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《食品工业科技》客座主编专栏:中国农业大学等吴晓蒙副教授|微胶囊技术包埋不饱和脂肪酸的研究进展

《食品工业科技》客座主编专栏:中国农业大学等吴晓蒙副教授|微胶囊技术包埋不饱和脂肪酸的研究进展 食品工业科技编辑部
2024-08-22
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导读:本文在阐述了不饱和脂肪酸的生理功能特性及其在食品、医药等领域的用途基础上,系统梳理了用于包埋不饱和脂肪酸的微胶囊技术的研究进展,以期为相关食品的研究提供理论基础和依据。


导读


2023年7月,中国农业大学和四川成都中农大现代农业产业研究院吴晓蒙副教授课题组在国家综合性科技期刊《食品工业科技》发表题为《微胶囊技术包埋不饱和脂肪酸的研究进展》的论文。中国农业大学等吴晓蒙副教授为通讯作者,中国农业大学硕士研究生陈君玉为第一作者。论文得到了四川省级财政农业改革创新科技示范奖补专项资金资助项目(SCB-ZNCY-2022006)的资助。


图片来源于图司机


本文在阐述了不饱和脂肪酸(UFA)的生理功能特性及其在食品、医药等领域的用途基础上,系统梳理了用于包埋不饱和脂肪酸的微胶囊技术的研究进展,以期为相关食品的研究提供理论基础和依据。


文章亮点


1

不饱和脂肪酸


不饱和脂肪酸的特点是在分子中有一个或几个双键,主要存在于天然的食物以及各种加工制品中,如坚果、海鱼、橄榄油、花生油、玉米油等。不同脂肪酸之间的主要区别在于碳原子数目、双键数量和位置的不同。其表示方法一般从甲基碳ω开始编号至第一个双键位置,如亚油酸表示含18个碳原子,2个不饱和键,第1个双键从甲基端数起在第6碳和第7碳之间。常见不饱和脂肪酸的分类、化学结构及食物中的来源如图2所示。


图2 不饱和脂肪酸种类及其主要来源示意图


大量研究表明,不饱和脂肪酸对维持人体健康起着重要作用,且对人类多种疾病具有明显的预防和治疗作用。一方面,它能增加胆固醇代谢,抑制内源性胆固醇和甘油三酯的合成,降低血液中对人体有害的胆固醇和甘油三酯含量,从而有效控制人体血脂的浓度,提高对人体有益的高密度脂蛋白的含量,降低心血管疾病的发病率,在调解血脂、血糖、血压等方面有良好的效果;同时,在生命早期摄入足量ω-3 PUFAs,不仅对于保证胎儿及婴幼儿的正常生长发育至关重要,还有助于预防儿童青少年期注意力缺陷多动障碍、哮喘及过敏性疾病、高脂血症、非酒精性脂肪肝等慢性非感染性疾病的发生。另一方面,它能提高肿瘤对药物的敏感性,有效降低癌症的风险。


基于UFA对于人体健康的重要作用,富含UFA或者人工添加UFA的食品、保健品、化妆品成为研发的热点。在食品中,PUFA常被作为营养强化剂添加到食品中,如婴幼儿配方食品、DHA软糖以及添加PUFA的鱼肉香肠、汉堡包、调料、豆腐、蛋黄酱、面包、糖果、食用油等食品等,应用前景可观。


2

微胶囊化技术


微胶囊化是指将固体、液体或气体等作为芯材包埋或固化在天然或合成高分子材料壁材中的过程,微胶囊的粒径通常在1~1000μm之间。用壁材将芯材完全包覆起来,不对芯材原有性质产生损害,然后在某些外部刺激或缓释作用下使芯材的功能再次呈现出来。采用微胶囊技术包埋油脂类物质拥有重多优点。首先,液体的芯材在加工成微胶囊产品后会转变为固体粉末,方便运输及使用。其次,芯材被包裹后可以隔绝光照、氧气等外界环境的影响,对于维持其生物活性、提升稳定性有着积极地作用。


微胶囊壁材的选择对于芯材生物利用度的影响很大,理想的壁材不仅不能与芯材发生化学反应,同时针对不同的应用场景,要有适当的机械强度、溶解性、稳定性、乳化性、渗透性等特点,并且在食品工业中,还要求其符合安全卫生的要求。


微胶囊的制备技术,其关键点在于微胶囊壁材和制备方法的探究,制备方法的选择与微胶囊壁材的性质密切相关,且因目标功能和应用场景的多样,所以在实际生产中应根据壁材与芯材的性质特点、应用场景等因素综合考虑,选择合适的方法。


表1 食品工业中常见的微胶囊技术


3

微胶囊技术在不饱和脂肪酸中的研究现状


利用微胶囊技术包埋不饱和脂肪酸的主要目的是保护其免受环境应激如热、光、氧和湿度的不利影响,尽可能避免其在加工和储藏过程氧化导致油脂酸败等反应,因此,微胶囊化油脂后,应对其包埋效率、抗氧化性、缓释效果、生理功能、应用性能进行评估,以确保其配方的正确性以及在递送体系中的有效性。表2为目前国内外利用微胶囊技术包埋不饱和脂肪酸的研究进展。


表2 目前国内外利用微胶囊技术包埋不饱和脂肪酸的研究进展


总结展望


UFA由于对人体健康的促进作用,在食品、化妆品、医药等相关领域均得到了广泛应用。同时,利用微胶囊技术对其进行包埋,能有效缓解甚至避免其受到外界的光、氧等条件带来的氧化变质,提高其生物利用度。目前UFAs微胶囊化主要集中在对植物油或动物油的包埋,其主要挑战是如何在包埋和储存过程中减缓其氧化,提高其包埋率等,针对这些问题,需要通过对UFA及其产品的性质分析,选择合适壁材及微胶囊化方法,改进生产工艺,进而开发更为经济的工业化生产方式,为UFAs微胶囊化提供思路。此外,对于芯材在动物体内胃肠道中的释放情况及生物利用度也是重点关注的趋势。随着科技的发展,微胶囊技术会因新壁材、新设备、新技术等的开发而不断发展,对UFA的包埋也将日趋完善,必将为开发高品质的UFA微胶囊功能食品的发展带来新的契机,从而促进食品工业的创新发展。


通讯作者简介


图片来源于中国农业大学官网

吴晓蒙,男,博士,中国农业大学食品科学与营养工程学院副教授,毕业于美国佐治亚大学食品科学专业。研究领域为主要从事食品包装与食品安全领域的研究。曾任希悦尔公司美国研发总部高级应用专家,从事新型食品包装的研发工作。主持国家及地方项目3项,参与5项。在Food Research International、Food Control、Frontiers in microbiology等期刊发表论文30余篇,参与编写英文专著1部。兼任《包装工程》、《中国果菜》杂志青年编委。获得国家科学技术进步二等奖1项,中国产学研合作创新成果奖一等奖1项;神农中华农业科技奖优秀创新团队奖1项。

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