杨冠杰，梁鹏

（福建农林大学食品科学学院，福建 福州 350002）

人们的日常饮食与营养素的摄入息息相关。减少食品加工、食品保藏等过程中营养素的损失，并进一步改善食品的营养价值，解决食物中有毒、有害物质对人体健康影响的公共卫生问题，提高食品安全性是食品营养与安全领域的研究核心。随着食品工业的迅速发展和人们消费水平的提高，具有食疗作用的营养强化食品、功能食品成为现代生活消费的新潮流，这依赖于新型食品技术的开发与应用。

微乳液一般是由表面活性剂、助表面活性剂、油与水等组分在适当比例下组成的无色、透明（或半透明）、低黏度的稳定热力学体系。微乳液的结构最早是在1943年由Hoar 和Schulman[1]发现，与普通乳液相比，微乳液具有较好的流动性，其颗粒分散均匀，呈现均相的稳定体系，离心或长期放置均不易发生凝絮或相分离现象。微乳液技术最早应用于原油的3 次开采上[2]，随着研究的深入，微乳液体系的应用扩展到石油化工、环境保护、农药、材料合成等领域。微乳液在食品领域的相关研究由于食品级组分的限制起步较晚，近年来，许多科研工作者进行了食品级微乳液体系的研究，并取得了显著的进展。

微乳液可作为一种输送体系包封食品中的功能活性成分，同时也具有提高食品组分消化率、抑菌以及抗氧化的作用；微乳液电动色谱作为一种食品分析和检测的方法具有高效、便捷的特点。目前微乳液技术已经应用在功能饮料、奶制品、保健食品等的生产和研发上，并在食品安全和营养成分检测方面也有一定的应用，在食品营养与安全领域表现出广阔的应用前景。基于此，本文综述了微乳液的结构、制备和在助消化、抑菌、抗氧化、包埋食品功能活性成分、微乳液电动色谱法等方面的应用现状，并对当前研究的不足进行分析，展望微乳液在食品营养与安全中的应用前景。

1 微乳液的结构和形成

根据连续相和分散相的组成，微乳液分为O/W型、W/O 型以及双连续型3 种。具体结构如图1 所示。

图1 水包油型、油包水型、双连续型微乳液微观结构图Fig.1 Micro-structure diagram of water-in-oil，oil-in-water and double continuous microemulsion

O/W 型微乳液以水为连续相；W/O 型以油为连续相；双连续相型微乳液具有上述两种结构的综合特征，但其水相和油相均非球状，而是类似于水管在油相中形成的特殊网格结构。

微乳液的形成原理主要有瞬时负界面张力说、双重膜理论、R 比理论、微乳液中水池融合的动力学行为等理论。微乳液体系通常包含4 个或更多的组分，然而一些助表面活性剂如长链醇可能在微乳液形成过程中发生链转移[3]。因此，也有许多研究是在三组分的微乳液体系上进行的。

2 微乳液的制备

食品级微乳液的制备方法主要有低能量乳化法和高能量乳化法两种。

2.1 低能量乳化法

低能量乳化法是在乳化过程中，组分不需要外界能量供给而是利用自身的物理化学性质，通过恒定温度下改变组分或恒定组分下改变温度来影响表面活性剂自发曲率，从而形成微乳液。低能量乳化法的乳化效果受温度、混合物组分的添加顺序、混合器装置类型、混合速率和加水速率等因素的影响。

低能量乳化法包括自发乳化、相转化温度和反相乳化等方法。自发乳化法是经典的低能量乳化法，通过在油相和表面活性剂的混合物中加水稀释来促进微乳液稳定体系的形成。该方法简单便捷并且可以利用拟三元相图分析微乳液的相行为变化[4]。相转化温度法通常适用于非离子型表面活性剂的微乳液体系，相转变温度（phase inversion temperature，PIT）也称亲水亲油平衡（hydrophile lipophilic balance，HLB）温度，在PIT 以上，表面活性剂溶于油相，而在该PIT 以下，表面活性剂溶于水相，随温度逐渐升高，体系由O/W 型微乳液转变为W/O 型微乳液。反相乳化法是近年来研发的新型低能量乳化方法，其原理是将乳化剂溶于油相中，在恒定的温度下逐渐加入水相，最终体系经历反转得到O/W 型微乳液，在该乳化过程中连续相由油相变为水相[5]。

