综述：喷雾干燥微囊化固定油：一种增强氧化稳定性、功能性和食品系统应用的创新可持续技术

这篇综述系统阐述了喷雾干燥微囊化技术（spray-drying microencapsulation）在固定油（fixed oils）保护中的应用，重点探讨了壁材（wall materials）选择、工艺优化及其对微囊效率（EE）、氧化稳定性、生物活性保留和食品应用的影响。文章强调该技术通过多不饱和脂肪酸（PUFA）和生物活性成分（如生育酚、多酚）的包埋，解决了油脂易氧化、热不稳定的行业痛点，为功能性食品开发提供了创新解决方案。

　　

喷雾干燥微囊化固定油：技术革新与食品应用

引言

固定油（fixed oils）作为食品和工业领域的重要原料，其高多不饱和脂肪酸（PUFA）含量导致易氧化、热不稳定的缺陷严重限制了应用。喷雾干燥微囊化技术通过构建保护性壁材系统，显著提升了油脂的氧化稳定性和功能特性。最新研究表明，该技术可将α-亚麻酸（ALA）、二十碳五烯酸（EPA）等敏感成分的保留率提高至82%以上，同时实现生物活性成分的控释。

固定油微囊化技术概述

微囊化通过壁材（如麦芽糊精MT、阿拉伯胶GA、乳清蛋白WPC）将液态油脂转化为稳定粉末。喷雾干燥因其成本效益和工业化可行性成为主导技术，其典型工艺参数包括：进风温度140-180°C、壁材浓度10-30%、油载量10-20%。相较冷冻干燥和挤压法，喷雾干燥的微囊效率（EE）可达94.5%（如南瓜籽油/MT-WPI体系），且能保持更小的粒径分布（<20μm）。

关键壁材的突破性进展

多糖基壁材：

• 麦芽糊精（MT）因其低成本和高溶解度成为主流，但与WPI复配可提升乳化性（如橄榄油EE提升至80.51%）

• 新兴植物黏液（如仙人掌Opuntia mucilage）与壳聚糖复合后，使亚麻籽油的初级氧化产物降低32%

蛋白基壁材：

• 酪蛋白酸钠（NaCas）在160°C下形成的界面膜能有效阻氧，但需与MT以1:3比例复配以克服等电点不稳定性

• 豌豆蛋白等植物蛋白的兴起响应了可持续需求，其在番茄籽油微囊中展现出89%的α-生育酚保留率

绿色功能化壁材：

迷迭香提取物与GA联用可使鱼油过氧化值（PV）降至3.49 meq O₂/kg，石榴籽废料中的多酚使微囊抗氧化活性提升60%。

工艺优化与稳定性机制

通过响应面法优化发现：

• 141.5°C进风温度+75% aspirator rate时，南瓜籽油粉末的bulk density达0.284 g/mL

• 海藻酸钠/β-葡聚糖体系在模拟肠液中实现49.8%的控释率，证实pH响应释放特性

氧化稳定性的提升源于三重机制：

1. 壁材物理屏障减少氧气渗透（如MT/WPC使亚麻酸氧化延迟310天）

2. 植物抗氧化剂的自由基清除作用（如β-胡萝卜素在β-环糊精中保留率>90%）

3. 油滴尺寸最小化（D_4,3<0.5μm时氧化速率降低88%）

食品应用创新案例

烘焙领域：

• 含6%虾油微囊的饼干EPA+DHA含量达1.2g/100g，且无腥味残留

• 向日葵/芝麻油微囊饼干硬度提升15%，但抗氧化容量翻倍

乳制品改良：

• 亚麻籽油微囊奶粉使α-亚麻酸（ALA）含量满足每日推荐量37%

• 鱼油/乳铁蛋白酸奶的神经保护功效经Caco-2细胞验证

颠覆性应用：

• 巧克力中添加MT/玉米糖浆微囊化鱼油，突破ω-3脂肪酸耐温极限（>150°C）

• 芒果汁中添加1.5%马齿苋籽油微囊，货架期延长2倍

未来挑战与展望

当前瓶颈在于：

1. 植物源壁材的机械性能不足（如壳聚糖水溶性差需化学修饰）

2. 纳米喷雾干燥等新技术产业化成本高（设备投资超常规喷雾干燥3倍）

突破方向包括：

• 开发果渣废弃物基复合壁材（如葡萄籽粕/果胶体系）

• 微流控-喷雾干燥联用技术实现单分散微囊（CV<5%）

• 人工智能优化壁材组合（已实现WPI/GA配比的机器学习预测）

该技术正推动食品工业向功能化、可持续化转型，未来五年市场规模预计年增11.3%（2025年达$4.7B）。