ω-3多不飽和脂肪酸微膠囊化的研究進展

戴 逸，戴智勇，張巖春，莫紅衛(wèi)，潘麗娜，劉成國，盧向陽，周 輝

ω-3多不飽和脂肪酸微膠囊化的研究進展

戴 逸1，2，戴智勇1，張巖春1，莫紅衛(wèi)1，潘麗娜1，劉成國2，盧向陽2，?周 輝1，2

（1.澳優(yōu)乳業(yè)（中國）有限公司，湖南長沙 410200；2.湖南農(nóng)業(yè)大學食品科學技術學院，湖南長沙 410128）

研究證實攝入ω-3多不飽和脂肪酸可有效降低心血管疾病的發(fā)病率，對ω-3多不飽和脂肪酸進行微膠囊化有利于提高其氧化穩(wěn)定性，掩蓋魚油的腥味。介紹微膠囊技術在ω-3多不飽和脂肪酸中的應用，指出了ω-3多不飽和脂肪酸微膠囊化未來的發(fā)展方向。

ω-3多不飽和脂肪酸；微膠囊化；噴霧干燥

ω-3多不飽和脂肪酸是指一條由碳、氫原子相互連結而成的長鏈（18個碳原子以上），其間帶有3～6個不飽和鍵（即雙鍵），第1個不飽和鍵位于甲基一端的第3個碳原子上。越來越多的研究證實，攝入ω-3多不飽和脂肪酸對人體生理功能發(fā)揮起著非常重要的作用，對疾病也具有一定的預防作用[1]。ω-3多不飽和脂肪酸主要由α-亞麻酸（ALA）、二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）等組成。

目前，獲取ω-3多不飽和脂肪酸最主要的來源是魚油、海藻油和亞麻籽油，其中魚油所占比例最大。魚油中富含ω-3多不飽和脂肪酸EPA可暢通血管，清除血液中堆積的脂肪，預防動脈硬化及阻止末梢血管阻塞的發(fā)生，顯著預防心血管疾病的發(fā)生。DHA可維持腦部細胞的正常運行，增強集中力、記憶力和注意力[2]。雖然魚油制品具有良好的保健功能，但由于魚油本身具有的魚腥味，同時其富含的EPA和DHA中多個雙鍵極易被氧化，因此將魚油進行微膠囊化，可提高EPA和DHA在加工過程及貯藏期的氧化穩(wěn)定性，保持EPA和DHA的生理活性，掩蓋魚油的腥味[3]。

微膠囊化的方法有很多種，根據(jù)其原理可以分為物理法、化學法和物理化學法[4]。物理法是利用物理與機械原理制備微膠囊，物理法包括噴霧干燥法、噴霧冷卻法、包合法、擠壓法等?；瘜W法是建立在化學反應基礎上的微膠囊制備方法，利用單體小分子的聚合反應生成高分子成膜材料而將囊芯包裹，化學法包括聚合法、原位聚合法。物理化學法制備微膠囊的技術特點是通過改變條件降低問題、加入無機鹽電解質或非溶劑等使溶解狀態(tài)的成膜材料從溶液中凝聚出來，并將芯材包覆形成微膠囊，物理化學法包括干燥浴法、熔化分散凝聚法、粉末床法等。目前，已有多種微膠囊化方法應用在ω-3多不飽和脂肪酸上，并取得了較好的包埋效果。對ω-3多不飽和脂肪酸微膠囊化的研究進展進行綜述，以期為ω-3多不飽和脂肪酸的廣泛應用提供一定參考。

1 微膠囊化方法在ω-3多不飽和脂肪酸上的應用

1.1 噴霧干燥法

噴霧干燥法是目前食品工業(yè)中應用最廣的微膠囊化方法，其原理是將芯材分散在壁材溶液中，然后在高溫氣流中將芯材、壁材的混合溶液霧化，使溶液中的溶劑迅速蒸發(fā)，最終使壁材固化而得到微膠囊產(chǎn)品[5]。

