许朵霞，曹雁平，齐雅萌，祖丽皮亚.艾合麦提，袁 芳，高彦祥

(1.北京工商大学食品学院，北京工商大学食品添加剂与配料北京高校工程研究中心，北京工商大学北京市食品风味化学重点实验室，北京100048;2.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京100083)

营养、健康是新世纪食品消费的主流。目前，世界约10%的成年人处于亚健康状态，尤其是脑力劳动者，而中国亚健康人群高达70%。因此，发展保健食品，尤其是具有抗氧化、抗病毒、降血脂、增强免疫功能的保健食品以改善亚健康人群的健康状态，对提升我国国民的整体身体素质，保障我国持续、快速、健康的发展具有重要的理论和现实意义。然而，许多具有重要生理功能的食品配料，如类胡萝卜素、不饱和脂肪酸、维生素、植物甾醇等水溶性较差，对光、热、氧敏感，容易发生降解，这都严重限制了其作为功能因子在食品中的应用，因此开发食品功能因子输送体系，最大限度保留功能因子活性，改善其水溶性，提高它们在功能食品中的稳定性和生物利用率是功能食品发展亟需解决的难点问题［1］。

食品功能因子输送体系主要包括:纳米乳状液、微米乳状液、传统乳状液、固相脂质颗粒、多重乳状液、脂质体等［2］。本文基于最新的研究报道，着重介绍:纳米乳状液、传统乳状液、固相脂质颗粒、多层乳状液与凝胶颗粒的结构、性质、制备方法及其生物利用率。

1 纳米乳状液与传统乳状液

1.1 纳米乳状液、传统乳状液的结构与性质

1.1.1 纳米乳状液、传统乳状液的粒径大小 乳状液通常包含油水两相，一相以液滴的形式分散于另一相中。因粒径大小不同，乳状液一般可分为纳米乳状液、微米乳状液和传统乳状液。纳米乳状液与传统乳状液相比粒径较小(10～100nm)，而传统乳状液粒径范围为100nm～100μm。乳状液类型及粒径大小分布可通过选择适当的乳化剂来控制。乳化剂决定乳状液界面特性，如电荷大小、界面厚度、界面流变性及对环境(pH、离子强度、温度及酶活性等)的稳定性［3］。

1.1.2 纳米乳状液、传统乳状液的浊度 传统乳状液浊度相对较大，因为其粒径大小与入射光波长较接近(d≈λ);而纳米乳状液浊度相对较小，因为其粒径较小，与入射光波长相差较大(d≤λ)，因此，透射光强度较大，浊度较小［4］。

1.1.3 纳米乳状液、传统乳状液的稳定性 就稳定性差异而言，传统乳状液粒径较大，由于重力的作用易发生相分离及液滴聚集现象，而纳米乳状液由于粒径较小，布朗运动较强，稳定性较好;另外，液滴间静电吸引作用随着粒径的减小而减弱，因此，纳米乳状液液滴聚集作用较弱，稳定性较好。

1.1.4 纳米乳状液、传统乳状液的流变特性 传统乳状液黏度随着油相含量的增加而增大，乳状液黏度可分为低黏度(油相浓度＜20%)，高黏度(油相浓度20%～40%)，半固态(油相浓度＞40%)。当传统乳状液液滴发生絮凝或者添加增稠剂时，黏度增大。纳米乳状液黏度变化趋势类似于传统乳状液，即黏度随着油相浓度的增大及液滴的聚集作用而增加。但是，当二者乳状液含有相同油相浓度时，由于纳米乳状液形成的界面层较厚及静电排斥力较强，因而，纳米乳状液黏度较大［5］。

