高內(nèi)相乳液的制備及在食品中的應(yīng)用

衛(wèi) 姣，陳雨露，高彥祥，毛立科，袁 芳

（中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院 北京 100083）

乳狀液（Emulsion），簡(jiǎn)稱(chēng)乳液，是由兩種液相組成的熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，其中被分散的相稱(chēng)為分散相（Dispersed phase），分散其它相的物質(zhì)的相稱(chēng)為連續(xù)相（Continuous phase）[1]。通常為了穩(wěn)定乳液需加入第3 種組分——乳化劑，其可降低混合體系中各組分的界面張力，從而阻礙分散相的聚集，獲得更加穩(wěn)定的乳液[2]。乳液通常分為水包油（O/W）、油包水（W/O）及多重乳液等類(lèi)型，在食品、化妝品、工業(yè)和醫(yī)藥等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。特別是在食品領(lǐng)域中，一些由兩種不互溶的液相或假液相組成的食品，均可看作是乳化體系，如牛奶、乳飲料、沙拉醬、蛋黃醬、冰淇淋和巧克力等可看作O/W 乳狀液[3]；黃油、人造黃油和奶油等可看作W/O 乳狀液。

高內(nèi)相乳液（High internal phase emulsions，HIPEs）又稱(chēng)作超濃乳液，是指分散相體積分?jǐn)?shù)在74.05%以上的乳液[4]。這一概念由Lissant 于20世紀(jì)60年代提出。高內(nèi)相乳液和普通乳液一樣，主要包括水包油（O/W）[5]、油包水（W/O）[6]和超臨界CO2（C/W）[7]3 種類(lèi)型。如圖1所示，一般乳液的分散相體積分?jǐn)?shù)為30%～50%，以互不相連的球形液滴分散在連續(xù)相中；當(dāng)分散相的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到74.05%的臨界密度時(shí)，分散相液滴將緊密堆積成相互連接的球形；進(jìn)一步增大分散相體積分?jǐn)?shù)，分散相液滴將相互擠壓、變形成為多邊形，此時(shí)的乳液即HIPEs[8]。近年來(lái)HIPEs 成為食品、化妝品、組織工程、制藥和石油工業(yè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[9-14]。

圖1 （a） 分散相體積分?jǐn)?shù)φ=30%～50%；（b） 分散相體積分?jǐn)?shù)φ=74.05%；（c） 分散相體積分?jǐn)?shù)φ ≥74.05%[8]Fig.1 （a） volume fraction of dispersed phase φ=30%～50%；（b） volume fraction of dispersed phase φ=74.05%；（c） volume fraction of dispersed phase φ ≥74.05%[8]

當(dāng)使用小分子表面活性劑作為乳化劑穩(wěn)定HIPEs 時(shí)，由于小分子表面活性劑本身的動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定性質(zhì)，導(dǎo)致其在油-水界面黏附作用弱，容易流失，因此一般需要大量的乳化劑來(lái)穩(wěn)定HIPEs[15]。此外，小分子表面活性劑的潛在毒性和生物相容性等問(wèn)題也不容忽視。近年來(lái)小分子表面活性劑逐漸由雙親性生物大分子和有機(jī)或無(wú)機(jī)固體顆粒所取代[16]。由固體顆粒穩(wěn)定的乳液稱(chēng)之為皮克林（Pickering）乳液，由Ramsden[17]于1903年首次提出，隨后由Pickering[18]首次公開(kāi)描述這一現(xiàn)象。與傳統(tǒng)的小分子表面活性劑穩(wěn)定的HIPEs 相比，Pickering 乳液具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）顆粒不可逆地吸附在油-水界面上或在油-水界面上自組裝，形成阻礙液滴合并、奧斯瓦爾德熟化和結(jié)霜的剛性層[19-20]；2）Pickering 乳液非常穩(wěn)定，保質(zhì)期穩(wěn)定在幾個(gè)月到幾年之間[21-23]；3）與表面活性劑相比，膠體顆粒對(duì)人體的毒性要小得多，且更環(huán)保[24-25]?；谏鲜鲅芯勘尘?，本文綜述穩(wěn)定高內(nèi)相乳液的乳化劑種類(lèi)，尤其是穩(wěn)定食品級(jí)HIPEs 的顆粒種類(lèi)（多糖、蛋白和多糖-蛋白）及其研究現(xiàn)狀，簡(jiǎn)述高內(nèi)相乳液的制備方法及在食品領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展前景。

