壁材与 3D 打印食品模型驱动的微胶囊化 Omega-3 脂肪酸空间再分布与保留

《Journal of Food Engineering》：Spatial redistribution and retention of microencapsulated omega-3 fatty acids driven by wall materials and 3D-Printed food models

　　**摘要要点：**- 豌豆蛋白微胶囊提高了微包埋效率和Omega-3的保留率。- 3D打印实现了Omega-3微胶囊在空间上的精确定位。- 在10天的冷藏储存期间，未检测到EPA和DHA的扩散。- 打印结构影响了凝胶结构中Omega-3的保留率。- 微包埋和3D打印技术增强了功能性食品的设计。---**引言**Omega-3脂肪酸，特别是二十碳五烯酸（C20:5 n-3，EPA）和二十二碳六烯酸（C22:6 n-3，DHA），因其对健康的益处而受到广泛研究。这些益处包括降低心血管疾病风险、调节炎症过程以及促进和维持认知功能（Patted等，2024）。然而，普通人群中这些脂肪酸主要来源（鱼类、海鲜和藻类）的摄入量往往低于卫生机构的推荐水平，即每人每天EPA和DHA的总摄入量约为250毫克（EFSA，2010）。因此，有人提议通过向食品中强化Omega-3脂肪酸来实现推荐摄入量。然而，将常见的来源如鱼油和高油纳入食品体系面临着重大挑战，因为这些油极易发生脂质氧化，并且往往带来不良的风味和气味，从而限制了食品质量和消费者接受度（Jacobsen，2010）。因此，开发了不同的强化策略来保护这些生物活性化合物，使其能够纳入食品基质中。在这些方法中，微包埋被公认为将Omega-3脂肪酸纳入食品体系最有效的技术之一（Perez-Palacios等，2022a）。该方法通过在生物活性化合物周围形成保护屏障，防止其氧化，减少感官影响，并便于化合物的处理（Mehta等，2022）。微包埋中壁材料的选择至关重要，因为它直接影响所得包埋材料的质量特性。最常用的材料包括多糖和蛋白质。阿拉伯胶、黄原胶和麦芽糊精等多糖为乳液提供结构稳定性，从而形成具有良好质量特性的微胶囊（Calvo等，2010）。另一方面，蛋白质（包括酪蛋白盐基和植物基蛋白）表现出强乳化性能和在脂质相周围形成连续基质的能力（Quintero等，2018）。近年来，植物蛋白作为更可持续的替代品引起了越来越多的关注，这符合当前食品工业的趋势（Mazur等，2024）。虽然微包埋能保护生物活性化合物免受外界因素侵害，但在高水分食品体系中，微胶囊可能表现为分散颗粒，从而促进包埋化合物向周围基质的扩散。因此，水分含量和水活度等参数在控制其稳定性和释放方面变得至关重要（Zaitoon和Lim，2022）。在此背景下，3D食品打印正作为一种有前景的技术兴起，用于将生物活性化合物纳入食品基质中（Matas-Gil等，2025），它提供了在食品中空间排列这些化合物的可能性，使其定位在基质的特定区域，提供额外的保护（Ahmadzadeh等，2025）。因此，微胶囊的受控分布可以减少对氧气等外界因素的暴露（Linke等，2020），限制加工和储存期间的降解。在3D打印技术中，基于挤压的3D打印应用最为广泛，因其简单易用且多功能性强，可使用各种基质，包括凝胶（Yu等，2022）、糊状物（Martínez-Monzó等，2019）、肉制品（Dick等，2019）等。微包埋生物活性化合物与3D打印的结合为开发个性化功能性食品提供了绝佳机遇（Ahmadzadeh等，2025）。一些研究将Omega-3微胶囊纳入3D打印凝胶中，并评估了其流变学性能（Cao等，2025；Leena等，2022；Uribe-Wandurraga等，2021），以及凝胶在打印过程中的行为（Meigui等，2025）。然而，目前尚未找到关于微胶囊纳入3D打印食品基质后性能的数据。在这方面，研究微胶囊和生物活性化合物在3D打印基质中的分布情况至关重要。因此，本研究的目的是评估不同3D打印模型中微包埋Omega-3脂肪酸的空间重新分布和保留情况，并考察壁材料和冷藏储存对其的影响。---**章节摘要****材料**鱼油（从鳕鱼肝中提取）由Biomega Natural Nutrients（西班牙加利西亚）提供。用于制备微胶囊的材料包括：葡萄糖当量12%的麦芽糊精（HSN，西班牙格拉纳达）、大豆卵磷脂（Biogran S.L.，西班牙马德里）、脱乙酰度95%的壳聚糖（Trades，西班牙穆尔西亚）、食品级冰醋酸（Scharlab，西班牙巴塞罗那）和豌豆蛋白（Roquette，法国Lestrem）。猪明胶和iota-卡拉胶由SOSA（Sosa提供）。**Omega-3微胶囊的表征**不同壁材料（MDCH和PP）微胶囊的质量特性见表1。与MDCH微胶囊（41.76 ± 2.34%）相比，PP微胶囊的微包埋效率显著更高（p < 0.001）（73.60 ± 1.59%）。MDCH微胶囊较低得率可能归因于麦芽糊精不具备适合实现高包埋效率的界面特性（Gharsallaoui等，2007）。相比之下，蛋白质基壁材料具有……**结论**Omega-3微胶囊成功纳入3D打印明胶-iota卡拉胶凝胶中，实现了富含Omega-3脂肪酸的结构化食品的开发。在所评估的条件下，豌豆蛋白在打印基质中表现出更高的EPA + DHA保留率，尽管PP和MDCH之间的差异可能反映了配方组成和加工条件的综合影响。结果表明，微包埋与适当的凝胶……**CRediT作者贡献声明****Francisco de-la-Haba：** 撰写—初稿，软件，资源，形式分析，数据整理。**Teresa Antequera：** 撰写—审阅与编辑，监督，概念构思。**Adrián Matas-Gil：** 软件，调查研究，形式分析。**Javier Martínez-Monzó：** 软件，资源，方法学，概念构思。**Trinidad Pérez-Palacios：** 撰写—审阅与编辑，监督，概念构思。**利益冲突声明**作者声明不存在已知的可能影响本文所述工作的竞争性经济利益或个人关系。**致谢**本研究生得到了MICIU/AEI/10.13039/501100011033资助的PRE2021-097322项目和ESF+的支持，以及MICIU/AEI/10.13039/501100011033资助的PID2020-115973RB-C21项目和欧盟ERDF的支持。Francisco de-la-Haba|Teresa Antequera|Adrián Matas-Gil|Javier Martínez-Monzó|Trinidad Pérez-Palacios