1.2 纳米乳状液、传统乳状液的制备方法

乳状液制备技术发展迅速，从传统的搅拌乳化、电乳化、定转子乳化等，到现代的高压均质乳化、膜乳化、微通道乳化等。两种乳状液可通过高能量法和低能量法制备。高能量法通常在制备过程中需要施加巨大的机械作用力，使分散相液滴充分细化，并在乳化剂的作用下分散至连续相中，保持一定的稳定性。低能量法通常靠自组装作用，通过添加大量的乳化剂或者调节环境条件来实现，依作用途径不同可分为:通过改变制备温度的相转变温度法(PIT法);温度不变，通过添加有机相而后将其蒸发的有机溶剂蒸发法(PIC 法)［6－7］。

两种乳状液制备过程中，如果功能性成分属于结晶型(如植物甾醇，类胡萝卜素等)，应确保其溶解浓度低于其饱和浓度，并且加热温度高于其熔点。若功能性成分易发生降解(如ω－3脂肪酸，共轭亚油酸，类胡萝卜素等)，需要严格控制制备条件如制备温度、氧气、光照及过渡态金属。

1.3 纳米乳状液、传统乳状液的生物利用率

传统乳状液与纳米乳状液的消化吸收影响因素如下:

1.3.1 乳化剂类型 食品乳状液可通过不同乳化剂制备，包括:小分子、生物大分子乳化剂及磷脂等。乳化剂类型影响乳状液的消化吸收速率及程度。Wickhan研究表明磷脂与蛋白质相比，形成的乳状液消化速率较快［8］。Mun等研究了不同乳化剂对乳状液消化速率的影响顺序为:非离子乳化剂(吐温20)＞磷脂＞蛋白质(酪蛋白或者乳清蛋白)。乳状液的消化吸收速率与程度可通过改变乳状剂类型及其与胆盐、脂肪酶的相互作用力等来调控［9］。

1.3.2 粒径大小(界面面积)油脂消化主要是脂肪酶吸附至油滴表面，而后与脂肪发生降解作用。油脂消化吸收程度随着粒径的减小而增大。McClements等研究了β－乳球蛋白稳定中链脂肪酸(MCT)形成乳状液的消化吸收特性，结果表明脂肪酸释放速率随着乳状液粒径的减小而增大［10］。

1.3.3 乳状液界面组成 根据上述理论，纳米乳状液与传统乳状液相比，由于界面面积较大，油脂消化速率可能相对较快。但是，有研究利用同一β－乳球蛋白，比较有机溶剂蒸发法形成的纳米乳状液(d=60nm)与均质法制备的传统乳状液(d=200nm)，发现纳米乳状液与传统乳状液相比，消化速率较慢。因为传统乳状液液滴界面膜较薄，而纳米乳状液的液滴界面膜较厚。因此，除了比表面积之外，乳状液界面组成对其消化吸收速率起着重要的作用［11］。

1.3.4 油相 油脂类型(可消化与不可消化油脂、甘三酯与挥发性油脂、不同链长的油脂)影响乳状液的消化与吸收。如长链脂肪酸酯比中链脂肪酸酯消化速率慢，因为二者消化产生的不同链长脂肪酸水溶性不同。长链脂肪酸酯消化吸收产生的脂肪酸链较长，易吸附至油水界面上，阻碍脂肪酶与油相的相互作用，降低脂肪氧化速度;而中链脂肪酸酯消化产生的中链脂肪酸，水溶性较好，分布至水相中，对脂肪酶的消化作用无显著影响。Porter等利用不同油相中链脂肪酸酯(MCT)和长链脂肪酸酯(LCT)分别制备乳状液，二者粒径分布接近(d32≈290nm)。MCT与LCT乳状液相比，油脂消化速率和程度高(MCT乳状液的 Фmax=100%，LCT乳状液的 Фmax=70%)［12］。因此，可根据油脂的性质，通过选择适当的油脂来控制输送体系的消化吸收速率及程度。

总体而言，纳米乳状液由于粒径较小，包埋成分扩散速度较快。因此，纳米乳状液包埋的脂溶性成分的生物利用率与传统乳状液相比较高［13］。

2 多层乳状液

2.1 多层乳状液的结构与性质

多层乳状液是由两种或者多种乳化剂通过静电吸附作用，形成一定界面层厚度的乳状液。多层乳状液的稳定性取决于乳状液的粒径分布、油相浓度、乳化剂在界面上组成及分布、界面层厚度、电位分布及渗透性等。

