用于輸送功能性食品的納米載體的開發(fā)是一個活躍的研究領(lǐng)域。功能性食品的開發(fā)和生產(chǎn)過程都需要表征技術(shù)來提供關(guān)于營養(yǎng)物質(zhì)如何負載、加工條件如何影響納米載體的最終結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性、以及納米載體在食物中的分散信息。本文則概述了小角X射線散射(SAXS)為什么是功能性食品表征中必不可少的技術(shù)之一。

功能性食品是指在提供基本營養(yǎng)成分（如脂肪、蛋白質(zhì)和碳水化合物）之外額外提供其他健康益處的食品。簡單的例子包括強化早餐麥片和益生菌。快速增長的健康和保健市場，加上消費者健康意識的提高，意味著功能性食品是當今營養(yǎng)科學(xué)研究中最為活躍的領(lǐng)域之一。^1-3

大自然提供了穩(wěn)定且生物可利用的功能性食物

最近的研究側(cè)重于在確保功能性成分可供人體隨時使用的前提下，保持這些成分的完整性。自然界中，譬如植物或動物體內(nèi)天然存在的囊泡和膠束，其性質(zhì)對食品科學(xué)家們而言極具吸引力，因為我們的消化系統(tǒng)已經(jīng)進化到可以消化吸收其中的成分。而表征技術(shù)的最新發(fā)展提高了人們對天然生物結(jié)構(gòu)及其如何自組裝的理解，從而使得我們能夠創(chuàng)造出與自然界中所發(fā)現(xiàn)的脂質(zhì)體非常相似的合成脂質(zhì)體。^4-7

輸送功能性食品的納米載體的設(shè)計

食品科學(xué)家目前面臨的挑戰(zhàn)是為功能性食品的保護、控釋以及提高化合物（如維生素、礦物質(zhì)、抗氧化劑、芳香化合物和油）的生物利用率設(shè)計新的解決方案。^5,9-13 最近的研究多集中在設(shè)計多種用于食物輸送的自組裝納米載體，包括基于脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的微乳液、液晶相和納米結(jié)構(gòu)分散體。

納米載體在加工過程中穩(wěn)定功能性食品化合物以及在需要時釋放其成分的能力在很大程度上取決于其組成和結(jié)構(gòu)。功能性食品輸送系統(tǒng)設(shè)計的重點內(nèi)容是表征自組裝納米結(jié)構(gòu)，并理解營養(yǎng)物質(zhì)如何負載、組裝環(huán)境如何影響其最終結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。而小角X射線散射 (SAXS)便是一種特別適合表征功能性食品中納米載體和分散體的分析技術(shù)。¹⁴

小角 X 射線散射(SAXS)提供有關(guān)納米載體及其分散的基本信息

SAXS 是一種可以在原位環(huán)境中表征納米載體分散體的分析技術(shù)。它不需要其他分析技術(shù)中常見的干燥、冷凍、染色等樣品制備步驟，從而確保樣品處于和食品所處環(huán)境相同的條件下。

在SAXS分析中，樣品中電子產(chǎn)生的X射線散射光子反映了納米尺度上的密度差異，從而給出了中間相、納米結(jié)構(gòu)和分散體的納米尺度信息。SAXS使科學(xué)家能夠觀察到營養(yǎng)物質(zhì)的負載等因素和外部條件（如稀釋和pH值變化）對納米載體最終結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響。^14-16

例如，SAXS可用于表征納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)微乳液（亞微米顆粒）的液晶相，用于配制包含食品級成分的混合物。下圖來自奧爾良大學(xué)的科學(xué)家們對食品香精微乳液進行的SAXS表征研究。這項研究的一個重要結(jié)論是：盡管化學(xué)成分非常相似，但隨著香精用量的改變，乳液卻表現(xiàn)出不同的結(jié)構(gòu)（所謂的相），而這可能會影響它們的釋放行為。此外，研究還表明在觀察到自組裝微乳液的主要結(jié)構(gòu)發(fā)生變化之前，其添加量可高達20% 或25%（相對于脂質(zhì)質(zhì)量，取決于香精化合物的類型）。超過這個量后，可觀察到有序性急劇降低，這表明隨著香精化合物釋放可能性的增加從而結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定。¹³