1 表面活性劑穩(wěn)定的高內(nèi)相乳液

1.1 小分子表面活性劑

傳統(tǒng)上HIPEs 由小分子的表面活性劑所穩(wěn)定，主要有十二烷基硫酸鈉（Sodium dodecyl sulfate，SDS）、司盤(pán)80（Span 80）、十六烷基三甲基溴化 銨 （Hexadecyl trimethyl ammonium bromide，CTAB）等[15]。由于小分子表面活性劑本身的動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定性，一般需要較高濃度（20%左右）的表面活性劑用于穩(wěn)定HIPEs。過(guò)量的非食品級(jí)乳化劑的使用會(huì)對(duì)人體健康造成危害，在后續(xù)使用中必須除去，以免影響之后乳液的應(yīng)用。因此，小分子表面活性劑逐漸被生物大分子和固體顆粒所取代。

1.2 生物大分子

利用蛋白質(zhì)的雙親性、多糖的增稠性可穩(wěn)定HIPEs。蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)兩端有親水和疏水基團(tuán)，分散在乳液的油水界面起乳化劑的作用。常用作乳化劑的蛋白為植物蛋白，與動(dòng)物蛋白相比，植物蛋白更健康、更環(huán)保，并且具有多種生理保健功能，如降低膽固醇、抗氧化和降血壓等[26]。一些具有雙親性的多糖或?qū)Χ嗵沁M(jìn)行改性之后也可作為乳化劑或增稠劑，降低油水表面張力或提高水相的黏度，從而提高乳液的穩(wěn)定性。在最近一項(xiàng)研究中，以豌豆蛋白為乳化劑，8 種多糖為穩(wěn)定劑，葵花籽油為油相制備O/W HIPEs（φ=80%），研究了植物蛋白和不同多糖在穩(wěn)定乳液中的協(xié)同作用，通過(guò)分析貯藏穩(wěn)定性、流變和粒徑等性質(zhì)，得出由豌豆蛋白和卡拉膠、黃原膠、塔拉膠穩(wěn)定的HIPEs最為穩(wěn)定，并且在食品配方中有作為脂肪替代物的應(yīng)用前景[5]。

表1 由生物大分子穩(wěn)定的HIPEsTable 1 HIPEs stabilized by biomolecules

2 固體顆粒穩(wěn)定的高內(nèi)相乳液

固體顆粒的種類(lèi)主要可分為無(wú)機(jī)顆粒和有機(jī)顆粒[31]。無(wú)機(jī)顆粒中主要包括改性二氧化硅[32-34]、羥基磷灰石[35]、二氧化鈦顆粒[36]、石墨烯[37]和氧化鋅[38]等。雖然由無(wú)機(jī)顆粒穩(wěn)定的Pickering HIPEs的穩(wěn)定性得到改善，但是生物相容性較差，限制了其在生物醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域的應(yīng)用。生物來(lái)源的固體顆粒具有環(huán)境友好、可再生、可生物降解等優(yōu)點(diǎn)，固體顆粒性質(zhì)的研究及新型固體顆粒的研發(fā)是目前的研究熱點(diǎn)。生物來(lái)源的固體顆粒主要分為：1）多糖顆粒：纖維素納米晶[39-40]、淀粉[41-42]、殼聚糖[30]等；2）蛋白質(zhì)顆粒：乳清蛋白[43]、醇溶蛋白[44-47]、大豆蛋白[48-50]、小麥面筋蛋白[51]、牛血清白蛋白[52-53]、玉米肽[54]、卵轉(zhuǎn)鐵蛋白[55-56]等；3）多糖-蛋白質(zhì)復(fù)合顆粒[57-59]。