同一粒径范围的多层乳状液与传统乳状液相比，具有类似的物理化学特性，如流变性、浊度及稳定性等。但是，多层乳状液具有较厚及较致密的界面层，可大大提高乳状液的乳析稳定性;具有较高的界面电荷密度，液滴之间静电排斥力较大，可提高乳状液的絮凝、聚结稳定性;同时具有良好的界面流变特性，可减少乳状液的奥氏熟化。因此，可利用多层乳状液提高功能性成分的物理化学稳定性。

2.2 多层乳状液的制备

多层乳状液的制备基于层层组装技术(layer－by－layer)，首先通过离子型乳化剂乳化油滴，形成初乳状液，而后加入带相反电荷的乳化剂，相反电荷乳化剂之间通过静电相互作用吸附至油滴表面，形成多层乳状液。多层乳状液的形成包括:一步法也称为直接混合法，两步或者多步法也称为层层组装法。Guzey等研究表明层层组装法比直接混合法制备的蛋白质－多糖乳状液稳定性好，因为直接混合法中分布于水相的未吸附多糖含量较多［14］，可能导致乳状液聚结。Demet研究表明，采用超高速离心分离未吸附的游离多糖，可提高混合法制备的乳状液的稳定性，另外，通过层层组装法制备乳状液过程中，二次混合和均质也可破坏已形成的絮凝现象，从而在一定程度上提高乳状液的稳定性［15］。

多层乳状液最大的优点在于其界面层可以系统控制，如界面层组成、电荷密度、界面层厚度、渗透性，界面流变特性等均可通过调控乳化剂类型及浓度、pH、离子强度、乳化剂添加顺序、混合方法等实现，从而提高乳状液的稳定性。

2.3 多层乳状液的生物利用率

多层乳状液消化吸收的影响因素包括:乳状液制备层数(一层、两层及多层);乳化剂添加顺序;多层乳状液制备中的环境因素，如pH、离子强度、温度及剪切速率;乳化剂之间的相互作用，如非共价、共价相互作用(化学、酶或者物理场作用)等［16］。

其中，界面层的渗透性影响多层乳状液的消化吸收与缓释效果:油相的消化吸收速率取决于消化酶渗透乳状液界面层的能力，该渗透能力取决于酶分子与界面乳化剂的相互作用。有研究报道不同界面层对多层乳状液消化吸收特性的影响，乳状液界面层分别为磷脂，磷脂－壳聚糖，磷脂－壳聚糖－果胶，以磷脂－壳聚糖的乳状液消化程度最低，并且消化后聚结程度最严重，可能是因为液滴表面较厚的界面层及正电荷特性与消化液成分发生静电排斥作用，造成脂肪酶活性降低。而磷脂－壳聚糖－果胶界面层未降低脂肪酶活性，是因为在消化过程中，壳聚糖－果胶复合物从乳状液界面层上脱落下来，使得消化酶易吸附至界面层［17］。

3 固相脂质颗粒

3.1 固相脂质颗粒的结构与性质

固相脂质颗粒是由乳化剂形成水相乳化脂溶性成分，与传统乳状液或者纳米乳状液性质类似，区别在于固相脂质颗粒的油相部分或者全部呈固体结构，因此具有特殊功能性。可通过选择乳化剂类型、油相的种类及比例，来调控固相脂质颗粒界面层分布，如电荷、界面层厚度及渗透性等［18］。