2.2 高能量乳化法

高能量乳化法是传统的微乳液制备方法，包括高剪切混合、高压均质、胶体磨和超声波等方法，会产生强烈的破坏力，将分散相中的大液滴破碎成为无数的小液滴，使其均匀地分散在连续相当中。传统的高能乳化法在生产食品级微乳液方面存在一些局限性。高能量乳化方法经常产生比低能量工艺具有更大液滴尺寸的乳液，并且难以获得小于200 nm～300 nm 的平均液滴尺寸。此外，用于高能工艺的设备昂贵并且具有较低的能量转化效率，这将导致生产成本的增加[6]。

生产过程中使用低能乳化方法还是高能乳化方法，这取决于系统的组成和最终产品的所需性能。此外，混合乳化剂的使用可能影响这两种微乳液制备方法产生的液滴的粒度分布和稳定性[7]。

食品级微乳体系的复杂性和对所用原料的低毒性的要求在一定程度上限制了其组分的选择。常见的食品级低质量表面活性剂有甘油单酯、卵磷脂、糖脂、脂肪醇和脂肪酸等，高质量表面活性剂包括蛋白质和多糖[8]。微乳液在食品营养领域的研究主要集中在微乳液作为生物活性化合物递送系统的应用上，此外也有以助消化和抗菌为目的的食品级微乳液研究和通过微乳液电动色谱法检测食品组分的研究。

3 微乳液在提高营养物质消化率的应用

通过技术手段促进人体对营养物质的吸收是食品营养领域的研究热点。在动物饲料优化方面的研究已发现在动物饲料加入适当的乳化剂可提高家禽家畜的消化率。Amitava 等[9]研究证实在肉鸡日粮中添加乳化剂混合物能够提高脂肪消化率，从而提高鸡肉性能。Zhao 等[10]评估了日粮中添加乳化剂（溶血磷脂）对断奶仔猪生长性能营养物质消化率和血液分布的影响，结果表明溶血磷脂的添加提高了断奶仔猪的日增重量和营养物质的消化率。近年来，在食品营养领域已有许多研究者通过小鼠实验和体外细胞实验研究发现食品级微乳体系可调节脂质等营养物质在人体内的消化。Peng 等[11]将茶多酚通过高压均质作用与玉米油和聚山梨酯-80 一起乳化制得微乳液，体外模拟消化实验表明：与水溶液相比，用微乳系统递送茶多酚可以增强表没食子儿茶素没食子酸酯的吸收。Omega-3 脂肪酸用于强化多种功能性食品，以满足人体生物系统的营养需求。Karthik P 等[12]研究发现以吐温-40 为乳化剂制备二十二碳六烯酸（docosahexenoic acid，DHA）水包油微乳液能够增加脂质消化率。

乳化剂的选择是影响食品级微乳液助消化作用的重要因素。Choongjin 等[13]通过模拟小肠液研究发现微乳液体系对营养物质消化率的影响与乳化剂的链长和浓度有关。Yuan 等[14]研究了用于配制赋形剂乳液的乳化剂类型对菠菜中β-胡萝卜素的降解的影响，发现由酪蛋白酸钠稳定的微乳液相比通过吐温-20 或辛烯基琥珀酸酐稳定的微乳液对β-胡萝卜素的降解影响更大，该结果主要归因于乳化剂的消化特性的差异，其影响β-胡萝卜素从植物组织到脂质相的转移效率以及脂质消化和混合胶束的形成。因而选择合适的乳化剂对提高食品级微乳液的促消化作用具有重要意义。

近年来，研究者特别关注研究乳液的组成和结构与脂肪分解程度之间的关系，这是由于调节脂质消化可以减少或延迟脂肪吸收或增加健康脂肪的摄入，这在食品营养领域具有重要意义。胆汁盐在脂质代谢中起着关键作用，因此通过了解典型的食物乳化剂对十二指肠中胆汁盐结构的影响，可以帮助研究者进一步理解如何通过微乳液体系控制脂质消化[15]。

