张昭 徐珍霞 董绪燕 杨陈

摘 要：微胶囊技术是近年来食品领域的研究热点之一，研究表明，使用微胶囊技术包埋ω-3多不饱和脂肪酸可以提高其氧化稳定性和生物利用度。本文综述ω-3多不饱和脂肪酸微胶囊制备方法的研究进展，为ω-3脂肪酸在食品工业的进一步应用和开发提供科学依据。

关键词：ω-3多不饱和脂肪酸;微胶囊技术;氧化稳定性

大量研究表明，ω-3多不饱和脂肪酸（ω-3 PUFAs）对維持人体健康起着重要的作用[1-5]，且能有效降低心脑血管疾病、老年痴呆、恶性肿瘤等疾病的风险。ω-3 PUFAs市场潜力巨大，2018年全球销量约为22.9亿美元，并持续增长[6]。目前食品市场上的ω-3 PUFAs的补充剂主要是软凝胶形态的液体胶囊[7]，其颗粒较大，鱼腥味重，易引起肠胃不适，因此消费者的接受程度较低。另一方面，由于ω-3 PUFAs化学稳定性差、极易氧化降解[8]，当其与其功能食品成分结合时，可能会降低二者的营养价值[9]。近年来，微胶囊技术被应用于包埋ω-3 PUFAs，使其免受环境条件引起的氧化作用，提高食品中油的氧化稳定性、生物利用度和感官接受度[10-11]，同时，微胶囊将液态的ω-3 PUFAs油转变为固态，更加方便加工、运输和储藏[12]。本文综述ω-3 PUFAs微胶囊制备方法的研究进展。

1 微胶囊技术概述

微胶囊技术指以高分子材料作为壁材，将液态、固态或气态的芯材物质包封形成微型容器，其直径通常在5～400 μm之间，而纳米微胶囊直径一般为1～1 000 nm[13]。

1.1 芯材

ω-3 PUFAs微胶囊化的芯材主要是富含ω-3 PUFAs的油脂，如亚麻籽油、核桃油、鱼油、磷虾油、海藻油等。鱼油是最常见的ω-3 PUFAs微胶囊芯材，但由于环境问题，鱼类易接触重金属和有机污染物，因此鱼油可能存在影响消费者健康的风险。磷虾油也是一种良好的ω-3 PUFAs来源油，它不仅有高浓度ω-3 PUFAs（34.1g/100 g）[14]，还含有天然抗氧化剂虾青素。也有研究将其他活性物质与ω-3 PUFAs作为芯材共同包封[15]，来提高包埋效率和稳定性。

1.2 壁材

微胶囊壁材是决定微胶囊性质的关键因素之一。包埋ω-3 PUFAs的壁材通常是天然高分子材料，如多糖（壳聚糖及其衍生物、海藻酸钠、改性淀粉、植物胶等）、蛋白质（乳清蛋白、酪蛋白、植物蛋白等）和脂类物质（卵磷脂等）。在微胶囊的包埋过程中，多以两种及两种以上的壁材复合使用，以达到最佳的包埋效果。近年来也出现了许多新型壁材，例如蛋白质和碳水化合物的美拉德反应产物、微孔淀粉等。

2 ω-3多不饱和脂肪酸微胶囊化传统制备方法

固态微胶囊较液态更有利于处理和贮藏。固态微胶囊的制备方法一般是先将芯材和壁材混合制备乳液，进而形成微胶囊。根据微胶囊形成时间可分为干燥直接成囊和成囊后干燥两种不同的工艺。前者先利用高压均质、微射流均质、膜乳化、超声辅助乳化等方法制备乳液，再利用干燥技术形成微胶囊，而后者则是在制备乳液的过程中形成微胶囊，通过干燥去除水分[15]。许多干燥方法已被用于ω-3 PUFAs微胶囊的制备，包括流化床干燥、喷雾干燥、真空干燥和冷冻干燥等[11]。随着微胶囊技术的飞速发展，近年来出现了许多新型制备微胶囊的方法，如无水喷雾干燥、PGSS干燥、静电纺丝、微胶囊造粒等。