噴霧干燥法在ω-3多不飽和脂肪酸微膠囊化中的應用見表1。

表1 噴霧干燥法在ω-3多不飽和脂肪酸微膠囊化中的應用

進行脂肪酸的包埋時，在噴霧干燥前需要將脂肪酸進行乳化，形成水包油的乳化體系[21]。甲基纖維素和羥丙基甲基纖維素是食品工業(yè)中常用的乳化劑和增稠劑，在由加熱到冷卻時，可發(fā)生由溶膠到凝膠的可逆性轉變。Kolanowski W等人[6]研究證實，甲基纖維素和羥丙基甲基纖維素具有良好的乳化效果，將兩者復配作為乳化劑，以麥芽糊精為壁材，將魚油進行微膠囊化，魚油的包埋率可達到98.5%以上。阿拉伯膠是一種含有鈣、鎂、鉀等多種陽離子的弱酸性多糖大分子，具有良好的乳化特性，特別適合于水包油型乳化體系，被廣泛應用于香精的乳化體系中。將阿拉伯膠作為乳化劑，應用于魚油及亞麻籽油的乳化及微膠囊化中，取得了較好的乳化及包埋效果，提高了亞油酸的氧化穩(wěn)定性，延緩了亞油酸的氧化[10,18]。麥芽糊精是一種淀粉水解物，常作為食品配料的一種微膠囊化壁材被廣泛使用[22]。Tirgar M等人[11]考查了麥芽糊精、阿拉伯膠、甲基纖維素之間比例對乳化體系及包埋效果的影響，發(fā)現(xiàn)麥芽糊精對乳化體系離心穩(wěn)定性具有顯著的影響，阿拉伯膠（5%W/W）對乳化液滴表面平均直徑具有顯著影響。Helena C F等人[19]將麥芽糊精分別與阿拉伯膠、乳清蛋白濃縮物、改性木薯淀粉、改性糯玉米淀粉作為壁材，對亞麻籽油進行微膠囊化，結果證實，麥芽糊精與改性木薯淀粉作為壁材具有更高的包埋效率，而與乳清蛋白濃縮物作為壁材的包埋效率則最低。劉斯博等人[17]采用麥芽糊精、大豆蛋白作為壁材，亞麻籽膠為乳化劑，利用噴霧干燥技術對亞麻籽油進行微膠囊化，亞麻籽油的包埋率可達87.5%，微膠囊產(chǎn)品流動性好，顆粒分布均勻。但是該微膠囊化產(chǎn)品易在潮濕環(huán)境中吸水，導致壁材通透性加強，亞麻籽油被釋放出來。

隨著微膠囊技術的不斷發(fā)展，新型抗氧化微膠囊壁材陸續(xù)出現(xiàn)。美拉德反應產(chǎn)物具有一定的抗氧化性能，可用來作為微膠囊的壁材，提高芯材的氧化穩(wěn)定性。項惠丹[13]分別以大豆分離蛋白和酪蛋白與還原糖美拉德反應產(chǎn)物作為壁材，通過添加0.12%果膠，可明顯改善美拉德反應壁基質的通透性，有效保護了芯材，提高了微膠囊化魚油產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

靜電層層自組裝技術是近年來發(fā)展起來的新型成膜技術，其原理是基于靜電吸附作用力，再經(jīng)活化帶電荷的基材表面，逐層吸附上帶相反電荷的聚合電解質，從而形成多層膜。林傳舟等人[15]采用靜電層層自組裝技術制備亞麻籽油的多層乳液，以果膠、殼聚糖等聚合電解質為壁材，添加玉米糖漿作為壁材填充劑，噴霧干燥法制得亞麻籽油微膠囊。由多層乳液制備得到的亞麻籽油微膠囊比單層包埋要好，可明顯提高亞麻籽油的氧化穩(wěn)定性。

1.2 冷凍干燥法

冷凍干燥法是通過升華從凍結的乳化液中去除水分形成微膠囊的過程，將配好的乳化液在低溫下凍結以后，置于冷凍干燥裝置中，通入氮氣冷凍干燥后，得到微膠囊產(chǎn)品。Heinzelmann K等人[23]將冷凍干燥技術應用于魚油的微膠囊化中，得到的魚油微膠囊具有較好的熱穩(wěn)定性，而這種穩(wěn)定性的影響因素主要是冷凍速率和微膠囊所用的壁材。而乳化體系所產(chǎn)生的脂肪球直徑與微膠囊化效率和穩(wěn)定性沒有明顯的關系[24]。Klaypradit W等[25]將超聲波技術引入到微膠囊的乳化工藝中，系統(tǒng)研究了乳化體系中壁材殼聚糖、麥芽糊精、乳清分離蛋白、金槍魚油比例對乳化效果及脂肪球直徑的影響，研究結果表明，殼聚糖和麥芽糊精的聯(lián)合使用可得到最穩(wěn)定的乳化體系，干燥后的微膠囊產(chǎn)品含水量低、包埋效率高。

