超声处理对三元壁材复合体系封装亚麻籽油潜力及氧化稳定性的影响研究

本研究针对亚麻籽油中高含量α-亚麻酸(ALA)易氧化劣变的问题，通过超声辅助乳化结合喷雾干燥技术，系统探究了乳清蛋白浓缩物(WPC)、麦芽糊精(MD)和阿拉伯胶(GA)三元壁材体系对亚麻籽油的封装效果。结果表明，经4分钟超声处理的WPC:MD:GA(1.5:0.5:0.10)微胶囊包封率达90.27%，氧化稳定性显著提升，且在模拟胃肠环境中实现靶向释放，为功能性脂质递送系统开发提供了重要技术支撑。

　　

亚麻籽油作为植物源性ω-3脂肪酸的重要来源，含有约57%的α-亚麻酸(ALA)，在预防心血管疾病、糖尿病和神经系统 disorders 方面具有显著健康效益。然而，其高度不饱和特性导致极易发生氧化酸败，产生异味和有害 peroxides，严重限制了在食品工业中的应用。当前膳食中ω-6与ω-3脂肪酸比例失衡（从1:1恶化至20:1）进一步加剧了炎症性和血栓性疾病风险，因此开发有效的亚麻籽油保护技术迫在眉睫。

为突破这一技术瓶颈，研究人员在《Scientific Reports》发表了针对三元壁材体系封装亚麻籽油的系统性研究。该研究创新性地采用超声辅助乳化技术，结合乳清蛋白浓缩物(Whey Protein Concentrates, WPC)、麦芽糊精(Maltodextrin, MD)和阿拉伯胶(Gum Arabic, GA)的复合壁材，通过喷雾干燥制备微胶囊，并全面评估了其理化特性、氧化稳定性和消化释放行为。

研究主要采用以下关键技术方法：

1. 1.
   超声乳化处理：使用探头式超声仪（20 kHz，50%振幅）对乳液进行0-6分钟处理，优化液滴尺寸分布
2. 2.
   喷雾干燥工艺：在进风温度180°C、出风温度75-80°C条件下制备微胶囊
3. 3.
   多尺度表征技术：包括动态光散射（DLS）分析乳液粒径与Zeta电位，流变仪测定粘度特性，扫描电镜（SEM）观察微观形态
4. 4.
   体外模拟消化模型：依据国际共识方法模拟胃肠环境，评估油释放动力学
5. 5.
   氧化稳定性评估：通过56天加速储存试验（45°C）测定过氧化值（PV），并采用Rancimat法测定诱导期（IP）

乳液特性分析显示超声处理显著降低乳液粒径（406-1958 nm），4分钟处理使C-3组（WPC:MD:GA=0.5:1.5:0.20）粒径减少73.13%。所有乳液均表现剪切稀化特性，流变行为符合幂律模型。Zeta电位测定表明C-1组（1:1:0.15）具有最高稳定性（-32.45 mV），主要归因于阿拉伯胶的羧基基团提供的静电排斥作用。

微胶囊物性表征显示最佳封装效率（90.27%）出现在P11组（WPC:MD:GA=1.5:0.5:0.10，超声4分钟）。水分活度（0.38-0.60）符合食品安全标准。流动性分析表明Hausner比值（1.08-1.55）和Carr指数（7.38-34.48）处于适宜范围。色度分析显示超声处理显著改善微胶囊白度（Whiteness Index, WI）。

形态学观察通过SEM证实微胶囊呈球形（5-15 μm），表面光滑无裂缝，仅存在少量凹陷，表明壁材结构完整性良好，能有效保护核心油脂。

体外释放研究揭示微胶囊在模拟胃条件（SGF）下仅释放<10%的油，而在肠条件（SIF）下释放率显著提高至56%。释放动力学符合Korsmeyer-Peppas模型（n>0.85），表明通过溶胀和基质侵蚀机制实现可控释放。P11组表现最佳缓释特性，归因于WPC中β-乳球蛋白对胃蛋白酶的抵抗作用。

氧化稳定性评估显示微胶囊显著延长亚麻籽油保质期。Rancimat加速试验表明P11组诱导期（IP）达11.8小时，是原始油的8.42倍。56天储存试验中，微胶囊过氧化值（PV）始终低于3.4 meq O₂/kg oil，而未封装油升至15.18 meq O₂/kg oil。WPC的抗氧化特性（乳铁蛋白）和壁材的氧阻隔性能共同贡献于这一强化保护效果。

该研究证实超声辅助三元壁材封装技术能有效解决亚麻籽油氧化稳定性差的应用难题。WPC:MD:GA（1.5:0.5:0.10）组合经4分钟超声处理可获得高包封率（90.27%）、优良流动性和显著增强的氧化稳定性（IP=11.8 h）的微胶囊产品。其在胃肠环境中的差异化释放特性（胃部<10%，肠道56%）为设计靶向输送系统提供了新思路。这项技术不仅适用于亚麻籽油，也可推广至其他敏感脂溶性活性成分的封装，为功能性食品开发提供了可靠的技术路径和理论依据。