生物活性成分的包埋在酸奶制作过程中的应用

许小英，崇志文，龄南，胡长利

（南京卫岗乳业有限公司研发部，南京 211100）

酸奶是生牛乳经过嗜热链球菌和德氏乳杆菌保加利亚亚种等菌发酵得到的乳制品，发酵得到的乳酸使酸奶达到蛋白质的等电点，从而使酸奶具有独特的质构[1,2]。同时，经过发酵后的酸奶营养丰富、易于吸收，具有可提高机体钙含量等诸多功效。但是，随着酸奶工业的发展，市场上的酸奶同质化严重，竞争激烈。而且，随着技术的进步及消费者对“大健康”概念的追求，具有预防疾病、改善行为效能的功能性食品越来越受到消费者的青睐。面对当前竞争激烈的国内外酸奶市场，如何突破酸奶产品的同质化，满足消费需求，打造企业创新品牌，已经成为我国酸奶市场发展的重点。开发具有生物活性成分的功能性酸奶产品成为大势所趋[3]，诸如维生素E、omega-3脂肪酸、白藜芦醇等生物活性成分因具有可以清除自由基的作用，从而可能具有抵抗慢性疾病、抗癌等功效，所以受到广泛的关注。但是，由于生物活性成分对环境中的光、热、氧气等敏感，限制了其在食品领域的运用[4～7]。而通过对生物活性成分的包埋可以避免其与光、氧气等的接触，从而发挥保护生物活性成分的作用。包埋是指通过特定的步骤利用壁材把诸如生物活性成分等芯材包裹在壁材内部的过程[8,9]。常见的壁材有：化学合成壁材、天然壁材[10]。随着消费者对营养标签的关注与了解，消费者更倾向于挑选具有“清洁标签”——使用天然食材的产品。牛奶中的蛋白质，诸如乳清分离蛋白、酪蛋白是常见的天然壁材[10,11]。

本文将简要介绍在酸奶中添加包埋生物活性成分的实例，概述包埋生物活性成分的添加对酸奶的风味、生物活性成分的影响；分析包埋生物活性成分酸奶的临床实验效果，简述国内相关专利，探讨生物活性成分包埋在酸奶应用中还需要解决的问题和今后的发展方向。

1 包埋的生物活性成分在酸奶中运用的实例

目前包埋的生物活性成分在酸奶中的添加方式主要有两种。一种是在灭菌、发酵之前添加[6,10]，另一种是在发酵之后与果酱等物质一起添加[12～15]。

1．1 包埋的生物活性成分在酸奶发酵之前添加

Levinson等[10]将制作的天然乳化剂酪蛋白胶束与合成的乳化剂吐温80分别结合维生素D3的溶液，在发酵前加入脱脂酸奶制作中，得到两种新型酸奶；之后对两种酸奶中维生素D3的生物利用度、流变性和适口性与脱脂酸奶基料进行对比，结果表明，利用天然乳化剂酪蛋白结合维生素D3后，维生素D3的生物利用度不低于其在合成乳化剂吐温80中的生物利用度；添加酪蛋白包埋的维生素D3后，酸奶具有更高的总体表观黏度，同时具有更好的口感。这为利用天然乳化剂包埋维生素D3并形成“清洁标签”的脱脂酸奶产品提供了理论依据。

Goyal等[6]利用四种不同的乳化剂组合通过搅拌、低压均质、高压均质对含有omega-3脂肪酸的亚麻籽油进行包埋；然后利用喷雾干燥的方法制得粉末，再把四种粉末以配料的形式在发酵之前以1%、2%和3%的比例分别添加到酸奶的制作过程中，再进行感官评价（颜色、风味、酸度、质构等）和物理化学指标测定。结果表明：当添加量为2%时，感官和酸奶基料类似，新型酸奶和酸奶基料相比具有更高的营养价值；新型酸奶的物理、化学指标包括亚麻籽油的氧化稳定性并没有受到影响；添加酪蛋白酸钠-亚麻籽油粉末得到的新型酸奶物理特征与酸奶基料类似。这为包埋的生物活性成分在发酵前添加到酸奶生产工程中提供了借鉴。

1．2 包埋的生物活性成分在酸奶发酵之后添加

Martins等[15]利用海藻酸钠包埋提取自Rubus ulmifolius Schott Flower (一种花)的酚类物质后，将其添加到发酵好的酸奶中，通过比较酸奶基料（空白对照）、添加包埋酚类的酸奶、添加未包埋酚类的酸奶对DPPH清除率的测定结果发现，和酸奶基料（空白对照）相比，另外两种形式的酸奶都具有更强的抗氧化活性；添加包埋酚类酸奶的抗氧化活性高于添加未包埋酚类酸奶。

Comunian等[12]利用明胶和阿拉伯胶等的混合物把添加了植物甾醇的蓝蓟油通过均质的方式、复合凝聚的原理进行包埋后制成乳状液，将其与草莓果酱混合后一起加入到发酵好的酸奶基料中，经测定上述乳状液的粒径并进行体外模拟胃肠道消化实验后发现，上述乳状液对被包埋的生物活性成分提供了很好的保护效果。通过和酸奶基料的物理化学特性、流变学特性和感官特性对比后发现，添加乳状液酸奶的上述指标和酸奶基料类似；通过和没有包埋的植物甾醇、蓝蓟油以及明胶和阿拉伯胶等混合物的酸奶对比后发现，添加乳状液的酸奶具有更好的氧化稳定性。