表2 由顆粒穩(wěn)定的Pickering HIPEsTable 2 Pickering HIPEs stabilized by granules

2.1 多糖顆粒

大多數(shù)多糖為親水性生物大分子，通常情況下需要對(duì)其進(jìn)行疏水修飾才能應(yīng)用于穩(wěn)定Pickering HIPEs。Yang 等[41]使用硫酸水解天然糯玉米淀粉制備淀粉納米晶作為O/W HIPEs 的有效穩(wěn)定劑，在顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%，內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)為75%～85%時(shí)，可形成穩(wěn)定性較好、硬度良好的HIPEs，顆粒濃度與凝膠狀乳液的硬度成正比。此外，Capron 等[39]也成功地在50 mmol/L NaCl 中制備了僅由纖維素納米晶穩(wěn)定的HIPEs。除了淀粉和纖維素納米晶外，殼聚糖也可作為固體顆粒穩(wěn)定HIPEs，使用京尼平交聯(lián)殼聚糖微凝膠穩(wěn)定HIPEs，當(dāng)殼聚糖的分子質(zhì)量為50，100，150 ku時(shí)，殼聚糖與京尼平的所有質(zhì)量比都能用于形成穩(wěn)定的HIPEs[30]。

2.2 蛋白質(zhì)顆粒

大多數(shù)蛋白都為顆粒狀，具有高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，且基本為雙親性生物大分子，具有良好的乳化性能，可以吸附在油水界面，在生產(chǎn)穩(wěn)定的、可生物降解的食品級(jí)Pickering HIPEs 具有雙重優(yōu)勢(shì)。其中，球狀蛋白質(zhì)是水包油乳液良好的乳化劑和穩(wěn)定劑，當(dāng)它吸附在油水界面時(shí)，趨于發(fā)生結(jié)構(gòu)展開(kāi)和重排，形成了黏彈性界面膜[26]。在最近一項(xiàng)研究中，以β-伴大豆球蛋白顆粒作為乳化劑制備了以十二烷為油相的O/W HIPEs（φ=80%），如圖2所示，通常以三聚體形式存在的β-伴大豆球蛋白可作為HIPEs 穩(wěn)定劑，其原因是β-伴大豆球蛋白在油水界面發(fā)生亞基解離，再進(jìn)行有序堆積形成穩(wěn)定的Pickering HIPEs，使得制備的HIPEs 為凝膠網(wǎng)絡(luò)狀，且在加熱或延長(zhǎng)儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)達(dá)60 d 后都非常穩(wěn)定[49]。

圖2 β-伴大豆球蛋白穩(wěn)定Pickering HIPEs的機(jī)理[49]Fig.2 Mechanism of Pickering HIPEs stabilization with soy globulin[49]

2.3 復(fù)合顆粒

與單獨(dú)使用多糖和蛋白質(zhì)相比，多糖和蛋白質(zhì)復(fù)合顆粒同時(shí)具有多糖和蛋白質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，如良好的乳化特性和較強(qiáng)的空間穩(wěn)定性。對(duì)于多糖顆粒，與蛋白質(zhì)的絡(luò)合可以增強(qiáng)液滴堆積效應(yīng)和界面橋聯(lián)影響，大大提高其乳化性能[52]。另一方面，對(duì)于使用單一蛋白質(zhì)顆粒穩(wěn)定的HIPEs，與多糖（如：果膠）的絡(luò)合也可以改進(jìn)乳化性能和界面穩(wěn)定性[62]。以牛血清白蛋白和海藻糖復(fù)合穩(wěn)定HIPEs，在海藻糖存在下，牛血清白蛋白的界面穩(wěn)定性得到顯著改善，促進(jìn)了橋聯(lián)液滴的形成，當(dāng)海藻糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%時(shí)，在蛋白核心周?chē)纬闪撕?殼納米結(jié)構(gòu)，極大地促進(jìn)了界面的穩(wěn)定性[52]。單一的玉米醇溶蛋白顆粒由于疏水性太強(qiáng)不能有效附著在油水表面，通過(guò)添加多糖可改善其乳化性能。吳滋靈[58]通過(guò)簡(jiǎn)單的反溶劑方法制備了玉米醇溶蛋白和果膠的復(fù)合顆粒，并制備了油相高達(dá)80%的HIPEs，該HIPEs 能夠穩(wěn)定4 個(gè)月以上，能夠耐受較大離心力而不破乳，具有較強(qiáng)的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