2.1 干燥后成囊

2.1.1 喷雾干燥 喷雾干燥是将芯材分散在壁材溶液中，经过雾化在干燥室中接触干燥介质（通常是热空气）几秒至几十秒后，溶剂迅速蒸发，瞬间产生固体粉末，再通过旋风分离器分离得到最终的颗粒[16-17]，喷雾干燥时间短，操作简便，成本比冷冻干燥低4～7倍[18]。杨小斌等[19]用明胶-阿拉伯胶-海藻糖为壁材，加入蓝圆鲹鱼油高压均质后通过喷雾干燥得到微胶囊，形成了紧密连续的球形结构，提高了鱼油在肠液中的缓释。Botrel等[20]比较了改性淀粉、阿拉伯胶、腰果树胶对鱼油的喷雾干燥包埋效果，包埋率分别为75.8%、59.8%、75.8%，随着贮藏时间的增加，微胶囊延缓了油的氧化。虽然喷雾干燥是包埋ω-3 PUFAs最常用的方法，但也有一定缺点，如出口温度较高易导致油脂的氧化[21]，出口温度过低，可能引起粉末的团聚、结块等[11]。以易热变性的物质作为壁材可能导致油滴聚集，降低乳液的稳定性[22]。

2.1.2 冷冻干燥 冷冻干燥的原理是在真空、低压下通过升华将水去除从而产生无水或几乎无水的产品，主要包括冷冻、初次干燥和二次干燥三个阶段[23]。它能够排除氧气和高温的影响，但冷冻干燥成本较高，周期较长，形成的颗粒形貌往往不规则，具有多孔结构。Melgosa等[24]对鱼油乳液进行冷冻干燥，发现经传统方法与先用液氮（-196℃）冷冻后再放入冷冻干燥机的方法相比，传统方法制备的颗粒氧化稳定性较差，而经液氮冷冻后得到的粉末氧化稳定性很高，但两种方法得到的粒子形态均不规则。Fioramonti等[25]以麦芽糊精为低温保护剂制备亚麻籽油多层乳液，经过冷冻干燥（-20℃，40 Pa）3d得到微胶囊粉末，包封率可达到90%以上，但超声乳化和冷冻干燥过程促进了油脂的氧化。

2.2 干燥前成囊

2.2.1 复凝聚法 复凝聚法涉及带两种相反电荷聚合物的相互作用，壁材由于静电吸引、氢键和疏水相互作用等形成复合物沉积在芯材周围[26]，所形成粒子的大小和类型由复凝聚过程决定。与通过干燥简单乳液制备得到的微胶囊相比，复合凝聚的微胶囊具有更高的载量和稳定性[27]。复凝聚法制备ω-3微胶囊通常有三个关键步骤：第一步是制备稳定的水包油乳液，第二步是壁材包覆乳液的复凝聚过程，这一步往往涉及工艺的优化，第三步是降温并加入交联剂[28]。Bakry等[29]以卡拉胶和肌原纤维蛋白为壁材，得到了壁材的最佳络合条件，包埋金枪鱼油并通过喷雾干燥得到微胶囊，发现与单一壁材的微胶囊相比，复合凝聚微胶囊对贮藏过程中鱼油的保护作用较好。Kaushik等[30]通过亚麻籽分离蛋白和亚麻籽胶复合凝聚包埋亚麻籽油，经喷雾干燥或冷冻干燥得到粉末，包埋率高达87%，载油量为20%。

2.2.2 锐孔-凝固浴法 锐孔-凝固浴法是将壁材溶液包裹芯材后通过注射器或微型锐孔装置，使液滴呈球状落入凝固浴中，壁材沉淀或交联固化，经洗涤和干燥得到最终的微胶囊[31]，常用的壁材有海藻酸钠、壳聚糖等。该方法操作简单，且能够得到粒径均一的微胶囊。王顺民等[32]用锐孔-凝固浴法将海藻酸钠与核桃油混合后注射到壳聚糖氯化钙溶液中，经50℃烘箱干燥得到微胶囊，并与分子包埋法，即用β-环糊精包合核桃油进行比较，发现锐孔-凝固浴法得到的包埋率更高，为97.74%。赵鑫鹏[33]用锐孔-凝固浴法制备壳聚糖-海藻酸钠-磷虾油微胶囊，经冷冻干燥得到最终产品，包封率可达86.45%。

3 ω-3多不饱和脂肪酸新型微胶囊化方法

3.1 新型喷雾干燥技术

近年来，喷雾干燥技术从乳液、干燥器、干燥介质等方面有了新的发展趋势。纳米喷雾干燥、无水喷雾干燥等也在不断被研究和开发。纳米喷雾干燥器能够克服普通喷雾干燥器产率低、粒径分布宽等问题，得到粒径为100～1 000 nm的粒子[34]。无水喷雾干燥无需制备乳液，直接将疏水分子溶解在有机溶剂中，以氮气作为干燥介质在低温下进行闭环干燥[35]，可以有效避免ω-3油在乳液制备过程及干燥过程中的氧化。Encina 等[36]以甲醇、乙醇和丙酮作为溶剂喷雾干燥鱼油，发现溶剂为甲醇时显著提高了鱼油的氧化稳定性，以丙酮为溶剂时鱼油的包封率最高但氧化稳定性最低。在评估喷雾干燥包封ω-3油时，仅得到最佳包封率和性能的粉末并不能保证产品有稳定的货架期，需进一步考察所得微胶囊的长期氧化稳定性[37]。