4 微乳液在食品抑菌中的应用

食品中的致病菌和腐败菌是食品加工过程中面临的首要安全问题，天然抗菌化合物如芳香植物精油、单甘脂等可作为食品防腐剂的替代产品。通过微乳液体系对天然抗菌化合物进行包埋，可增强其抑菌效果和稳定性。

4.1 精油微乳液包封体系

芳香植物精油已经被证明具有良好的抑菌活性，由于稳定性较差且长期放置易变质而很少直接提取利用。通过微乳液对精油进行包封，增加其水溶性的同时又保护其不受外界因素的影响，能够使其更有效地应用于食品中。

当前在食品领域应用较多的是具有良好驱虫、杀菌作用的草本类、柑橘类、花香类、辛香类、土质类的植物精油。Ozogul 等[16]制备了迷迭香、月桂、百里香、鼠尾草4 种草木类精油微乳，研究其对虹鳟鱼鱼片感官品质的影响及其抑菌效果，通过试验筛选出迷迭香和百里香精油的食品级微乳液作为虹鳟鱼鱼片的防腐剂。Sundararajan 等[17]以聚山梨醇酯-80 为表面活性剂对罗勒叶精油进行微乳体系包封，发现该微乳液对粪肠球菌、金黄色葡萄球菌、副伤寒沙门氏菌、肺炎克雷伯菌有显著的抑制效果，且具备良好的杀幼虫活性。Gundewadi 等[18]将无患子提取物用作生物表面活性剂，通过超声波对罗勒油进行微乳化，研究发现与标准杀真菌剂多菌灵相比，试验配制的微乳剂对病原体具有更高的抑制活性。

为了提高精油微乳体系的抑菌活性，可将单一植物精油与其他抑菌性更强的植物精油进行复配或结合壳聚糖等食品添加剂。肉桂精油具有改善血液循环的作用，何艳等[19]在国内首次构建以肉桂精油为油相的食品级微乳体系，通过体内实验发现壳聚糖能提高肉桂精油微乳液的抑菌效果，此微乳液体系对灰霉病的防治率达到100%。Severino 等[20]研究发现UV-C，γ-辐射处理与改性壳聚糖生物活性涂层相结合，使基于柑橘精油的微乳液体系能够有效控制李斯特菌在绿豆样品中的生长，且不会影响食品的物理性质。郭锦棠等[21]研究发现丁香油、肉桂油与大蒜油均具有较好的杀菌性能，且三者复配使用能够发挥出协同抑菌效果，最佳配伍质量比为 8∶1∶8。

4.2 单甘脂微乳液包封体系

单脂肪酸甘油酯简称单甘酯，是一类重要的非离子型表面活性剂。单甘脂有一个亲油的长链烷基和两个亲水的羟基，因而具有良好的表面活性，可以作为乳化剂应用于食品、化妆品、医药等领域。近来的研究发现，某些单甘酯如月桂酸单甘酯和辛酸单甘脂，具有广谱抗菌性，而且安全性高、性能稳定，可作为食品防腐剂投放市场。

Zhang 等[22]第一次开发了用于抗真菌目的的食品级微乳液系统。其团队研究了一种食品级甘油单月桂酸酯（glyceryl monolaurate，GML）/乙醇/吐温-80/山梨酸钾（potassium sorbate，PS）/水微乳剂体系的理化性质及对黑曲霉和意大利青霉菌的抗真菌活性。试验结果表明：在微乳液的抗真菌活性方面，GML 和PS 质量比为1∶3.5 的情况下，抗真菌活性最好。并得出结论：以GML 为油相制备的食品级稀释稳定微乳用于抗真菌是可行的。Zhang 等[23]研究了一种食品级稀释稳定微乳，并对白色念珠菌和酿酒酵母的抗酵母菌活性进行了相关测定。