除了多糖與蛋白的復(fù)合顆粒外，溶菌酶也可提高由蛋白質(zhì)穩(wěn)定HIPEs 的穩(wěn)定性，Wei 等[55]制備由卵轉(zhuǎn)鐵蛋白和溶菌酶形成的復(fù)合顆粒穩(wěn)定HIPEs，當(dāng)pH 值為9.3 時(shí)，卵轉(zhuǎn)鐵蛋白/溶菌酶比例為8∶1 的卵轉(zhuǎn)鐵蛋白-溶菌酶顆粒滿(mǎn)足Pickering 穩(wěn)定劑的基本要求，可穩(wěn)定油相體積分?jǐn)?shù)為75%的HIPEs。

3 高內(nèi)相乳液的制備方法

高內(nèi)相乳液的制備方法主要包括一步乳化法、兩步乳化法和濃縮法，其中一步乳化法制備HIPEs 操作簡(jiǎn)便，簡(jiǎn)單易行，為最常用的制備方法[63]。

3.1 一步乳化法

一步乳化法制備HIPEs 包括高速剪切均質(zhì)、超聲處理及手搖/渦旋等，其中高速剪切均質(zhì)為最常用的制備方法[63]。將分散相一次性加入到連續(xù)相中，使用高速剪切機(jī)對(duì)混合物進(jìn)行剪切均質(zhì)，通過(guò)控制剪切速率和剪切時(shí)間制備得到穩(wěn)定的HIPEs。Yang 等[41]將淀粉納米晶的水懸浮液和大豆油混合后，在13 500 r/min 轉(zhuǎn)速下剪切120 s，制備得到均勻的凝膠狀O/W HIPEs。對(duì)于內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)較高的HIPEs，在剪切過(guò)程中將分散相逐滴加入連續(xù)相中更易制備得到HIPEs，不易發(fā)生相轉(zhuǎn)。在最近一項(xiàng)研究中，在14 000 r/min 的轉(zhuǎn)速下，使用蠕動(dòng)泵將水相以2.5 mL/min 的流速滴加到油相中，在水相完全并入乳液后，在11 000 r/min 下剪切4 min，可制備得到均勻的內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)為75%的W/O HIPEs[6]。在使用高速剪切機(jī)均質(zhì)的過(guò)程中，剪切速率和剪切時(shí)間會(huì)通過(guò)影響乳液粒徑的大小、分散性和界面吸附性來(lái)影響乳液的流變學(xué)行為和穩(wěn)定性。Tripathi 等[64]探究了剪切時(shí)間對(duì)HIPEs 流變學(xué)行為和穩(wěn)定性的影響，試驗(yàn)證明，剪切速率的提高和剪切時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)減小液滴粒徑，增加液滴的分散性，從而增加乳液的儲(chǔ)能模量和黏度等流變行為，影響乳液的穩(wěn)定性。

