作用室出口處納米乳液溫度線性依賴壓力和乳化時間，溫度越高，粘度和界面張力越低，有助于液滴分解。通過增加操作壓力或乳化時間可提高微流化過程中能量輸入，在兩個或更多周期中重復(fù)該操作完成。

2.1.3 超聲波法

超聲波在降低液滴尺寸方面有效，但僅適于小批量生產(chǎn)，效率上取決于不同振幅下超聲波作用時間，且溫度是時間線性函數(shù)。超聲波在高溫下具有與微射流相似行為，作用時間對液滴尺寸有重要影響，隨著時間推移，能量增加，更多液滴被破壞。盡管超聲波操作簡便，但形成納米乳液液滴尺寸分布不均勻，成分受高能量輸出影響。

2.2 低能乳化法

為形成納米乳液，低能乳化法僅需要少量能量，主要通過改變體系條件，水-表面活性劑-油混合體系自發(fā)形成微小液滴[22]，這是界面性質(zhì)變化結(jié)果，根據(jù)其操作模式可分為：相轉(zhuǎn)變溫度法（PIT）、相轉(zhuǎn)變組分法（PIC）、微乳液稀釋法和溶劑擴散法四種方法[23]。低能乳化法需要能量較低，主要取決于表面活性劑和油相固有物理化學(xué)性質(zhì)，其放大比較直接，且操作簡單，設(shè)備和運行成本較低。但與高能乳化法相比，需更多表面活性[24]。

2.2.1 相轉(zhuǎn)變溫度法（PIT）

相轉(zhuǎn)變溫度法是利用溫度誘導(dǎo)體系發(fā)生相轉(zhuǎn)變形成納米乳方法。當(dāng)表面活性劑對水相親和力平衡其對油相親和力時，發(fā)生過渡相轉(zhuǎn)變。表面活性劑親和力或HLB變化可通過改變溫度完成。

2.2.2 相轉(zhuǎn)變組分法（PIC）

相轉(zhuǎn)變組分法又稱相變法，通過逐漸增加體系分散相比例，誘導(dǎo)體系發(fā)生相轉(zhuǎn)變形成納米乳。雖然納米乳化是一個自發(fā)過程，但驅(qū)動力很小，達到平衡系統(tǒng)所需時間較長。為在乳液反轉(zhuǎn)點附近完全溶解油，需要較高表面活性劑濃度。采用PIC乳化方法制備納米乳液具有制備成本低、不含有機溶劑等優(yōu)點，生產(chǎn)可行性良好，具有長期穩(wěn)定性和熱力學(xué)穩(wěn)定性。

2.2.3 微乳液稀釋法

微乳液稀釋法首先制備微乳液，然后向微乳液中加入大量水或者向水中滴入微乳液制備納米乳。研究發(fā)現(xiàn)，稀釋O/W微乳液即可制備穩(wěn)定納米乳；但稀釋W(xué)/O微乳液時，僅乳化過程中形成O/W微乳液時形成納米乳。

2.2.4 溶劑擴散法

溶劑擴散法基于有機溶劑（如丙酮，乙醇等）從油相到水相快速擴散，通過將溶質(zhì)擴散到具有更大溶解度相中。該技術(shù)主要影響因素為界面張力、黏度、相變區(qū)域和表面活性劑濃度等。

McClements等對比高能乳化法和低能乳化法制備納米乳發(fā)現(xiàn)，所需表面活性劑濃度不同[25]。以甘油三酸酯為分散相，Tween 80和Tween 85為表面活性劑，利用高能乳化法制備液滴粒徑約為50 nm，納米乳只需加入5wt%表面活性劑。利用低能乳化法時，制備同樣液滴粒徑納米乳所需要表面活性劑濃度高達20wt%。除此之外，對于碳數(shù)高，黏度大油相，低能乳化法難以將其乳化成納米乳，特別是較高濃度納米乳，運用高能乳化法乳化這類油相較為簡單。利用高壓均質(zhì)法大規(guī)模制備納米乳時，選擇壓力范圍通常在50～100 MPa，甚至高達350 MPa，生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)過程易發(fā)生降解。

3 運載各種活性成分納米乳

3.1 β-胡蘿卜素納米乳

β-胡蘿卜素是最主要維生素A原，具有最大“前體維生素A”活性[26]和清除自由基、提高機體免疫力和解毒作用，是維持機體健康必不可少營養(yǎng)素。由于β-胡蘿卜素純氫-碳骨架結(jié)構(gòu)和高不飽和度，限制其在食品工業(yè)中應(yīng)用。①β-胡蘿卜素不溶于水，僅室溫下微溶于油；②作為生物活性不穩(wěn)定親脂性化合物，β-胡蘿卜素對氧、光和熱敏感，加工和儲存期間易發(fā)生降解反應(yīng)（氧化，異構(gòu)化和光敏化）。③β-胡蘿卜素以結(jié)晶形式存在，生物利用度較低。將其制成納米乳可解決溶解性問題，提高生物利用度及抗氧化活性。