对于单甘脂微乳液包封体系的抑菌机理，翁佩芳等[24]测定了月桂酸单甘油酯微乳液（lauric acid monoglyceride microemulsion，ME）菌株S1 的最低抑菌浓度。推测ME 破坏了细菌细胞膜的完整性，使其半渗透性丧失并在细胞膜上形成孔道，导致小分子物质渗出，当细胞膜发生崩解时，大分子物质溢出，最终导致细胞死亡，从而起到抑菌杀菌作用。

单甘脂微乳液包封体系的抑菌作用在食品贮藏保鲜方面具有良好的应用前景。朱亚珠等[25]以菌落总数和感官评分为主要评价指标测定ME 对鱿鱼丝在贮藏过程中品质变化的影响。Fu 等[26]探究了食品级单月桂素微乳液体系对鲜面条保存时间的影响。张佩华等[27]研究了食品级单辛酸甘油酯微乳液对常见食源性细菌的抑菌特性。最低抑菌浓度试验表明，该微乳对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的最低抑菌浓度均为135 mL/L，具有良好的抑菌特性。

4.3 混合型抑菌乳化剂的应用

不同种类乳化剂的混合物可用于配制基于微乳液的产品，在食品工业中，这些乳化剂通常选自高分子量生物聚合物（如蛋白质或多糖）或低分子量表面活性剂（如卵磷脂，皂苷，吐温等）[28]。每种类型的乳化剂都有其独特的分子和物理化学性质，可用于调节微乳液液滴的界面性质。

具有抑菌作用的乳化剂如单甘脂等与一些具有增强微乳体系稳定性作用的乳化剂相混合，可使微乳液体系的抗氧化活性和稳定性提高[29]。尽管抑菌乳化剂与其他乳化剂的协同作用还有待进一步研究，但随着消费者对绿色标签产品的需求不断增加，该微乳液体系具有广阔的前景。

5 微乳液在包埋食品功能活性成分的应用

微乳液的包封递送体系在增加高度疏水性的食品功能活性成分生物利用度上有着重要作用[30]。

5.1 维生素的包埋

维生素A、维生素D、维生素E、维生素K 等脂溶性维生素具备重要的生理功能，但在食品加工及贮藏的过程中容易被降解，在到达胃肠道之前，其生物活性损失严重。因此，可采用微乳液体系对维生素进行包埋，有利于提高维生素的化学稳定性和生物利用率。

通过小鼠实验，已有研究发现一些抗氧化的脂溶性维生素通过微乳液体系包埋可有效用于预防慢性疾病。非酒精性脂肪性肝病与高脂血症、肥胖和II 型糖尿病有关，El-Sherbiny 等[31]发现维生素D 微乳液优于传统维生素D，对高脂饮食诱导的肝损伤具有显著的保肝作用。Dizaj 等[32]研究发现维生素A 微乳液也可用于口服油溶性药物的输送体系。

包埋维生素的微乳液因良好的抗氧化性和稳定性，可作为食品的保鲜剂应用在食品工业上。Dasgupta等[33]使用食用芥子油和吐温-80 制备食品级维生素E乙酸酯微乳液。制备的微乳液显示出良好的抗氧化活性，可用于延长果汁的保质期。Tao 等[34]研究发现丁香通与维生素C 组合的微乳液包封体系显著提高了苹果汁的抗褐变能力。Tipchuwong 等[35]开发了一种维生素D3强化冰淇淋，维生素D3微乳液显著提高了高脂和低脂冰淇淋中维生素D3的稳定性。

5.2 蛋白质的包埋

蛋白质是微乳液常用的乳化剂，蛋白质能够降低油水界面张力，形成一个保护层吸附表面新形成的液滴，从而防止其聚结和絮凝[36]，达到稳定稳乳的作用。在吸附过程中，蛋白质通过结构修饰（二级和三级结构重排）保证疏水片段和疏水相之间的最大相互作用。

球蛋白具有较稳定的结构和表面亲水性，因而不是一种很好的乳化剂，在食品工业中常需以多糖类物质作为助表面活性剂[37]。酪蛋白由于其结构特点（无规则卷曲），以及肽链中亲水区域和疏水区域的相对分开，所以是一种很好的乳化剂。