3.2 兩步乳化法

兩步乳化法是先以高能量輸入的方式（微射流、高壓均質(zhì)、超聲等）制備內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)較低的初始乳液，再以低能量輸入的方式（高速剪切）在初始乳液中增加分散相的體積分?jǐn)?shù)剪切制備得到HIPEs。在最近一項(xiàng)研究中，陳業(yè)寶[65]對(duì)比了一步乳化法和兩步乳化法對(duì)HIPEs 流變及穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明兩步乳化法明顯增強(qiáng)了HIPEs 的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且微射流的高能量輸入影響了蛋白的疏水性，使得更多的蛋白吸附在油水界面，從而影響了HIPEs 的凍融穩(wěn)定性。此外，兩步乳化法也顯著提高了HIPEs 的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，微觀結(jié)構(gòu)表明初始乳液中形成的大量微乳滴可以吸附在大乳滴界面上，增加蛋白的界面吸附，在一定程度上可以起到Pickering 顆粒的作用，對(duì)乳液的穩(wěn)定性起到了協(xié)同作用[66]。然而當(dāng)初始乳液的粒徑小到一定程度時(shí)，對(duì)于同體積的初始乳液，微乳滴的數(shù)量會(huì)劇增，從而超過(guò)HIPEs 橋聯(lián)絮凝的顆粒濃度閾值，使其轉(zhuǎn)變成流動(dòng)性更強(qiáng)的空缺絮凝狀態(tài)，彈性和穩(wěn)定性反而會(huì)下降。

圖3 采用一步乳化法和兩步乳化法制備HIPEs 的機(jī)理圖[65]Fig.3 The mechanism diagram of HIPEs prepared by one-step and two-step emulsification[65]

3.3 濃縮法

濃縮法制備HIPEs 是先通過(guò)高速剪切、高壓均質(zhì)等方式制備出內(nèi)相分?jǐn)?shù)較低的初始乳液，后將初始乳液經(jīng)過(guò)高速離心、真空蒸發(fā)等方式除去多余的外相來(lái)制備HIPEs，計(jì)算確定最終的內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)。Matos 等[67]采用膜乳化法制備了O/W 初始稀乳液（φ=16%），后將初始乳液采用真空蒸發(fā)法除去水分，制備得到穩(wěn)定的O/W HIPEs （φ=75%）。Zou 等[46]先使用高速剪切機(jī)在20 000 r/min的轉(zhuǎn)速均質(zhì)2 min 制備O/W 初始乳液（φ=50%），后將初始乳液在2 000～7 000×g 下高速離心10 min，除去多余水相，增加油相的體積分?jǐn)?shù)，收集制備得到O/W HIPEs，使用二乙醚將O/W HIPEs 的油水相分離，計(jì)算得到油相的體積分?jǐn)?shù)（φ=72%～87%）。濃縮法相對(duì)于一步乳化法操作復(fù)雜，油水相體積分?jǐn)?shù)不易確定，目前應(yīng)用較少。

4 高內(nèi)相乳液在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用

近年來(lái)，對(duì)于分散相體積分?jǐn)?shù)大于74%的HIPEs，其高負(fù)載能力和特殊的流變學(xué)行為在食品及生命科學(xué)領(lǐng)域備受關(guān)注[68]。此前，以HIPEs 為模板，通過(guò)不同的路線(xiàn)合成多孔材料已得到較大的發(fā)展，HIPEs 聚合得到的多孔材料稱(chēng)為PolyHIPEs[69]，可通過(guò)改變HIPEs 中表面活性的種類(lèi)、濃度或兩相組成及比例控制PolyHIPEs 的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)，使其具有高孔隙率、極低泡沫密度、高比表面積等獨(dú)特性能，PolyHIPEs 已在氣體吸附[70-71]、分離[72]、組織工程[73]、傳感[74]、儲(chǔ)能[75]和催化劑載體[76]等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。近年來(lái)，使用淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素等生物來(lái)源的、生物相容性高、環(huán)境友好、無(wú)毒的天然高分子物質(zhì)穩(wěn)定HIPEs 成為研究熱點(diǎn)，食品級(jí)HIPEs 作為活性物質(zhì)的傳遞體系或作為脂肪替代物都具有巨大的潛力。與其它乳液體系相比，O/W HIPEs 的含水量較低，因此具有較長(zhǎng)的保質(zhì)期[77]。

