葡萄糖氧化酶在食品工业的应用及进展 (2)(DOC)

葡萄糖氧化酶在食品工业的应用及进展

摘要：本文综述了食品级水包油型乳状液的制备方法、分析评价技术以及影响乳状液稳定性的影响因素，结合自身研究集中展示了学界在此领域取得的诸多进展，进而促进乳状液技术的更大应用。关键词：水包油型乳状液；制备；分析；稳定性

乳状液是由两种（或两种以上）完全不互溶（或部分互溶）的液体所形成的分散系统。乳状液一般分为两种类型：一类为油分散在水中，称为水包油型，用符号O/W表示；另一类为水分散在油中，称为油包水型，用符号W/O表示。

目前，乳状液在食品和饮料行业中的应用越来越广泛，除了常规的奶油食品、色拉调味品、蛋白酱和肉类乳状液外，很多功能性物质（如营养素、香精、色素、抗菌剂、保健品等）也被制成O/W 乳状液，用于在食品中的稳定储存和使用。在实际的应用中，人们希望通过相对简单的工艺（混合、剪切、均质等）将功能性物质制成微乳状液（粒径小于50 nm）或纳米乳状液（粒径小于100 nm），如Rao等[1]将这两类乳状液与常规乳状液（粒径大于100 nm）相比，发现更小的粒径会显著提高功能性物质的生物利用度，同时由于对光散射行为的不同，导致较常规乳状液更透明。

食品级O/W乳状液尽管性能卓越，但也会遇到诸多技术瓶颈。首先很多表面活性剂因安全性考虑而不能使用，或只能使用极少的限量；其次，针对特定的油相物质和使用条件，乳状液的制备工艺和储存稳定性有待深入研究；第三，尽管高能量的乳化过程可制成细分散的乳状液，但如果油相化学稳定性差，就会遇到乳化过程与有效物稳定性的矛盾。

基于上述原因，本文将从食品级O/W型乳状液的制备、分析和影响稳定性的因素三个方面着手，综述近年来学界在此领域取得的诸多进展，以助于乳状液技术的研究与应用。

1 食品级O/W乳状液的制备

1.1 乳化剂

可用于制备食品级O/W乳状液的乳化剂大致可分为天然高分子乳化剂和小分子表面活性剂两大类。天然高分子乳化剂主要有辛烯基琥珀酸淀粉酯（Starch Octenylsucciniate，简称OS淀粉）、阿拉伯胶、酪蛋白等，小分子表面活性剂主要有蔗糖酯、司盘（span）和吐温（tween）系列等。

OS淀粉是淀粉与辛烯基琥珀酸酐（Octenyl Succinic Anhydride，简称OSA）在一定条件反应制得的，是一种具有亲水亲油性质的变性淀粉。OS淀粉在酸性、碱性溶液中均具有较好的稳定性，它稳定的乳状液即使长时间储存在低温环境下也能表现出极高的稳定性。在乳状液体系中，它可吸附在油水界面上，大幅降低油水的界面张力，由于空间位阻效应，使该乳化体系拥有很好的稳定性。如Dokic等[2]利用OS淀粉稳定O/W乳状液时，发现OS淀粉有助于乳状液的形成和改善其稳定性，通过降低其界面张力使油滴周围形成保护层，从而防止聚集，提高其稳定性。

阿拉伯胶有着复杂的分子结构，包括树胶醛糖、半乳糖、葡萄糖醛酸等，其核心部分是带支链的β-（1,3）半乳糖主链。其良好的乳化特性和亲水亲油性决定了它特别适合于水包油型乳化体系，同时它具有降低溶液表面张力的作用，因而经常被用于做乳化稳定剂。Rezvani等[3]就探究了阿拉伯胶稳定的乳状液的性质，发现用阿拉伯胶稳定的乳状液能形成薄膜防止击穿，并且由于空间位阻效应延缓聚结，从而提高乳状液的稳定性。

酪蛋白由α、β、γ和κ酪蛋白组成，是牛奶中的主要蛋白质。在乳状液中以酪蛋白磷酸钙络合物的形式存在，能自行聚合成胶束。其分子中的亲水亲油基团使它具有良好的乳化特性，作为乳化剂