3.2 固相脂质颗粒的制备方法

固相脂质颗粒也可通过高能量或低能量方法制备。在食品工业中，主要采用高能量法来实现。乳化剂溶解于水相中，油相与水相混合后均质，均质温度高于油相熔点，形成传统乳状液或者纳米乳状液，而后通过控制冷却温度和时间来冷却乳状液，其中部分或者全部油相结晶化。同时，操作时应保证均质过程中温度高于油相的结晶温度，防止均质机发生堵塞［19］。Sonoda等研究发现利用两种或者多种不同油相混合可用于制备固相脂质颗粒，如甘三酯，腊和脂肪酸，形成的混合油相固相脂质颗粒具有载量大，油相保留率高等特点［20］。

3.3 固相脂质颗粒的生物利用率

固相脂质颗粒中油相的物理状态影响其消化吸收率，Olbrich等研究固相脂质颗粒的油相结晶状态对其消化吸收的影响，结果表明固相脂质颗粒可被脂肪酶消化，但其与液态油相比，消化速率较慢［21］。Bonnaire等研究了三棕榈酸甘油酯固相脂质颗粒与其乳状液的消化吸收特性，通过pH－自动滴定仪比较二者的消化吸收率，发现油相结构为固相的脂质颗粒与液相的乳状液相比，消化吸收速率及程度较小。可能是因为固态结构的油相与脂肪酶二者之间的相互作用相对较弱，接触机率较小，从而降低其消化吸收速率［22］。因此，固相脂质颗粒可用于开发具有缓慢释放特性的功能性因子如ω－3脂肪酸、共轭亚油酸、植物甾醇及类胡萝卜素产品。

4 凝胶颗粒

4.1 凝胶颗粒的结构与性质

凝胶颗粒是由蛋白质－多糖形成复合物包埋油滴形成的，主要类型为O/W1/W2，其中内水相W1为凝胶，外水相W2可为凝胶或者非凝胶。含有相同油相的凝胶颗粒与传统乳状液相比，二者理化特性存在差异，如光学特性、流变性、稳定性及控制释放特性等［23］。凝胶颗粒与传统乳状液相比较，由于水相的凝胶特性，浊度及粘度较大。凝胶颗粒具有热不稳定性现象，易发生絮凝、聚结及奥氏熟化，可通过调节凝胶体之间的相互作用来控制其不稳定性［24］。

4.2 凝胶颗粒的制备方法

凝胶颗粒可通过多种方法制备，包括:复凝聚法，挤压法，乳滴模板法等。通常先通过均质形成传统水包油乳状液，然后将大分子物质溶液与该水包油乳状液混合，调节体系的pH、离子强度等实现凝胶颗粒的形成［25］。

4.3 凝胶颗粒的生物利用率

最近有研究凝胶颗粒的消化吸收特性，将海藻酸钙加入乳状液中形成凝胶颗粒，其中Ca2+将液滴之间通过离子键交联起来，结果显示未形成凝胶颗粒的乳状液在25min内完全消化，而凝胶颗粒在25min内消化率小于8%，表明凝胶颗粒可有效延缓油相的消化［26］。可能是因为凝胶颗粒体系中，凝胶交联结构抑制消化酶与油相发生吸附，另外，凝胶结构使得消化产生的脂肪酸释放受到抑制，从而可实现功能因子的缓慢控制释放。凝胶颗粒可广泛应用于功能性成分的包埋及缓释，如功能性油溶性香料可采用凝胶颗粒来制备，通过控制体系的凝胶层来实现其缓慢释放。

5 展望

基于以上对功能因子输送体系制备及特性的了解，针对食品加工的具体需求，选用特定功能因子输送体系，以提高功能因子的稳定性、生物利用率及实现功能因子的控制释放。当然，对功能因子输送体系深入理解及新型输送体系的研究有待进一步深入与发展，如成本低、安全、无毒的乳化剂的开发还需要继续深入研究，需要开发出更多更优良的新乳化剂用以满足各种产品的要求;功能因子输送体系制备技术及其控制释放机理的研究，将大大推动医药和食品行业乳化技术的发展;此外，我们还要重视基础理论的研究，也才能使功能因子输送体系得到更广泛更好的发展。

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