4.1 遞送功能成分

HIPEs 在食品中的一個(gè)廣泛應(yīng)用是包埋和傳遞功能性成分，如β-胡蘿卜素、酚類(lèi)物質(zhì)及益生菌等。一些生物活性物質(zhì)由于其水溶性和穩(wěn)定性差等原因?qū)е缕渖锢枚鹊停琀IPEs 的封裝可以有效解決上述問(wèn)題。此外，由于HIPEs 內(nèi)相體積較高，可提高活性物質(zhì)的負(fù)載量，同時(shí)具有更好的貯藏穩(wěn)定性和保質(zhì)期。

4.1.1 類(lèi)胡蘿卜素 β-胡蘿卜素是一種脂溶性物質(zhì)，具有抗氧化、抗癌等生理作用。然而天然類(lèi)胡蘿卜素的水溶性較低，不飽和共軛雙鍵的存在，使其遇光、熱、氧氣易發(fā)生氧化分解，使得天然類(lèi)胡蘿卜素的生物利用度較低，最終限制了其在食品領(lǐng)域的應(yīng)用。已有研究證實(shí)，使用脂質(zhì)體、環(huán)糊精、微膠囊等食品傳遞體系封裝β-胡蘿卜素可以有效解決上述難題[78]。

Li 等[30]用京尼平交聯(lián)殼聚糖微凝膠穩(wěn)定的HIPEs 顯著提高了β-胡蘿卜素的載量，僅用0.1 wt%微凝膠乳化劑的載量可達(dá)2wt%。在乳化劑用量遠(yuǎn)小于常規(guī)用量（約10wt%）的情況下，β-胡蘿卜素在乳狀液體系中的負(fù)載量比文獻(xiàn)報(bào)道的提高了10 倍以上，同時(shí)包埋之后的β-胡蘿卜素對(duì)紫外光照射、熱處理、鐵離子和過(guò)氧化氫的穩(wěn)定性也有顯著提高。此外，通過(guò)構(gòu)建體外消化模型可模擬在體內(nèi)的生物利用率，最近一項(xiàng)研究采用預(yù)熱的乳清分離蛋白和葡萄糖內(nèi)酯穩(wěn)定O/W HIPEs 以期提高β-胡蘿卜素的穩(wěn)定性和生物利用率，在添加葡萄糖內(nèi)酯之后，β-胡蘿卜素保留率和生物利用率得到顯著提高（88.34%±0.77%）。同時(shí)，HIPEs的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也延緩了β-胡蘿卜素在胃腸道中的降解[28]。

4.1.2 酚類(lèi)物質(zhì) 酚類(lèi)物質(zhì)廣泛存在于水果、蔬菜及谷物中，具有降低冠心病和其它慢性疾病的作用，而酚類(lèi)物質(zhì)較低的水溶性，在腸胃道環(huán)境中的不穩(wěn)定性，及其被動(dòng)擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞的方式，降低了其在人體中的生物利用度。有研究學(xué)者使用卵轉(zhuǎn)鐵蛋白和溶菌酶復(fù)合顆粒穩(wěn)定的O/W HIPEs（φ=75%）可作為姜黃素的有效載體，與中鏈甘油三酸酯中的脂解程度 （32.1%） 相比，O/W HIPEs中姜黃素的脂解程度（71.5%）提高了39.4%，其生物利用度也從16.1%提高到38.3%，表明該HIPEs可作為姜黃素的有效載體[55]。此外，在殼聚糖-酪蛋白磷酸肽納米顆粒穩(wěn)定O/W HIPEs 中，姜黃素的生物利用度也提高到40.91%[57]。

Wei 等[56]通過(guò)京尼平交聯(lián)卵轉(zhuǎn)鐵蛋白顆粒制備的Pickering HIPEs 對(duì)橙皮苷進(jìn)行包埋，與菜籽油中橙皮苷的生物利用度（54.5%）相比，京尼平交聯(lián)卵轉(zhuǎn)鐵蛋白顆粒的生物利用度（61.9%）提高了13.6%，顯著改善了脂解程度和生物利用度。HIPEs也被證明適合作為黃酮類(lèi)化合物的傳遞體系，通過(guò)制備乳清分離蛋白-低甲氧基果膠復(fù)合物穩(wěn)定的HIPEs 用于包埋黃酮類(lèi)化合物，與MCT 油相比較，橘皮素和蜜桔黃素的生物利用度分別增加了5 倍和2 倍[29]。