1.3 凝聚法

根據(jù)加入微膠囊壁材的種類及性質，凝聚法可分為單凝聚法和復合凝聚法。單凝聚法是指在高分子囊材溶液中加入凝聚劑以降低高分子溶解度，進而凝聚成囊的方法。Wu K等人[26]采用羥丙基甲基纖維素作為乳化劑，通過添加麥芽糊精作為壁材，利用單凝聚法將魚油進行微膠囊化。結果證實，當麥芽糊精的DE值（Dextrose equivalent value）、羥丙基甲基纖維素的添加量、魚油所占比例分別為20%，5%，40%時，可觀測到凝聚的發(fā)生。復合凝聚法是由一種或多種親水膠體首先在溶液中形成復合凝聚相，隨后沉積在分散的乳狀液滴表面形成微膠囊，通過添加固化劑使囊壁形成穩(wěn)定的網(wǎng)狀結構，能夠承受高溫、高濕的環(huán)境。最常見的有明膠-阿拉伯膠、明膠-海藻酸鈉、明膠-聚磷酸鈉體系等。劉盛楠[27]利用阿拉伯膠和明膠為壁材，采用復合凝聚法對魚油進行微膠囊化，EPA和DHA在微膠囊包埋后的保留率分別達到97%和96%以上。Zhang K等人[28]利用明膠-阿拉伯膠作為壁材，以轉谷氨酰胺酶為交聯(lián)劑，對微藻油進行微膠囊化取得了良好的效果。亞麻籽油采用復合凝聚法進行微膠囊化，可有效抑制亞麻籽油的氧化[29]。Cho Y H等人[30]利用轉谷氨酰胺酶作為固化劑，以大豆分離蛋白作為壁材，采用復合凝聚法對魚油進行微膠囊化，得到的微膠囊具有較好氧化穩(wěn)定性。

1.4 其他微膠囊化方法

1.4.1 靜電噴霧

靜電噴霧為通過高壓靜電發(fā)生裝置使噴出霧滴帶電的噴霧方法。用這種方法制備微膠囊的原理是在直流高壓發(fā)生器的正負電場中，噴槍懸于盛有固化液容器的液面上方，使具有一定導電率的芯材溶液克服黏滯力和表面張力噴射形成細小液滴噴霧，并在收集裝置中固化成囊[31]。采用靜電噴霧法制備的微膠囊具有成囊性好、粒徑均勻和易無菌操作的優(yōu)點，并且可通過調(diào)節(jié)電壓控制微囊的粒徑達到微米級。以往高壓靜電噴霧法主要用于多肽、蛋白等水溶性藥物的制備，現(xiàn)在靜電噴霧技術在食品中的應用越來越廣，成為最具應用前景的食品功能成分載體之一[32]。Sergio T G等人[33]以玉米蛋白作為壁材，利用靜電噴霧法將DHA進行微膠囊化，傅里葉變換衰減全反射紅外光譜法對微膠囊表征的研究表明，微膠囊具有較好的穩(wěn)定性，能有效抑制環(huán)境條件下微膠囊中DHA的降解，提示靜電噴霧法可作為ω-3不飽和脂肪酸一種新的微膠囊化方法。

1.4.2 噴霧造粒

噴霧造粒法是將液體物料向逆流或并流的氣流中噴霧，在液滴與氣流間進行熱量和物質傳遞而制得球狀粒子的方法。Anwar S H等人[34]分別采用噴霧造粒、噴霧干燥、冷凍干燥法對魚油進行包埋，發(fā)現(xiàn)噴霧造粒法得到的魚油微膠囊開始時形成的是容易成團結塊的顆粒，而后可能進一步被包埋，所形成的微膠囊具有較強氧化穩(wěn)定性。而如果采用羥丙基β-環(huán)糊精對這種微膠囊再進行包埋，則可能誘導脂肪酸的氧化，降低魚油的氧化穩(wěn)定性。

2 展望

由于ω-3多不飽和脂肪酸對人體健康的促進作用，越來越多的研究集中在對多不飽和脂肪酸的生產(chǎn)及提取上，如利用微藻進行ω-3多不飽和脂肪酸的生產(chǎn)等?；隰~油中ω-3多不飽和脂肪酸的特殊氣味和易氧化性，對ω-3多不飽和脂肪酸進行微膠囊化處理，有利于提高ω-3多不飽和脂肪酸的穩(wěn)定性，作為功能食品、藥品載體，擴大ω-3多不飽和脂肪酸的應用范圍。對于ω-3多不飽和脂肪酸進行微膠囊化多采用噴霧干燥法、冷凍干燥法、凝聚法等，噴霧干燥法較容易實現(xiàn)工業(yè)化。

