极具潜力，这些技术可能支撑着功能食品未来

　　食品工业化的发展离不开加工技术的革新。人们开始期待创新的加工技术为食品行业带来更多的惊喜和可能。新原料、新工艺、新技术，食品企业也逐渐将技术研发能力视为发展之本，并日益加大科技创新的投入。

 

　　01、合成生物学

 

　　合成生物学(syntheticbiology)是一门汇集生物学、基因组学、工程学和信息学等多种学科的交叉学科[1]，旨在设计、改造、重建生物分子、生物元件和生物分化过程，以构建具有生命活性的生物元件、系统以及人造细胞或生物体。通俗来讲，合成生物学就像奶牛产奶的过程：奶牛吃进低价值的草，而产出的却是高价值的牛奶。通过合成生物学产品生产的步骤主要分为四大板块：底盘细胞筛选、生产细胞构建、发酵生产、分离纯化。合成生物学在食品领域的应用包含肉类和乳制品、饮品、食品安全、调味剂和添加剂等多个方向。合成生物学已广泛应用于类胡萝卜素（如番茄红素、β-胡萝卜素和虾青素）、甲萘醌-7（维生素K2）和人乳寡糖（HMO）等功能性食品的生物合成。

 

　　02、共晶技术

 

　　共晶是指两个及以上固体组分，在分子水平上通过非共价键作用，以固定比例形成无限重复的结晶形式。这种技术是在不改变分子结构的前提下，能提高原料溶解度、稳定性、生物吸收等，适合大规模生产供应，不受工艺放大限制，并且成本可控。很多原料的市场热度很高，但生物利用度偏低，比如姜黄素、叶黄素。将姜黄素和左旋肉碱配体通过共晶技术形成的创新型原料[2]。这款新原料的活性成分≥60%，溶出速率和吸收率良好，与左旋肉碱能够形成协同作用，适用于热门赛道肝脏支持。通过大鼠试验结果显示，与姜黄素本身相比，姜黄素共晶的最大吸收浓度提高10.7倍，曲线下面积提高6.3倍[3]。

 

　　叶黄素本身的稳定性、溶解度、吸收性都不是很好，同时对光、氧气比较敏感，市场上现有的包埋产品存在价格高，含量低（5%-10%），不耐压力，易破碎等问题。将叶黄素和己二酸配体通过共晶技术形成的创新型原料，其中的活性成分含量≥60%，在溶解性、稳定性和生物利用度方面都优于传统叶黄素。将市售叶黄素晶体与叶黄素共晶在室温条件（25℃，60%RH）下，敞口放置7天，通过该项稳定性试验研究发现叶黄素本身有约40%被氧化分解，而叶黄素共晶可以保持稳定[5-7]。

 

　　也有研究以芦丁分子中的羟基作为氢键作用位点，通过和水溶性更好的小分子配体共晶，制备得到了体外溶出显著提升（峰值约为芦丁原料的40倍）、口服体内暴露量显著提高（Cmax是原料的4倍，血浆药-时曲线下面积是原料的5倍）。

 

　　03、脂质体技术

 

　　早在1965年，英国学者Bangham和Standish通过电镜发现磷脂在水中可以自发地形成双分子层的囊泡(micelle)，并将其命名为脂质体。脂质体的基本成分通常为双亲性磷脂和胆固醇，双亲性磷脂形成双分子层结构。常用的磷脂是鞘磷脂和甘油磷脂。胆固醇的作用是促进脂链的堆积和双分子层的形成，降低双分子层的流动性，减少水溶性成分的跨膜转运。简单地说，脂质体是脂类分子或类脂在水中自发形成的双分子层结构。脂质体的典型制备方法包括薄膜水合法、乙醇注入法、反向蒸发法、复乳法、超临界二氧化碳法等。

 

　　由于生物体质膜的基本结构也是磷脂双分子层膜，脂质体具有与生物体细胞相类似的结构，因此有很好的生物相容性。脂质体正是运用了这种相容性，实现了药物或功效活性成分的靶向或高效递送。
 

图源：脂质体与囊泡的结构示意图，Drugdeliveryletters

 

　　脂质体补充剂有干粉剂和液体两种。液体脂质体可能最适合那些需要快速见效的人，而粉末可能更适合那些喜欢长期补充的人。

 

　　虾青素为脂溶性化合物,存在稳定性差、易氧化、不宜服用等缺点,降低了其生物利用度。因此,对虾青素进行包覆来提高其稳定性和生物利用度,制备易服用产品,成为近年来的研究热点。有研究通过超临界二氧化碳法制备虾青素脂质体，经过30d的储存，虾青素脂质体在4和25℃的虾青素保留率分别为94.13%和89.04%。而虾青素乙醇溶液的虾青素保留率分别为18.66%和10.35%，虾青素已经大部分发生了降解。结果表明，虾青素脂质体能够显著增强虾青素的稳定性[8-9]。
 

图源：虾青素脂质体30d稳定性测试结果，精细化工

 

　　微胶囊

 

　　微胶囊技术又称微胶囊包埋技术，起源于20世纪50年代，是21世纪食品工业重点开发的高新技术之一。

 

　　微胶囊技术也就是从胶囊化技术演变而来，就是将颗粒大小变小。微胶囊是指一种具有聚合物壁壳的微型容器或包物。其大小一般为5-200μm不等，形状多样，取决于原料与制备方法，制备微胶囊的过程称为微胶囊化。制备时，先将被包覆的内容物分散成微粒，然后使成膜材料在微粒上沉积聚合或干燥固化，形成外层包衣。被包覆的物料称为芯材，微胶囊外部的包覆膜称为壁材。
 

图源：天津科技大学工程技术中心

 

　　微胶囊对食品加工的作用主要有以下5方面，一是将液体、气体转变为容易处理的固体，使液态反应物变得“易于操作”。二是保护敏感成分，使其免受环境中的氧化、紫外辐射和温度、湿度等因素的影响，有利于保持物料特性和营养。三是隔离活性成分，使易于发生反应的物质处于同一物系而相互稳定。四是降低挥发性，保存易挥发物质，减少食品香气成分损失，并掩盖不良气味的释放。五是控制物质的释放时机，包括风味物质的释放，减少其在加工过程中的损失，降低生产成本。

 

　　食品中含有各种活性成分，如风味、营养成分、不饱和脂肪酸、色素、益生菌等，在食品加工和储存过程中需要保护其活性，以保持其质量和保质期的稳定。微胶囊技术在整个加工过程中稳定活性成分，延长储存寿命，掩盖令人不快的风味和味道，提高最终产品的生物利用度。

 

　　3D打印技术

 

　　3D打印技术可以让人们自主选择食材，并且按照自己的想法创造出食物。随着科学技术的飞速发展，3D打印技术的融合使食品加工业发生了革命性的变化。这项技术创新具有解决食品供应挑战的潜力，并通过精确配方优化功能食品的营养成分。尽管3D打印技术在食品工业中具有巨大潜力，但要实现其广泛应用，必须克服现有的技术壁垒，通过科学研究建立最佳实践和标准化方法。通过不断探索和改进，3D打印技术有望在未来的食品制造和个性化营养设计中发挥重要作用。
 

图源：3D打印功能食品的主要步骤、评估及应用，TrendsinFoodScience&Technology

 

　　每一个机会都值得食品行业憧憬。新技术的应用将不断助力功能食品保健食品领域取得重要进展。新技术为食品行业的高质量发展和人们的健康饮食提供了有力支持，也引领食品行业走向更加美好的未来。