活性成分是一類具有生理活性的物質(zhì)的總稱，其范圍較為廣泛，不僅包含我們所需的基礎(chǔ)營養(yǎng)成分，比如維生素、礦物質(zhì)等物質(zhì)，還包括酚類、黃酮類、有機(jī)酸、生物堿、皂甙等具有特殊生理活性的物質(zhì)，它們具有抗氧化、清除自由基、抗腫瘤、抗輻射等多種功能，被廣泛應(yīng)用于食品、藥品、保健品及日化等行業(yè)。

       隨著功能食品開放度的不斷提高，更貼近生活的功能性食品逐漸占領(lǐng)"橋頭堡"，以多酚類為主的植物提取成分逐漸受到市場熱捧，是功能性產(chǎn)品中炙手可熱的活性成分之一。

       然而，由于這些活性成分的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，易受光照、溫度、酸堿度的影響，從而發(fā)生氧化反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致活性的減弱或消失。食品加工過程中要經(jīng)過很多不利因素的考驗(yàn)，加工環(huán)境相比醫(yī)藥行業(yè)要惡劣的多，因此，讓活性成分真正的"活"起來，是其在食品領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵。

       在活性成分的保護(hù)上，包埋法是應(yīng)用最廣泛、性價(jià)比最高的加工方式，其最早出現(xiàn)于上世紀(jì)50年代，為生產(chǎn)無碳復(fù)寫紙，在研究壓強(qiáng)敏感性壁材過程中產(chǎn)生。包埋技術(shù)的原理是通過一種或幾種物質(zhì)，將活性分子包裹在其他物質(zhì)內(nèi)側(cè)，從而降低與外界環(huán)境的接觸，減少其失活的概率。通過其原理也可以看出，食品包埋技術(shù)有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：壁材和工藝。

       不斷豐富的壁材

       包埋壁材是決定包埋效率的一個(gè)關(guān)鍵，常用的壁材有淀粉類、蛋白類、殼聚糖、纖維素、海藻酸鈉、阿拉伯膠及果膠等，壁材的選用與被包埋的成分性質(zhì)、加工技術(shù)及硬件設(shè)施有關(guān)，他們之間沒有明確的界限。

       以益生菌包埋為例，益生菌包埋產(chǎn)品應(yīng)具有胃不溶腸溶性特點(diǎn)，以保證菌體不被胃液破壞順利到達(dá)腸道后再釋放出來，壁材物質(zhì)還應(yīng)具有成膜性好、性質(zhì)穩(wěn)定的特性，因此在包埋上通常選用海藻酸鈉作為壁材。海藻酸鈉分子鏈上有許多游離親水性基團(tuán)，鈣離子等能占據(jù)海藻酸鈉內(nèi)的親水空間，并與羧基官能團(tuán)上的氧原子螯合，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而將益生菌包埋其中。

       由于壁材的特性不同，單一的壁材有時(shí)無法滿足加工需要，比如用海藻酸鈉包裹益生菌，由于海藻酸鈉的孔徑較大，易造成分子流失，影響包埋率，并且過大的空隙還不能阻止胃酸的進(jìn)入。此時(shí)，在益生菌包埋上就需要采用復(fù)配包埋、多層包埋等形式。另外，更有針對(duì)性的復(fù)合壁材也在不斷涌現(xiàn)，脂質(zhì)體、淀粉-脂類復(fù)合物等新一代壁材逐漸得到推廣和應(yīng)用。總體來看，包埋材料除了在親水和親油上有明顯區(qū)分外，其整體的通用率較高。

       加工技術(shù)不斷完善

       除壁材外，加工技術(shù)是左右包埋效果的另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。目前的包埋加工技術(shù)有化學(xué)法和物理法，化學(xué)法有凝聚法、共結(jié)晶法，分子包含等方式，由于化學(xué)法需要額外添加一些加工助劑，對(duì)應(yīng)用并不友好，因此常用的方法多是物理加工法，比如噴霧干燥、冷凍干燥及多種擠壓法等。近年來，一種更高效的加工技術(shù)逐漸成為熱點(diǎn)，它利用靜電作用力將高分子聚合物轉(zhuǎn)變成微納米級(jí)超細(xì)纖維，從而提高包埋的效果。

       高效的靜電紡絲技術(shù)

       靜電紡絲技術(shù)最早由Formhals于1934年提出，它是由擠壓技術(shù)發(fā)展而來，當(dāng)高聚物溶液以一定流速被擠出注射器針頭于直流高壓靜電場下時(shí)，針尖液滴會(huì)向最近的低電勢點(diǎn)方向伸展，從而形成泰勒錐結(jié)構(gòu)。當(dāng)電場產(chǎn)生的靜電作用力克服泰勒錐尖端液滴的表面張力時(shí)，就會(huì)噴射出一股帶電高聚物的細(xì)流。受靜電作用力、庫倫斥力、表面張力、流體黏彈力等影響，帶電射流進(jìn)一步加速拉伸并呈螺旋擺動(dòng)，使得溶劑快速揮發(fā)，高分子聚合物從而形成連續(xù)超細(xì)纖維形態(tài)，被收集于接收端上。受制于納米技術(shù)的不完善，直到上世紀(jì)末，該技術(shù)才真正開始從理論向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化。

       靜電紡絲技術(shù)的特點(diǎn)發(fā)揮依賴于納米級(jí)材料的獨(dú)特性能，納米級(jí)材料能夠提供更大的比表面積，這與傳統(tǒng)的包埋方式得到的顆粒通常是毫米或者微米級(jí)的相比，通過靜電紡絲加工技術(shù)能夠得到更好的包埋效率。仍以益生菌包埋為例，靜電紡絲技術(shù)由于不需要嚴(yán)苛的溫度和壓力，也不需要使用有毒的有機(jī)溶劑或加工助劑，其對(duì)益生菌的包埋存活率提升有顯著作用。

       實(shí)際上，包埋技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛，除了我們所熟知的功能性活性成分，還應(yīng)用到色素、香料等敏感性成分上，甚至是大分子的酶類物質(zhì)以及益生菌等也可應(yīng)用包埋技術(shù)來提高應(yīng)用的可行性。

       隨著壁材及包埋技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用門檻和成分都在逐年下降，包埋技術(shù)也有望成為食品加工中的基礎(chǔ)加工技術(shù)之一。不過，靜電紡絲技術(shù)在食品中仍有問題需要解決，一方面由于食品常用的壁材質(zhì)量分布不均，穩(wěn)定性難以維持，另一方面，不同壁材間的復(fù)配對(duì)紡絲效果的影響還沒有研究透徹，在某些產(chǎn)品中靜電紡絲的穩(wěn)定性要低于常規(guī)產(chǎn)品。但不可否認(rèn)，靜電紡絲技術(shù)是讓分子"活"起來的有效方式之一，非常值得研究與推廣。

       作者：Huer

       Huer，從事熟肉制品產(chǎn)品研發(fā)10年，糕點(diǎn)生產(chǎn)線產(chǎn)品開發(fā)3年。