近日，南昌大学食品学院食品营养与健康创新团队的硕士研究生刘念、邓泽元教授、李静教授等人在国际期刊Lwt-Food Science and Technology发表了题为“Development of microencapsulated rice bran to improve the quality of infant rice cereal”的研究论文。在婴幼儿营养食品不断向高品质与功能化发展的背景下，糙米虽富含蛋白质、脂质及多种生物活性物质，但其易氧化、溶解性差及冲调性不佳等问题限制了其在婴幼儿米粉中的应用。研究通过酶解预处理结合喷雾干燥微胶囊技术，构建了以麦芽糊精（MD）-乳清蛋白（WPI）-磷脂为壁材的微胶囊米糠体系（MRB），有效改善其稳定性与功能特性。结果表明，在MD:WPI为1:1、壁材添加量20%、磷脂1.5%的条件下，体系乳液稳定性和包埋效率显著提高，水溶性指数由16.75%提升至60.70%，黏度明显降低，且过氧化值显著下降，表明其氧化稳定性显著增强。将其以8%添加至婴幼儿米粉中，可显著提升产品的营养组成、冲调性及感官品质，并提高蛋白质和淀粉的体外消化率。本研究为糙米资源的高值化利用及婴幼儿功能食品开发提供了重要的技术支撑与理论依据。
（原文链接）https://doi.org/10.1016/j.lwt.2025.118928
1. 乳清蛋白、麦芽糊精和磷脂用于米糠微胶囊化。
2. 优化后的米糠微胶囊提高了储存期间的氧化稳定性。
3. 添加 8% 的米糠微胶囊增强了婴幼儿谷物的营养价值和消化率。
4. 最终的谷物产品具有更低的粘度、更快的复水速度和更好的流动性。
传统婴幼儿米粉多以精白米为原料，但在精加工过程中，富含蛋白质、脂质及多种功能活性成分的米糠层被大量去除，导致营养价值明显降低。相比之下，糙米保留了完整米糠层，富含γ-谷维素、GABA和维生素等活性物质，具有更高的营养潜力，但其高脂含量也使其易发生氧化酸败，同时存在溶解性差、冲调性不佳及颗粒分布不均等问题，严重限制了其在婴幼儿食品中的应用。此外，婴幼儿消化系统尚未发育完全，消化酶活性较低，也进一步加剧了糙米基产品的消化吸收难题。针对上述问题，本研究提出通过酶解预处理与喷雾干燥微胶囊技术相结合的策略，在改善糙米结构与分散性的同时，实现对脂质和活性成分的有效保护，从而构建兼具高营养性、良好冲调性和稳定性的婴幼儿糙米制品。
1）乳液稳定性和高包封率的增强
在微胶囊体系构建过程中，壁材组成及配比对乳液稳定性和包埋效果起决定性作用。研究表明，麦芽糊精（MD）与乳清分离蛋白（WPI）在乳化过程中能够协同迁移至油水界面，形成具有黏弹性的界面膜，从而有效抑制油滴聚并并提升体系稳定性。随着WPI比例、壁材添加量及磷脂含量的增加，乳液稳定性呈现先升高后下降的趋势，其中在MD:WPI为1:1时，乳液稳定性由83.16%显著提升至92.21%；进一步优化至壁材添加量20%、磷脂1.5%时，稳定性最高可达95.99%。这一提升主要归因于磷脂与蛋白、多糖在界面处形成协同结构，不仅降低界面张力，还构建了更致密且富有弹性的复合界面膜，从而提高液滴分散性并防止结构塌陷。同时，包埋率变化趋势与乳液稳定性高度一致，在最优条件下达到88.45%，表明稳定乳液结构是实现高效包埋的关键。需要注意的是，当壁材或蛋白比例过高时，由于界面层过厚或空间位阻增强，反而会降低体系稳定性。综合来看，MD:WPI为1:1、壁材添加量20%、磷脂1.5%为该体系的最佳构建条件，为后续功能提升奠定了基础。
2）微胶囊化显著改善颗粒结构与色泽品质
扫描电镜结果直观揭示了微胶囊化对米糠结构的显著改善作用。原始米糠呈现为不规则块状结构，表面粗糙且伴有明显裂隙，这些缺陷容易导致脂质暴露并加速氧化；而经微胶囊化处理后，颗粒转变为形态均一的球形结构，表面光滑致密、无明显破裂，表明壁材成功在其表面形成连续保护层，有效包埋脂质和活性成分并减少其与外界环境接触。同时，磷脂与乳清蛋白、多糖在界面处的协同作用进一步增强了膜结构的柔韧性和完整性，降低了喷雾干燥过程中因水分迅速蒸发导致的塌陷与开裂现象。尽管部分颗粒仍出现轻微褶皱，这是喷雾干燥过程中常见的结构特征，但整体结构完整性显著提高。在外观上，微胶囊化显著改善了产品色泽，由原始米糠的深黄绿色转变为浅米色，亮度（L*）提高至81.21，同时a*和b*值明显下降，说明绿色和黄色调均被削弱，使产品颜色更加均一、柔和，更符合婴幼儿食品的感官需求。