4.1.3 益生菌 益生菌因其對(duì)宿主腸道菌群有積極的生理作用而在功能食品中受到廣泛的歡迎，由于其活性較低，使其應(yīng)用受到限制，通過(guò)對(duì)益生菌進(jìn)行包埋是一種理想的解決辦法。有研究表明，將鼠李糖乳桿菌包埋到油包水的凝膠乳液中，此時(shí)益生菌的活力大于77%，在未添加凝膠劑的油包水乳液中，益生菌的活力下降到66%，油包水體系能有效地保護(hù)益生菌免受口服和胃環(huán)境的侵害，并能安全地將益生菌輸送到小腸，該研究說(shuō)明使用油包水凝膠乳液可以提高益生菌的活力，為HIPEs 作為益生菌的傳遞體系奠定基礎(chǔ)[79]。Su 等[80]使用微凝膠穩(wěn)定的HIPEs 包埋植物乳桿菌可以成功地提高巴氏殺菌后細(xì)胞存活率。通過(guò)HIPEs 包埋益生菌，可以顯著提高益生菌的活性，而目前關(guān)于此方面的研究較少，通過(guò)HIPEs 對(duì)益生菌進(jìn)行包埋以提高其活性的研究還需要進(jìn)一步探索。

4.2 脂肪替代品

高內(nèi)相乳液是一種半固體的材料，可以用來(lái)仿制飽和脂肪酸的質(zhì)構(gòu)特性，用于制備低脂食品。生活中常見(jiàn)的蛋黃醬是以植物油作為油相，蛋黃、食醋以及一些調(diào)料作為水相制備而成，可看作一種典型的O/W HIPEs。在蛋黃醬成分中，蛋黃對(duì)乳液的穩(wěn)定性和感官特性起著至關(guān)重要的作用[81]，然而蛋黃中高水平的膽固醇和飽和脂肪會(huì)增加肥胖的風(fēng)險(xiǎn)，且不適合一些患有高膽固醇血癥的人群食用。此外，動(dòng)物蛋白的供應(yīng)難以跟上不斷增長(zhǎng)的世界人口，集約化畜牧業(yè)又會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境，使用植物蛋白代替飲食中的動(dòng)物蛋白可以應(yīng)對(duì)上述問(wèn)題并促進(jìn)食品的可持續(xù)發(fā)展[82]。

在最近一項(xiàng)研究中，以小麥面筋蛋白為原料制備了穩(wěn)定的O/W HIPEs（φ=75%），與蛋基蛋黃醬相比，HIPEs 表現(xiàn)出與其非常相似的液滴尺寸分布、流變行為、近乎完美的觸變恢復(fù)率和摩擦學(xué)性能，表明HIPEs 和蛋黃醬具有相似的感官特性和質(zhì)地，如奶油味、平滑度和黏稠度，HIPEs 的熱穩(wěn)定性也遠(yuǎn)優(yōu)于蛋黃醬[51]。此外，HIPEs 代替蛋黃醬也改善了蛋黃醬較差的凍融穩(wěn)定性，使用大豆分離蛋白熱聚集顆粒穩(wěn)定O/W HIPEs，當(dāng)其100%替代濕蛋黃液時(shí)，可制備得到凍融穩(wěn)定性良好的類(lèi)蛋黃醬，將其與市售的蛋黃醬相比，在凍融穩(wěn)定性較好的情況下又降低了膽固醇的含量（圖4）[63]。除了使用植物蛋白穩(wěn)定的HIPEs 外，在植物蛋白中加入膳食纖維也可作為蛋黃醬的替代品，以柑橘纖維和玉米肽為基礎(chǔ)制備的HIPEs （φ=75%）作為蛋黃醬的替代品，不僅提高了乳制品中膳食纖維的含量，又表現(xiàn)出超低摩擦特性，與以雞蛋為基礎(chǔ)的蛋黃醬相比，可以提供更多的奶油味和平滑度[54]。