5.3 油脂的包埋

多不饱和脂肪酸有利于心脑血管疾病的防治，还可促进婴儿大脑和视网膜的发育，但不饱和脂肪酸易被氧化，化学稳定性不强。因而，恰当的包埋技术有助于保护其活性。

植物油脂消化吸收率高，含有丰富的维生素E，少量的钾、钠、钙和微量元素。植物油脂通过微乳液包埋常需采用混合表面活性剂。王春等[38]将单双硬脂酸甘油酯、硬酯酰乳酸钠、三聚甘油单硬脂酸酯、山梨醇酐单硬脂酸酯复配作为乳化剂，丙三醇为助表面活性剂，探究棕榈油微乳液对馒头品质的影响。试验结果表明，当储存时间为48 h 时，微乳液中乳化剂含量为7.5%、丙三醇含量为20%、含水量为10%时，馒头的硬度最小，弹性最大。关智谋等[39]优化山茶油微乳液配方，研究发现在最佳工艺条件下山茶油微乳体系具有很好的热稳定性、离心稳定性、储藏稳定性、盐度稳定性和耐碱性。

相较于植物油脂，动物油脂特别是鱼油的不饱和脂肪酸的含量更高，具有广阔的应用前景。动物油脂中不饱和脂肪酸的双键遇光、热、氧易发生氧化还原反应，通过微乳液体系对其进行包埋并保持稳定性是解决这一问题的一大途径。叶璐等[40]以肉豆蔻酸异丙酯（isopropyl myristate，IPM）为油相，Tween-80 和Span-80 复配为表面活性剂，乙醇为助表面活性剂制备了一种无毒稳定的南极磷虾油微乳液，克服了南极磷虾油的疏水特性和易氧化性，为南极磷虾油在食品营养领域的应用提供了参考。Yesiltas 等[41]将酪蛋白酸钠和磷脂酰胆碱联用制备得到稳定的鳕鱼肝油微乳液，为高脂鱼油的包埋提供了新的途径。

5.4 作为抗氧化成分的封装体系

抗氧化剂能抑制食品中各营养组分的氧化，在食品领域应用广泛，微乳液体系可作为食品中部分抗氧化组分的封装体系，提高其化学稳定性。封装抗氧化成分的微乳液体系稳定性与表面活性剂的组成和浓度有关。

Joungi 等[42]采用高压均质法制备了不同表面活性剂浓度的姜黄素微乳，并将其应用于商业牛奶体系，试验结果表明：强化牛奶的脂质氧化性明显低于对照（未经强化）牛奶和不含姜黄素的微乳。原花青素具有抗氧化、抗癌、抗肿瘤等独特的生理特性，陈娅等[43]制备莲房原花青素低聚体微乳液，研究温度、金属离子等对制备的微乳液稳定性的影响。近年来的研究表明，微乳液封装抗氧化成分在功能食品的研发方面具有极大的应用潜力。

6 微乳液电动色谱法的应用

微乳液电动色谱（microemulsion electrokinetic chromatography，MEEKC）是在胶束电动色谱（micellar electrokinetic chromatography，MEKC）基础上发展起来的一种色谱新技术[44]。在MEEKC 中，中性溶质根据其疏水性的不同，在分散相和连续相中的分配也不同，从而根据色谱机理可以实现分离。表面活性剂和助表面活性剂的类型和浓度、pH 值、油相的类型、缓冲液的类型和温度等因素会影响溶质在MEEKC 中的分离。MEEKC 的应用范围较广泛，当前在食品上的应用主要是对复杂样品的成分分析和食品重要组分的分离[45]。

6.1 维生素的分离和检测

MEEKC 具有增强高亲脂性化合物溶解性的能力，可以提高非极性溶质分离的选择性，因此可用来分离和检测水溶性与脂溶性维生素。

MEEKC 的主要缺点是分离脂溶性维生素所需的时间相对较长，为解决这一问题，可在MEEKC 中常用的十二烷基硫酸钠（sodium dodecyl sulfate，SDS）微乳液基础上，减少SDS 的用量，并加入助表面活性剂[46]。Yin，Changna 等[47]研究发现减少 SDS 用量，添加大量1-丁醇可以帮助降低油层和水层之间的张力，从而稳定微乳液体系。Oledzka 等[48]采用新型微乳液电动色谱法定量测定饲料中脂溶性维生素的含量，加入2-丙醇、1-丁醇、辛烷为助表面活性剂，发现该MEEKC 方法对于灭菌后样品中脂溶性维生素的筛选具有较好的特异性和敏感性。