ω-3多不飽和脂肪酸微膠囊化考查的重要指標就是在貨架期的氧化穩(wěn)定性，未來在進行微膠囊化研究時，可考慮加入一定的抗氧化劑進行乳化包埋，如VE等。一些先進的微膠囊化方法，如高壓靜電噴霧、噴霧造粒等，已經(jīng)顯示出在ω-3多不飽和脂肪酸微膠囊化方面的潛力，在進一步加大微膠囊化方法的應用范圍同時，還要繼續(xù)加強對微膠囊化工藝實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的探討。

[1]Mc Manus A，Merga M，Newton W.Omega-3 fatty acids.What consumers need to know[J].Appetite，2011 （7）：80-83.

[2]Rubio-Rodríguez N，Beltrán S，Jaime I，et al.Production of omega-3 polyunsaturated fatty acid concentrates：A review[J].Innovative Food Science and Emerging Technologies，2010 （11）：1-12.

[3]Encina C，Vergara C，Giménez B，et al.Conventional spray-drying and future trends for the microencapsulation of fishoil[J].TrendsinFoodScience&Technology，2016 （7）：46-60.

[4]Chatterjee S，Judeh Z.Microencapsulation of fish oil[J].Lipid Technology，2016（2）：13-15.

[5]包姍姍，胡未人，胡學超，等.多不飽和脂肪酸微膠囊化的研究進展 [J].食品工業(yè)科技，2010（7）：386-390.

[6]Kolanowski W，Laufenberg G，Kunz B.Fish oil stabilisation by microencapsulation with modified cellulose[J].International Journal of Food Sciences and Nutrition，2004，55 （4）：333-343.

[7]Drusch S，Serfert Y，Schwarz K.Microencapsulation of fish oil with n-octenylsuccinate-derivatised starch：Folw properties and oxidative stability[J].European Food Research and Technology，2006 （6）：501-512.

[8]Kolanowski W，Ziolkowski M，Wei?brodt，et al.Microencapsulation of fish oil by spray drying-impact on oxidative stability.Part 1[J].European Food Research and Technology，2006，22（2）：336-343.

[9]Drusch S.Sugar beet pectin：A novel emulsifying wall component for microencapsulation of lipophilic food ingredients by spray drying[J].Food Hydrocolloids，2007 （8）：1 223-1 228

[10]Fang X，Shima M，Adachi S.Effects of drying conditions on the oxidation of linoleic acid encapsulated with gum arabic by spray-drying[J].Food Science Technology and Research，2005 （11）：380-384.

[11]Tirgar M，Jinap S，Zaidul I S，et al.Suitable coating material for microencapsulation of spray-dried fish oil[J].Journal of Food Science and Technolgy，2015，52 （7）：4 441-4 449.

[12]Shaw L A，Mc Clements D J，Decker E A.Spray-dried multilayered emulsions as a delivery method for ω-3 fatty acids into food systems[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，2007 （5）：3 112-3 119.

[13]項惠丹.抗氧化微膠囊壁材的制備及其在微膠囊化魚油中的應用 [D].無錫：江南大學，2008.

[14]Klinkesorn U，Sophanodora P，Chinachoti P，et al.Charcterization of spray-dried tunaoil emulsified in two-layered interfacial membranes prepared using electrostatic layer-bylayerdeposition[J].FoodResearchInternational，2006 （9）：449-457.

[15]林傳舟，李進偉，蔣將，等.亞麻籽油多層微膠囊的制備及性質研究 [J].中國油脂，2016，41（1）：17-21.

[16]Partanen R，Raula J，Sepp?nen R，et al.Effect of relative humidity on oxidation of flaxseed oil in spray dried whey protein emulsions[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，2008，56 （14）：5 717-5 722.

[17]劉斯博，田少君，夏克東.亞麻籽油微膠囊的制備及理化性質研究 [J].糧食與油脂，2015，28（8）：17-20.

[18]Omar K A，Shan L，Zou X，et al.Effects of two emulsifiers on yield and storage of flaxseed oil powder by response surface methodology[J].Pakistan Journal of Nutrition，2009，8 （9）：1 316-1 324.

[19]Helena C F，Renata V T，Carloss R F，et al.Encapsulation efficiency and oxidative stability of flaxseed oil microencapsulated by spray drying using different combinations of wall materials[J].Journal of Food Engineering，2013 （4）：443-451.