圖4 商業(yè)蛋黃醬與實(shí)驗(yàn)蛋黃醬經(jīng)過(guò)3 次凍融循環(huán)后的外觀[54]Fig.4 Appearance of commercial and lab mayonnaise initial and after three freeze-thaw cycles[54]

除了作為蛋黃醬的替代品外，HIPEs 還可作為部分氫化植物油 （Partially hydrogenated oils，PHOs）的替代品。加工食品中的反式脂肪酸大多來(lái)源于PHOs，人造反式脂肪酸的主要來(lái)源為人造黃油、起酥油、烘焙食品和油炸快餐等[83]。美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局于2018年禁止在食品生產(chǎn)中使用PHOs，因此，尋求零反式脂肪酸的PHOs 替代品已經(jīng)成為現(xiàn)代食品產(chǎn)業(yè)亟待解決的問(wèn)題。具有綠色標(biāo)簽的HIPEs 與人造黃油相似，可作為人造黃油（含PHOs）的替代品。使用醇溶蛋白/殼聚糖復(fù)合顆粒作為乳化劑的HIPEs，形成的3D 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使HIPEs 具有獨(dú)立的黏彈性，開(kāi)辟了液態(tài)油轉(zhuǎn)化為零反式脂肪酸的黏彈性軟固體的路徑，可作為PHOs 的潛在替代品[84]。今后對(duì)于HIPEs 在真實(shí)食品中的性能及其取代PHOs 的感官特性也需要進(jìn)一步研究。

5 結(jié)語(yǔ)與展望

高內(nèi)相乳液由于其高負(fù)載能力和特殊的流變學(xué)行為在材料、食品、化工、生命科學(xué)和石油工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用廣闊。近年來(lái)，由生物來(lái)源的大分子物質(zhì)或固體顆粒穩(wěn)定的HIPEs 在食品領(lǐng)域取得了較大的發(fā)展，使用多糖和蛋白穩(wěn)定的O/W HIPEs 內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)可達(dá)到85%以上，并且具有較好的物理和儲(chǔ)存穩(wěn)定性，作為傳遞體系負(fù)載脂溶性活性物質(zhì)（β-胡蘿卜素、酚類(lèi)物質(zhì)），可以顯著提高脂溶性活性物質(zhì)的穩(wěn)定性和生物利用度。然而，利用生物來(lái)源的大分子或固體顆粒制備W/O HIPEs 還處于起步階段，由于水相和油相的黏度較低且乳化劑有限，W/O HIPEs 內(nèi)水相體積分?jǐn)?shù)較低，容易發(fā)生相反轉(zhuǎn)，穩(wěn)定性較差等問(wèn)題有待解決。

因此，今后關(guān)于高內(nèi)相乳液的研究可側(cè)重以下方面：1）可通過(guò)在油水兩相中添加結(jié)構(gòu)劑形成凝膠，提高兩相黏度，以期提高W/O HIPEs 乳液的穩(wěn)定性，或?qū)腆w顆粒進(jìn)行加熱、物理或化學(xué)改性，改變固體顆粒的濕潤(rùn)性，探索更多、更適合穩(wěn)定W/O HIPEs 的固體顆粒；2）深入探索HIPEs 穩(wěn)定性的影響因素，改善由于內(nèi)相體積的增加引起的相反轉(zhuǎn)現(xiàn)象；3）HIPEs 作為功能因子的傳遞體系，提高功能因子的包埋率、穩(wěn)定性和生物利用度也具有一定的挑戰(zhàn)性，此外可建立全方位的體外消化模型、細(xì)胞模型，來(lái)檢測(cè)不同功能因子的生物利用度；4）將HIPEs 作為脂肪替代品或取代PHOs的穩(wěn)定性、流變、感官特性和風(fēng)味也有待進(jìn)一步研究。