食品微凝胶的制备、表征与应用（三）

3、食品微凝胶颗粒稳定性

以蛋白质为基质的微凝微凝胶（wheyproteinmicrogels，WPMs）在应用中常常遇到当溶液的制备pH接近蛋白质的等电点（isoelectricpoint，pI）时，表征颗粒间相互聚集并形成沉淀，应用影响产品外观。食品通过对蛋白质适当的微凝改性，提高等电点附近蛋白质的制备水溶性，可有效改善蛋白质微凝胶的表征稳定性，减少聚集。应用KARBASIM等对乳清分离蛋白微凝胶的食品表面进行糖基化修饰，研究发现，微凝麦芽糖糊精与蛋白反应1h可有效增加WPMs的制备水合作用；过度反应则有大聚集体形成，反而降低了胶体的表征稳定性。

4、应用微凝胶机械性质

限于当前的技术手段，为测试微凝胶的机械强度通常需要以简单挤压法制备毫米级的颗粒。

OPHELIET等根据公式（1）计算诱导WPI成胶所需的Ca²⁺理想浓度（简注为[Ca²⁺]），认为当Ca²⁺浓度小于[Ca²⁺]时，凝胶速度缓慢，蛋白质交联较少，形成的凝胶较弱，当Ca²⁺浓度大于[Ca²⁺]时，可能导致蛋白质间的快速不连续聚集，形成粗糙、多孔的凝胶结构，最终降低凝胶强度。三、微凝胶在食品传递体系中的应用微凝胶在食品、农业、医学、化工等领域具有十分广泛的应用，如被用作糖果或化妆品的调质剂，风味物质、营养成分、药物等的缓释包材，汤汁的增稠剂，脂肪替代物，皮克林乳液的稳定剂等。作为食品传递体系，微凝胶一方面需提高生物活性物质在储藏过程中的化学稳定性，另一方面还须在胃肠道消化过程中做到定点释放、持续释放，保证功能因子的生物利用率包封于微凝胶中的生物活性物质的化学稳定性和生物利用率主要受颗粒大小和微凝胶基质网络孔隙大小的影响。微凝胶的粒径增大、孔隙缩小，减少了与氧、酶、酸等分子的接触（比表面积减小），同时抑制了不良环境因素向微凝胶内部的扩散，有效提高了生物活性物质的储藏稳定性，但同时也可能引起生物利用率的降低。而颗粒大小和孔隙大小又受其他因素的影响。

1、脂溶性生物活性物质

尽管脂溶性生物活性物质在促进人体健康方面具有诸多益处，但其水溶性差、化学稳定性低，限制了其在食品中的应用。乳液填充微凝胶由于含有乳化油滴，具备固定脂溶性生物活性物质的条件，是一种相对较新、具有潜在应用价值的软固体颗粒。另一方面，通过调节乳液填充微凝胶中油相的含量，使微凝胶密度尽可能与周围水相的一致，有利于减少较大颗粒微凝胶悬浮液在重力作用下的分层（下沉或上浮）。部分聚合物，如β-乳球蛋白和低密度脂蛋白，由于自身结构上的特点（β-乳球蛋白表面含有与DHA、维生素D₂等脂溶性生物活性物质结合的位点；低密度脂蛋白含有疏水腔），无须额外油相的添加即可用于脂溶性生物活性物质的固定。但单一的原料，往往在生物活性物质的保护方面或自身的物理稳定性方面无法提供足够的支撑，目前常用的解决措施是通过静电络合法于蛋白质表面覆盖一层阴离子多糖，如果胶。这类体系已被应用于维生素D₂、姜黄素等脂溶性生物活性物质的固定。此外，文献中也报道了将这类脂溶性生物活性物质（如多酚或β-胡萝卜素）以颗粒（晶体）的形式包封于（海藻酸钙）微凝胶中。研究发现，这些脂溶性颗粒（晶体）能够在微凝胶形成过程中（喷射均质法）充当“核心”，提高微凝胶的产率。表3总结了微凝胶在部分脂溶性生物活性物质方面的应用。

2、水溶性生物活性物质

微凝胶本身含有丰富的水分，适合水溶性物质的包埋，但单一的微凝胶体系并不是水溶性生物活性物质的良好载体，例如：微凝胶形成过程中的脱水收缩作用可能导致生物活性物质的损失；冷冻千燥过程中形成的冰晶或水分的减少可能引起益生菌的死亡或蛋白质的变性；酸、氧、酶等通过微凝胶孔隙可直接接触生物活性物质，通过添加某些特定的“辅料”，可使微凝胶更加适应水溶性生物活性物质的包埋。

研究发现，羧甲基纤维素在海藻酸钙微凝胶（聚合物浓度保持不变）中起到水分保持的作用，能够降低脱水收缩作用，提高乳糖酶固定率。相比于单一的海藻酸钙微凝胶，添加乳清分离蛋白后的微凝胶在多酚的载量上提高了约20%。葡萄糖、海藻糖等在冷冻过程中形成玻璃态结构，能够减少分子迁移、抑制冰晶形成，达到避免蛋白变性、提高益生菌存活率的目的。

另一方面，将MgO、Mg（OH）₂或CaCO₃等纳米颗粒填充于微凝胶孔隙中，既能起到良好的“封闭”作用，又能中和胃酸，进一步提高益生菌在储藏、消化过程中的存活率。矿物质，如铁元素，由于具有催化油脂氧化的活性而无法直接添加于食品基质中。相比于游离铁（FeSO₄），壳聚糖—柠檬酸铁铵微凝胶则能够有效地降低油脂的氧化。该现象与壳聚糖分子与铁离子间的螯合作用及壳聚糖分子本身的抗氧化性有关。

四、总结

微凝胶不仅适合于水溶性功能因子的固定，还可用于脂溶性物质的包埋，并且在包埋率和载量方面表现良好，显著提高了生物活性物质在各种环境中的稳定性。海藻酸钠、几丁质等聚合物具有良好的生物相容性，但无法为人体内消化酶所降解，适合用于益生菌、花青素等功能因子的定向（结肠）释放。以蛋白质为原料的填充微凝胶，脂溶性功能物质在胃消化过程中具有较高的抗性，但能够在小肠中实现完全的释放。

总之，以微凝胶为功能物质的载体，显著改善了脂溶性生物活性物质和/或水溶性生物活性物质在水中的分散性和化学稳定性，拓宽了功能因子在食品中的应用。目前，相关研究仍集中于改善功能物质在微凝胶中的载量、稳定性、释放调控以及生物利用率等方面；但基于粒径、机械强度等对产品口感、外观、流变性质等的影响的研究相对不足，有待于进一步的挖掘，以期更好地应用于食品工业中。

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