6.2 食品抗氧化剂的检测

抗氧化剂作为常见的食品添加剂，能阻止或延缓食品氧化变质、提高食品稳定性和延长贮存期，在各类食品中有着广泛的应用。MEEKC 技术可用于检测食品中没食子酸酯、三羟基苯丁酮等合成抗氧化剂。Huang 等[49]运用MEEKC 技术分离了葡萄酒和酱油样品中7 种常用的食品防腐剂，并显现较好的分离性能。Vishal 等[50]通过MEEKC 方法分离了包括没食子酸丙酯在内的7 种食品抗氧化剂，并已经将该方法成功应用于面条中丁基化羟基甲苯和没食子酸丙酯的测定。

6.3 食用色素的检测

食用色素是一类常用的食品添加剂，可使食物在一定程度上改变原有颜色。MEEKC 技术也可用于食用色素的检测。Huang 等[51]首次通过微乳液电动色谱法成功测定了食品中的色素含量。Ane 等[52]使用MEEKC测定了一些常用的着色剂（柠檬黄、夕阳黄、红色诱饵及蓝蔷薇），发现MEEKC 比高效液相色谱法（high performance liquid chromatography，HPLC）更少消耗溶剂，能够使食品分析更加环保。

6.4 食品中其他成分的检测

此外，MEEKC 也可用于食品中其他特殊组分的分析。Hsieh 等[53]提出了微乳液电动力学色谱法分析软饮料中邻苯二甲酸二正丁酯和2-乙基己基的方法。并进一步应用该方法对6 种商业软饮料进行分析，该方法可作为高疏水分子分析的工具并可运用在食品分析和检测中。张琼方等[54]对微乳液电动色谱条件进行优化，测定了苹果汁中展青霉素的含量。Nhujak 等[55]通过微乳液电动色谱法分离和分析了姜黄样品中的类姜黄素。

至今，微乳液电动色谱方法在食品检测中的适用范围逐渐扩大，常与荧光法等检测方法结合对黄酮类物质、氨基酸等食品组分进行分析[56]，表现广阔的应用前景。

7 展望

微乳液在食品领域的研究虽起步较晚，但其作为一种特殊的递送体系，有着很大的研究价值和广阔的应用前景。促消化和抑菌应用是近几年国内外食品级微乳体系的研究热点，微乳液体系在食品营养与安全领域的应用对于保健食品行业的发展具有重要的实践指导意义。

微乳体系在食品营养与安全领域的应用仍然存在一系列潜在的问题。首先，要选择食品级的原料来制备微乳液，而现有的微乳液制备方法，部分组分不适宜在食品生产中大量使用，因此，选择合适的食品级组分是保证微乳液体系的安全性和可食用性的关键。其次，现有的微乳液制备方法成本较高，难以进行产业化的生产，因而需要开发出新型的加工工艺。此外，微乳液体系在促消化方面的研究总体上还处于临床前试验阶段；作为营养物质的包封体系其稳定性的提高仍然是今后研究者面临的一大问题。

为解决以上问题，首先，今后食品级微乳液的组分来源可注重无毒的天然活性成分的提取。其次，可进一步加深混合型表面活性剂和助表面活性剂的优化研究，弥补单一食品级乳化剂和助乳化剂乳化效果较差的不足。此外，为降低成本，加工工艺可倾向于新型低能量乳化法如反相乳化法等，或是进行高能乳化法的优化如将超声波与高压均质相结合、选择适当的乳化剂提高液滴分解速率等，提高生产效率。最后，可着重通过体外消化模型进行微乳液调节食品组分消化的研究；开发新型乳化剂或通过物质间的协同作用优化工艺，提高体系的稳定性。