Jo等以Tween 20和WPI為乳化劑，采用高壓均質(zhì)法，制備β-胡蘿卜素納米乳，解決β-胡蘿卜素水溶性差問題，通過高壓均質(zhì)技術(shù)使β-胡蘿卜素乳液粒徑達到納米水平，提高穩(wěn)定性，為開發(fā)β-胡蘿卜素保護和遞送系統(tǒng)提供參考[27]。陳翰以三種不同種類辛烯基琥珀酸酯化淀粉（OSA）為乳化劑，通過高壓微射流法制備β-胡蘿卜素納米乳，與未被包埋β-胡蘿卜素相比，三種納米乳包埋β-胡蘿卜素降解速度顯著降低，三種納米乳β-胡蘿卜素生物利用度大于僅溶在中鏈甘油三酸酯（MCT）中對照組[28]。Liang等使用食品級乳化劑（改性淀粉），通過高壓均質(zhì)法制備β-胡蘿卜素納米乳，改善穩(wěn)定性和生物可接近性，發(fā)現(xiàn)β-胡蘿卜素在納米乳中保留率顯著提高，通過納米包封，β-胡蘿卜素生物由3.1%增至35.6%，具有高分散分子密度改性淀粉可以提高納米乳中β-胡蘿卜素保留率，因其油滴周圍界面層較厚且致密[29]。Like等分別采用兩種大分子乳化劑（OSA、WPI）和兩種小分子乳化劑（Tween 20、DML）制備β-胡蘿卜素納米乳，發(fā)現(xiàn)兩種大分子乳化劑制備納米乳液滴直徑更小，WPI制備納米乳最穩(wěn)定，說明保護β-胡蘿卜素降解能力最大，利用食品級乳化劑制備納米乳更具優(yōu)越性[30]。

3.2 姜黃素納米乳

姜黃素是多酚類化合物，存在于姜黃等多種姜科植物中，具有抗炎、抗氧化、抗腫瘤、延緩衰老、降血脂等活性[31]，安全性良好，但姜黃素在營養(yǎng)補充劑和功能性食品中應(yīng)用有限，因其分子內(nèi)氫鍵較強，在水性介質(zhì)中溶解度和溶解速率極低[32]。姜黃素對環(huán)境因素（如加熱、紫外線照射和較高pH）敏感[33]，體內(nèi)代謝快，小腸中吸收率低，生物利用度不高[34]。納米乳為載體運載姜黃素可提高生物利用度及靶向性。

李明以β-乳球蛋白為乳化劑制備姜黃素納米乳，在不同離子強度、高溫及儲藏性方面穩(wěn)定性良好，對姜黃素保護作用較好，在相對高蛋白質(zhì)濃度條件下，存在足夠多蛋白質(zhì)分子吸附于油滴表面，提供高電荷密度，液滴之間靜電斥力增強，維持納米乳穩(wěn)定性[35]。制備姜黃素納米乳可抵抗胃蛋白酶分解，有利于姜黃素運載至腸道，保證其充分吸收，提高生物利用度。Yucel等開發(fā)亞微米脂類載體包封姜黃素，篩選兩親性分子，植物油和水不同組合時，選擇包含重量比為1∶1∶1甘油單酸酯，向日葵油和水脂質(zhì)基質(zhì)，因其具有較高姜黃素包封率，以Tween 20、WPI、WPI與改性淀粉組合（WPI-MS）為乳化劑制備納米乳，發(fā)現(xiàn)天然大分子乳化劑使用可提高載體物理穩(wěn)定性，姜黃素在腸消化期具有靶向生物可接近性[36]。Li等以Tween 80和卵磷脂為乳化劑制備姜黃素納米乳發(fā)現(xiàn)，納米乳對姜黃素具有較高負載能力和包封效率，姜黃素在納米乳中水分散性增加1 400倍[37]。應(yīng)用低、中和高分子質(zhì)量殼聚糖包被制備納米乳，發(fā)現(xiàn)ζ-電位變負為正，表明殼聚糖涂覆在納米乳表面，可防止納米乳相分離，抑制姜黃素在熱和UV照射處理期間降解。因此，殼聚糖涂覆納米乳有利于姜黃素在功能食品中應(yīng)用。