3.2 PGSS干燥技术

PGSS干燥技术将水溶液与超临界二氧化碳流体饱和时混合，并减压至大气压[38]。在减压过程中CO2的迅速蒸发与溶液中气泡的膨胀改善了雾化效果，提高了ω-3 PUFAs的氧化稳定性，是一种新型的温和包封方法。Melgosa等[24]比较了喷雾干燥、冷冻干燥、PGSS干燥将鱼油O/W乳液封装到OSA淀粉中，通过PGSS干燥与喷雾干燥得到的颗粒具有类似的包封率和球形形貌，经过PGSS干燥并添加抗坏血酸的微胶囊在4℃贮藏28 d最大PV值为2.5 meq O2/kg。Haq等[38]用PGSS干燥法微胶囊化三文鱼油，得到包埋率最高为79.20%，微粒大小为0.37～449 μm，呈现从球形到无定形的多种结构形态的微胶囊。

3.3 静电纺丝技术

静电纺丝工艺使用高压静电场连续地将聚合物溶液的液滴拉出，或将聚合物溶解成细纤维，在接地集电极上沉积[39]，乳液液滴被凝聚和拉伸成圆锥形状[40]。静电纺丝技术具有不需热量、可控制纤维直径、对生物活性物质包封率高等优点，能够较好地融入食品系统而不影响其感官品质，在食品领域有着潜在的应用前景[41]。Hadad等[42]以亚麻籽胶纳米纤维为壁材，用静电纺丝技术包封亚麻籽油O/W乳液，纳米纤维平均直径为332.9 nm，包埋率和油的负载分别达82.7%和23.6%，能够提高亚麻籽油的氧化稳定性。García-Moreno等[43]以聚乙烯醇为聚合物，用乳清分离蛋白或鱼蛋白水解物采用静电纺丝法制备鱼油的纳米纤维，大部分鱼油以小液滴的形式包裹在纤维内，但纤维的氧化稳定性低于乳化的及未保护的鱼油。

3.4 微胶囊造粒技术

微胶囊造粒仪是利用层流液体喷射，加以高频率的振动制备微胶囊，其优势在于操作简单，条件温和，可得到粒径分布窄、形状均匀的圆形微胶囊，粒径一般为80 μm～5 mm。Chen等[44]用微胶囊造粒仪以海藻酸钠为壁材制备亚麻籽油微凝胶，并体外模拟了其在胃肠道内的消化情况，发现微凝胶中的脂质液滴比原纳米乳液消化缓慢。王大为等[45]用微胶囊造粒仪制备包埋功能性油脂的海藻酸钠微胶囊，在优化工艺后，得到结构致密的球形结构，包埋率可达（88.32±0.28）%，且具有良好的抗氧化稳定性。附表从芯材、壁材、芯壁比、包埋率、粒径、氧化稳定性等方面综述了本文参考文献中包埋ω-3 PUFAs不同微胶囊化方法的研究进展。

4 展望

微胶囊产品由于性能优越，在食品、医药、化工、纺织等领域均得到了广泛应用。目前微胶囊化ω-3脂肪酸主要集中在對相关动物油或植物油的包埋及在酸奶、面包等食品中的应用。对于富含ω-3 PUFAs的油来说，微胶囊化的主要挑战之一是如何在包埋和储存过程中减缓其氧化。有研究表明，乳液或微胶囊包埋体系并未有效增加油的氧化稳定性，故在包埋过程中的每一步都需要对油脂的氧化稳定性进行考察。芯材在胃肠道条件的释放情况及生物利用度也是重点关注的趋势。此外，在研究包埋体系时，也要兼顾ω-3生物利用度与其不利感官属性之间的平衡，方能提高消费者的接受度。随着各学科之间的进一步交叉融合以及食品工业技术的创新发展，微胶囊技术会因更多新材料、新设备的产生而日趋完善，必将为开发安全、稳定、高品质的ω-3脂肪酸微胶囊功能食品提供新的发展契机。

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Abstract：Microencapsulation technology is one of the research hotspots in the food industry in recent years，studies have shown that microencapsulation technology can improve the oxidation stability and bioavailability of ω-3 polyunsaturated fatty acids.This paper mainly reviewed the methods of preparing ω-3 polyunsaturated fatty acids microcapsules to provide scientific reference for the further application and development of ω-3 polyunsaturated fatty acids in food industry.

Keywords：ω-3 polyunsaturated fatty acids;microencapsulation technology;oxidation stability

（责任编辑 唐建敏）