[20]解秀娟.藻油DHA微膠囊的乳化噴霧干燥法制備及在乳品中的應用 [D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學，2009.

[21]Aghbashlo M，Mobli H，Madadlou A，et al.Influence of wall material and inlet drying air temperature on the microencapsulation of fish oil by spray-drying[J].Food and Bioprocess Technology，2013 （6）：1 561-1 569.

[22]Gharsallaoui A，Roudaut G，Chambin O，et al.Applications of spray drying in microencapsulation of food ingredients：an overview[J].Food Research International，2007，40 （9）：1 107-1 121.

[23]Heinzelmann K，F(xiàn)ranke K.Using freezing and drying techniques of emulsions for the microencapsulation of fish oil to improve oxidation stability[J].Colloids and Surfaces B：Biointerfaces，1999，12 （3）：223-229.

[24]Heinzelmann K，F(xiàn)ranke K，Valesco J，et al.Protection of fish oil from oxidation by microencapsulation using freezedrying techniques[J].European Food Research Technology，2000 （2）：234-239.

[25]Klaypradit W，Huang Y W.Fish oil encapsulation with chitosan using ultrasonic atomizer[J].LWT-Food Science Technology，2008（6）：1 133-1 139.

[26]Wu K，Chai X，Chen Y.Microencapsulation of fish oil by simple coacervation of hydroxypropyl methylcellulose[J].Chinese Journal of Chemistry，2005 （11）：1 569-1 572.

[27]劉盛楠.魚油的微膠囊化及氧化控制技術研究 [D].杭州：浙江工業(yè)大學，2012.

[28]Zhang K，Zhang H，Hu X，et al.Synthesis and release studies of microalgal oil-containing microcapsules prepared by complex coacervation[J].Colloids and Surfaces B：Biointerfaces，2012 （6）：61-66.

[29]Liu S，Low N H，Nickerson M T.Entrapment of flaxseed oil within gelatin-gum Arabic capsules[J].Journal of the American Oil Chemists'Society，2010 （10）：809-815.

[30]Cho Y H，Shim H K，Park J.Encapsulation of fish oil by an enzymatic gelation process using transglutaminase crosslinked proteins[J].Journal of Food Science，2003 （9）：2 717-2 723.

[31]徐敬宜.IgY海藻酸鈉-殼聚糖微囊的制備及其性能研究 [D].大連：大連理工大學，2006.

[32]Alehosseini A，Ghorani B，Sarabi-Jamab M，et al.Principles of electrospraying：A new approach in protection of bioactive compounds in foods[J].Critical Reviews in Food Science and Nutrition，2017 （13）：237-239.

[33]Sergio T G，Antonio M A，Maria J O，et al.Stabilization of a nutraceutical omega-3 fatty acid by encapsulation in ultrathin electrosprayed zein prolamine[J].Journal of Food Science，2010 （6）：69-79.

[34]Anwar S H，Kunz B.The influence of drying methods on the stabilization of fish oil microcapsules：Comparison of spray granulation，spray drying，and freeze drying[J].Journal of Food Engineering，2011（2）：367-378.◇

Progress in Microencapsulation of Omega-3 Polyunsaturated Fatty Acids

DAI Yi1，2，DAI Zhiyong1，ZHANG Yanchun1，MOHongwei1，PANLi'na1，LIU Chengguo2，LU Xiangyang2，?ZHOU Hui1，2
（1.Ausnutria Dairy （China） Co.，Ltd.，Changsha，Hu'nan 410200，China；2.College of Food Science and Technology，Hu'nan Agricultural University，Changsha，Hu'nan 410128，China）

Studies show that intake of omega-3 polyunsaturated fatty acids can effectively reduce the incidence of cardiovascular disease，and the microencapsulation of omega-3 polyunsaturated fatty acids is beneficial to improve its oxidation stability and hide the fishy smell of fish oil.This paper introduces the application of microencapsulation in the omega-3 polyunsaturated fatty acids，and the future development direction of microencapsulation of omega-3 polyunsaturated fatty acids is also pointed out.

omega-3 polyunsaturated fatty acids；microencapsulation；spray drying

TS201.1

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.09.012

1671-9646（2017） 09a-0044-04

2017-06-21

長沙市科技計劃項目（KQ1602237）。

戴 逸（1994— ），女，在讀碩士，研究方向為食品生物技術。

?通訊作者：周 輝（1980— ），男，博士，副教授，研究方向為食品生物技術。