Ghorbanzade等[14]利用纳米脂质体对鱼油进行包埋，之后添加到发酵好的酸奶中，得到复合酸奶。通过测定复合酸奶在4℃储藏3周的情况下EPA和DHA的残留率以及感官指标后发现，在21d储藏过程中，与添加未被包埋的鱼油酸奶相比，纳米脂质体包埋的鱼油酸奶EPA和DHA的含量均较高；感官测评的结果表明，添加包埋鱼油的酸奶和酸奶基料有类似的感官特征。

Francisco等[13]利用柠檬酸交联麦芽糖糊精通过喷雾干燥的方式包埋双孢蘑菇的提取物，并把包埋后的粉末添加到酸奶中。之后，对比四种酸奶（酸奶基料、添加包埋粉末的酸奶、添加加热后包埋粉末的酸奶、添加未被包埋材料的酸奶）在储藏过程中对生物活性成分的保护效果，结果发现：被包埋的粉末对添加到酸奶中的双孢蘑菇提取物的保护效果明显；而且，经过加热的包埋粉末对酸奶中双孢蘑菇提取物的保护效果最好。

以上试验均表明，与酸奶基料和添加未包埋生物活性成分的酸奶相比，在发酵后的酸奶中添加包埋的生物活性成分，在货架期内可以更好地保护生物活性成分。但是，如果想运用到具体的产品时还需要进行相对应的人体临床实验。

2 生物活性成分包埋在酸奶中应用的临床研究

Levinson等[10]将制作的天然乳化剂酪蛋白胶束与合成乳化剂吐温80分别结合维生素D3的溶液与配料一起在发酵前加入脱脂酸奶的制作过程中，然后进行感官评定的三角测试（每位感官评委需要品尝3杯打乱顺序的脱脂酸奶，其中两杯为同一来源，另一杯为不同来源；评委需要从以上3杯脱脂酸奶中挑选口感不同样的一杯）和偏好性测试（每人品尝3杯脱脂酸奶，分别为利用酪蛋白胶束结合维生素D3的脱脂酸奶、利用吐温80结合维生素D3的脱脂酸奶、脱脂酸奶，每杯约15g，之后就喜好度从0～10进行打分），结果，评定小组成员可以区别出经由酪蛋白胶束结合维生素D3的脱脂酸奶和吐温80结合维生素D3的脱脂酸奶，而且评委更喜欢经由天然乳化剂酪蛋白胶束结合维生素D3的方式添加的脱脂酸奶。

测定受试者在服用上述添加了包埋维生素D3的脱脂酸奶150g后（第0天、第1天、第7天和第14天）血清中25-羟基维生素D（可以反映人体维生素D的储存水平）的变化量后发现：与只服用脱脂酸奶相比，服用添加天然与合成乳化剂结合维生素D3脱脂酸奶的受试者两周后血清中25-羟基维生素D的含量明显升高；服用添加天然乳化剂与合成乳化剂结合维生素D3的脱脂酸奶之间没有明显差异。

以上结果为开发“清洁标签”的脱脂酸奶提供了解决方案，其前沿性的功能性验证方法为添加包埋功能性生物活性成分酸奶的功能性验证提供了很好的研究思路；同时为功能性产品的工业化开发提供了理论依据。

3 相关专利

江南大学已经在中国申请发明专利（其申请号和申请人分别为：201610057574.1 江南大学），其申报的方法和上述研究中所使用的包埋方式相类似。该专利采用乳蛋白粉（乳清蛋白粉、酪蛋白粉、浓缩乳蛋白粉等）复水后得到的溶液与不饱和脂肪酸混合，经过高速预均质和超高压均质的步骤后，得到乳液；乳液经过喷雾干燥制得蛋白粉。根据权利要求，上述经过喷雾干燥得到的蛋白粉可以运用到高蛋白酸奶的制作过程中。该乳蛋白微胶囊可以保护和延缓不饱和脂肪酸制作氧化，且制备方法简单、储藏稳定性高[16]。但是，该项专利制得的蛋白粉在酸奶中运用时的具体添加量、添加的工艺点、对不饱和脂肪酸的保护效果以为多不饱和脂肪酸在人体中的消化、吸收效果还有待进一步实验验证。

4 展望

综上所述，国内外研发人员开发了一些包埋了生物活性成分的粉末或乳状液，将其进行物理表征（例如测定包埋后的粒径等）和化学表征（例如测定被包埋物质的储藏稳定性、体外模拟胃肠道消化实验等）之后添加到酸奶中，以期在不改变天然酸奶风味的基础上，最大程度地保留货架期内添加到酸奶中的生物活性成分，并进行了一些临床实验，达到了良好的效果。

目前，国内关于生物活性成分包埋和物理、化学表征的研究较多，但关于包埋了的生物活性成分在酸奶中的具体应用研究和临床实验数据相对较少，需加大对这一领域的研究，并以此为依据开发功能性酸奶新产品，以提高酸奶制品的市场竞争力，为国民提供更优质、更营养、更健康的酸奶。

当然，生物活性成分的包埋在酸奶实际生产运用的过程中还需要视具体情况分类分析（不同的壁材和芯材具有不同的消化、释放特性），需根据具体壁材和芯材，考虑体外模拟胃肠道消化实验、临床实验及目标生物活性成分在人体中定向释放的剂量等问题。相对应地还需要国内外相关乳品机械公司开发对应工艺、可大规模工业生产的包埋设备，例如：高速剪切机、高压均质机等。之后，还需要根据被包埋生物活性成分的添加方式开发相对应的添加设备，例如：粉末无菌在线添加设备等。

未来，随着研发的深入和技术的发展，可以考虑相关功能性、新型酸奶的上市问题；也可以拓展其在常温牛奶、低温牛奶、乳饮料以及功能性饮料中的实际运用途径。