时，由于蛋白层水化作用及表面覆盖作用，使液滴之间的空间排斥增强进而提高乳状液的乳化稳定性。Tan等[4]发现以酪蛋白为基础的乳状液因静电和空间稳定作用具有长期稳定性，油-水增容性质决定了其良好的乳化稳定性。

蔗糖酯全称蔗糖脂肪酸酯（Sugar Esters，简称SE），以蔗糖为原料在适当的反应体系中与脂肪酸反应而成。它是一种以蔗糖的羟基为亲水基，脂肪链的碳链部分为亲油基的乳化剂；司盘又叫失水山梨醇脂肪酸酯，是W/O型乳化剂，具有很强的乳化作用；吐温是司盘和环氧乙烷的缩合物，常作为O/W性乳化剂，吐温较司盘乳化性稍弱。

综上可知，乳化剂一般都具有亲水亲油基团，可被吸附在油-水界面上，从而改进界面膜的机械性能，提高乳状液的稳定性。

1.2 制备方法

对于一般的食品级O/W乳状液，制备过程通常是将乳化对象配成油相，将乳化剂溶于水成为水相，然后将油相倾入水相中并进行各种处理，包括简单热处理、剪切分散、均质和超高压均质等。

简单热处理方法制备乳状液非常方便，但是用该方法制得的乳状液稳定性差，所以一般只在理论中研究分析。如Wu等[5]利用I-角叉菜胶溶液和大豆油在室温下混合，磁力搅拌30分钟，再置于密封试剂瓶中，按照固定温度（30、60、90和120 ℃）的温度持续升温30 min，最后利用冰水回复至室温，然后对其zeta电位和光散射进行分析。结果显示，热处理制备的乳状液稳定性显著差于其它制备方法，说明简单热处理过程不足以使乳化剂充分乳化稳定油相物质。

剪切分散是实验室制备乳状液的常规手段，市场上有多种不同类型的高速剪切乳化机，它们能够高效、快速、均匀地使油相进入到水相，当外部能量输入时，两种物料重组成为均一相；乳化泵由于转子高速旋转所产生的切线速度和高频机械效应带来的强劲动能，使物料在定、转子狭窄的间隙中受到强烈的机械剪切、离心挤压、液层摩擦、撞击撕裂和湍流等综合作用，最终形成乳状液。如Karaman等[6]将配好的混合物经13000 rpm的转速下高速剪切2 min制得乳状液，发现高速剪切能有效地破坏油相絮凝作用，从而有效的提高乳状液的稳定性。不过，利用高剪切乳化机制备的乳状液的均匀性不是太好，总会有少量未完全乳化的物料，因此，在实际使用过程中，高剪切乳化机制得的乳状液（一般称之为粗乳液）还需进一步处理。

均质[7]是食品行业生产中另一项常用技术，通过均质将物料在挤压、强冲击与失压膨胀的三重作用下细化，从而使物料能更均匀地相互混合，一般粗乳液经过均质处理后，就能达到实际使用的要求。高压均质机是目前乳状液的通用设备，意大利Niro、丹麦APV等型号的均质机应用较多。均质过程一般都可以将有效物制成常规乳状液，但遇到熔点高、难乳化的物质，或是需要粒径达到更小的水平时，就显示出了技术的缺陷。

超高压均质是近年来兴起的乳化技术，其典型代表就是美国MFIC高压微射流纳米均质机(Microfluidizer)。与一般高压均质机相比，高压微射流纳米均质机利用流体高速流过交互容腔是产生的高剪切、高碰撞和空穴效应将物料分散，而高压均质机主要是利用碰撞的效应，其剪切力很小；两者在相同的压力条件下，微射流纳米均质机的分散效果更好，所以能得到更为均匀的颗粒。如Chen 等[8]利用Microfluidizer在62 MPa的压力下循环16次制得粒度在110 nm左右的维生素E乳状液，发现较普通均质产品具有更好的透明度以及更好的稳定性。

乳状液的制备在研究过程中是必备要素，只有制得乳化完全又细分散的乳状液，才能用于其它方面的研究，如不同因素对乳状液的影响等。

2 食品级O/W乳状液的分析技术

评价食品级O/W乳状液需要用到众多分析手段，粒度、稳定性、流变性能、粘度、zeta-电位、