3.3 維生素E納米乳

維生素E是脂溶性維生素，具有較強抗氧化活性[38]，但加工和儲存期間，維生素E易發(fā)生氧化損失，以穩(wěn)定酯化形式應(yīng)用于食品中[39]，維生素E乙酸酯成為食品工業(yè)首選，因其穩(wěn)定性更高，攝入體內(nèi)后轉(zhuǎn)化為維生素E。但其為低水溶性高親脂性分子，無法直接分散于水溶液中，生物利用度較低。因此，需合適的遞送系統(tǒng)將其摻入水基產(chǎn)品中[40]，納米乳適合于高親脂性組分包封和遞送。通過納米乳運載維生素E，可保證其高生物利用度，提高穩(wěn)定性。

Mehmood使用混合表面活性劑（Tween 80和卵磷脂，3∶1）替代一定濃度非離子表面活性劑（Tween 80）與天然表面活性劑（大豆卵磷脂）制備基維生素E納米乳，其均質(zhì)壓力、油濃度、表面活性劑濃度和維生素E乙酸鹽濃度均對納米乳穩(wěn)定性具有顯著影響，最終優(yōu)化值為135 MPa均質(zhì)壓力，6.18%油含量，6.39%表面活性劑濃度和1%維生素E乙酸鹽濃度[41]。Mayer等以Tween 80為乳化劑，分別采用低能乳化法（微乳液稀釋法）和高能乳化法（微射流法），將維生素E乙酸酯包埋到納米乳中發(fā)現(xiàn)，脂質(zhì)消化速率和程度隨著表面活性劑濃度增加而降低，所有樣品（＞95%）中維生素E乙酸酯生物可接近性較高，未觀察到制備方法（低能乳化法和高能乳化法）對脂質(zhì)消化和維生素生物可接近性顯著影響[42]。Ozturk等以WPI和阿拉伯膠（GA）為乳化劑，采用高壓均質(zhì)法制備基于維生素E乙酸酯納米乳遞送系統(tǒng)[43]。在低乳化劑濃度下，WPI較GA產(chǎn)生液滴粒徑小，但WPI乳化納米乳在接近蛋白質(zhì)等電點或高離子強度時不穩(wěn)定，而GA乳化納米乳穩(wěn)定。差異歸因于乳化劑穩(wěn)定機制不同：WPI通過靜電排斥，而GA通過空間排斥。Dasgupta等使用可食用芥子油和表面活性劑Tween-80制備食品級維生素E乙酸酯納米乳發(fā)現(xiàn)，該納米乳可增強抗氧化和抗微生物活性，可延長果汁保質(zhì)期[44]。

3.4 其他納米乳

高油酸棕櫚油約含有50%飽和脂肪酸，10%二不飽和脂肪酸和40%單不飽和脂肪酸，油酸在三?；视椭衧n-2位置，穩(wěn)定性較高，因其富含油酸，已被引入食品配方中作為反式脂肪酸替代品，營養(yǎng)價值較高。Ricaurte等以Tween 20為乳化劑，通過微流化法制備高油酸棕櫚油納米乳發(fā)現(xiàn)，高壓下獲得最小液滴微流化循環(huán)次數(shù)為2，可避免液滴聚結(jié)，且低濃度高油酸棕櫚油和乳清有助于產(chǎn)生穩(wěn)定納米乳[45]。丁香芽油由干燥丁香花芽中分離得到，具抗菌、抗炎、抗氧化、和抗病毒活性。丁香酚是丁香芽油主要成分，占80%以上。在食品安全領(lǐng)域，作為抗微生物和抗氧化劑應(yīng)用廣泛，但揮發(fā)性高，水溶性和穩(wěn)定性較差，而納米乳可在含有表面活性劑水相中形成納米級油滴，使其在水相中溶解。Hu等用阿拉伯膠和卵磷脂作為食品級天然乳化劑，制備丁香酚油納米乳，研究其抗微生物活性，發(fā)現(xiàn)納米乳未影響丁香酚抗微生物活性，可提高丁香酚穩(wěn)定性和溶解性[46]。因此，丁香酚納米乳具有食品保鮮劑應(yīng)用潛力。

亞麻籽是重要油料作物，富含ω-3-脂肪酸，也稱為α-亞麻酸，占比50%～55%，可預(yù)防疾病但易氧化且水溶性差，在食品工業(yè)中應(yīng)用有限?；诩{米乳體系富集ω-3脂肪酸應(yīng)用研究被日漸關(guān)注。Sharif等以兩種變性淀粉（Purity Gum Ultra和Purity Gum 2000）為乳化劑，丁香酚為天然抗氧化劑，制備亞麻籽油納米乳，發(fā)現(xiàn)由Purity Gum Ultra穩(wěn)定納米乳在儲存期間物理和氧化穩(wěn)定性更好，α-亞麻酸和丁香酚保留率較高，因其較高分子質(zhì)量和密度在Purity Gum Ultra界面處形成厚保護層[47]。

4 納米乳在食品工業(yè)中應(yīng)用特點、注意事項及發(fā)展趨勢

在食品工業(yè)中，納米乳作為活性物質(zhì)遞送系統(tǒng)具有特殊優(yōu)勢。首先，納米乳不含任何生物活性成分，可提高運載生物活性成分生物利用度[48]，對食品外觀影響較小，進入人體后具有緩釋功能；其次，納米乳可增強活性成分原有功能或產(chǎn)生新功能，改良傳統(tǒng)食品，可能原因是不被人體完全吸收營養(yǎng)素納米化后，活性成分得到充分釋放，作用面積增加，可強化食品原有功能。

納米乳在食品工業(yè)中應(yīng)用需注意：①安全性。納米乳中使用許多溶劑并非食品級，可通過使用天然食品級大分子物質(zhì)（蛋白質(zhì)、卵磷脂和多糖等）代替合成有機溶劑，如用玉米油和魚油等作為納米乳油相。納米乳中活性成分被人體吸收利用生理機制和潛在安全性問題；②穩(wěn)定性。納米乳穩(wěn)定性受諸多因素影響，需降低乳化劑界面張力，提高乳液穩(wěn)定性；③經(jīng)濟性。降低生產(chǎn)成本，高能乳化法制備納米乳儀器昂貴，能耗較大。納米乳風(fēng)險評估包括納米乳對組織潛在毒性、能否降解等。

5 結(jié)語

常規(guī)水包油乳液，液滴直徑相對較大，光學(xué)透明度較低，易發(fā)生重力分離和液滴聚集。相比之下，納米乳液液滴較小，對光散射較弱，對重力分離和液滴聚集具有高度穩(wěn)定性。納米乳液可提高疏水性化合物溶解性，增加包封活性物質(zhì)生物利用度。因此，可在食品、飲料和制藥工業(yè)中作為遞送系統(tǒng)應(yīng)用。

納米乳液廣泛使用前須確定合適食品級成分（主要是天然大分子乳化劑和油相）配制食品納米乳液。納米乳液過度加工以及乳化劑濃度降低均導(dǎo)致液滴聚結(jié)，納米乳液沉降速率隨著油相濃度增加而增加。因此，通常需在乳液中加入食品級乳化劑和低溶解度油相（LCT），提高納米乳液對相分離和沉淀穩(wěn)定性，保證產(chǎn)品安全性。此外，通過優(yōu)化乳化劑、油相比例和乳化技術(shù)操作條件，可緩解納米乳液聚結(jié)和絮凝。目前，通過低能量或高能量方法制備納米乳液過程添加的一些物質(zhì)，不適用于食品工業(yè)，如合成小分子乳化劑，合成油或有機溶劑。理想情況下，食品工業(yè)應(yīng)采用常見、可接受食品級成分（如蛋白質(zhì)，多糖，磷脂，風(fēng)味油和甘油三酯）制備納米乳液；必須確定合適操作方式及生產(chǎn)規(guī)模，以便在食品工業(yè)上納米乳液批量生產(chǎn)。食物中小脂滴利用可能存在安全問題，例如，改變親脂性組分吸收程度以及吸收途徑，因為包封在納米級液滴內(nèi)親脂性組分與分散在體脂中組分生物利用度或潛在毒性不同。

目前國內(nèi)納米乳研究尚處起步階段，未來高效、低毒乳化劑研究將不斷深入，制備納米乳新型設(shè)備與技術(shù)不斷完善，使納米乳技術(shù)在食品領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

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Application of nanoemulsion in food industry

/XU Jing,LI Yangyang,JIN Hua,AI Yuping,ZHANG Xiaosong(School of Science,NortheastAgriculture University,Harbin 150030,China)

Nanoemulsion had been widely used in the food industry because of its unique physicochemical properties:high stability,high surface activity,high optical transparency and high bioavailability of lipophilic components encapsulated in it.This article summarized the composition, preparation and application of nanoemulsions,emphasis on the preparation of nanoemulsions with foodgrade emulsifiers(proteins,polysaccharides,etc.)to encapsulate,protect and deliver lipophilic functional components,such asβ-Carotene,curcumin and vitamin E and other nutrients.The application of nanoemulsion in food industry was summarized and the development trend in the future was also mentioned in this report.

Nanoemulsion;food-grade emulsifiers;application

TS20

A

1005-9369（2017）05-0089-08

時間2017-5-23 13:20:04[URL]http://kns.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20170523.1320.024.html

許晶,李洋洋,金花,等.納米乳在食品工業(yè)中應(yīng)用[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2017,48(5):89-96.

Xu Jing,Li Yangyang,Jin Hua,et al.Application of nanoemulsion in food industry[J].Journal of Northeast Agricultural University,2017,48(5):89-96.(in Chinese with English abstract)

2017-01-05

黑龍江省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項目（12541008）

許晶（1979-），女，副教授，博士，研究方向為植物蛋白功能性質(zhì)。E-mail:xujing@neau.edu.cn