3）MRB粉末特性及营养成分变化
微胶囊化显著改善了米糠粉体的加工性能与营养品质。在粉体特性方面，包埋后米糠的流动性明显增强，休止角显著降低，同时松装密度与振实密度提高，表明其颗粒结构更加紧密且易于储运与加工；Carr指数下降进一步说明粉体内聚性减弱、填充性能改善。在溶解与冲调性能方面，微胶囊处理使水溶性指数由16.75%大幅提升至60.70%，分散时间缩短近40%，同时水吸收指数降低，表明产品更易快速溶解且冲调均一性更好。这一提升主要归因于酶解与高剪切处理破坏了大分子结构，以及乳清蛋白和麦芽糊精的亲水特性协同促进水化过程。此外，体系黏度显著下降，有利于喷雾干燥过程中的雾化与传质，提高工业适用性。在营养组成方面，微胶囊化后产品水分含量降低至2.75%，有助于提高贮藏稳定性；蛋白质和灰分含量显著增加，而脂肪含量相对下降，这主要源于壁材引入及脂质被有效包埋于微结构内部。整体来看，微胶囊结构不仅优化了粉体的物理性质，还实现了营养组成的重构，使产品在稳定性、加工性与营养价值之间达到更优平衡。
4）MRB的粒径、热性能和储存稳定性
微胶囊化进一步从粒径、热稳定性及贮藏稳定性三个方面显著提升了米糠体系性能。在粒径特性方面，包埋处理使颗粒尺寸整体减小，其中Dx(90)由114.15 μm显著降低至43.40 μm，降幅达61.99%，表明大颗粒显著减少，有利于提高比表面积，从而促进水化速度和冲调性能。这一变化主要源于酶解作用破坏纤维-淀粉结构，以及均质和胶体磨过程中的高剪切作用。在热稳定性方面，微胶囊样品的热转变峰明显向高温移动，峰值温度提高至184.76 ℃，同时糊化焓值显著增加，说明体系内部形成了更稳定的分子相互作用结构，需要更高能量才能被破坏，体现出更优的热稳定性。在贮藏稳定性方面，加速氧化实验表明，包埋后米糠的过氧化值和苯胺值显著低于原料，在21天储藏后分别降低至11.589 mmol/kg和7.40，明显优于未处理样品，说明微胶囊壁材形成的物理屏障有效阻隔氧气进入，抑制脂质氧化反应。总体来看，微胶囊技术通过结构调控显著提升了产品的冲调性能、热稳定性及抗氧化能力，为其在婴幼儿食品中的应用提供了重要保障。
5）MRB对糙米基婴幼儿谷物辅食的影响
在产品应用层面，研究进一步评估了不同添加量微胶囊米糠对婴幼儿米粉感官品质的影响。结果表明，随着添加量由6%逐步增加至50%，产品整体感官评分呈下降趋势，其中高添加量（如50%）会因米糠风味增强、质地变粗以及冲调性变差而显著降低接受度。相比之下，6%和8%添加量表现出最佳感官品质，综合色泽、口感与冲调性能，8%添加量在保证营养提升的同时兼顾了良好的感官体验，因此被确定为最优添加比例。
在实际产品体系中，微胶囊米糠的引入进一步改善了糙米粉的冲调性能与流变特性。粒径分析表明，添加MRB后的自制糙米粉整体粒径显著减小，其中D[3,2]和Dx(50)分别降低约20.97%和51.95%，这主要归因于微胶囊细小颗粒的引入，使体系更加细腻均一，有利于快速分散与冲调。在黏度特性方面，自制糙米粉的峰值黏度和最终黏度均低于传统糙米粉，表明其糊体更加稀薄、流动性更好，这对于胃容量较小、吞咽能力尚未完善的婴幼儿尤为重要。同时，动态流变结果显示各样品均呈现凝胶特性（G′>G″），但自制糙米粉的模量较低且随温度变化更为平缓，说明其结构对热处理响应较弱、稳定性更高。这种低黏度、结构稳定的特性不仅提升了产品的食用适口性，也为婴幼儿食品在加工和冲调过程中的一致性提供了保障。
进一步分析粉体特性发现，微胶囊米糠的引入显著提升了糙米粉的溶解性与分散性能。在流动性方面，自制糙米粉的休止角明显低于传统糙米粉，且接近对照样品，表明其粉体流动性得到改善，这与其粒径减小和结构优化密切相关。同时，其松装密度和振实密度均有所提高，说明颗粒间堆积更加紧密。在冲调性能方面，自制糙米粉的水溶性指数显著提升，相较普通糙米粉提高了68.63%，而分散时间缩短达43.08%，表明其能够更快溶解并形成均一体系；水吸收指数的降低则进一步说明其水化过程更加高效。
在营养组成方面，添加微胶囊米糠显著提升了糙米粉的营养密度。结果表明，自制糙米粉的水分含量适中，既低于传统糙米粉，又略高于对照样品，有助于在保证贮藏稳定性的同时降低微生物风险。在关键营养指标上，其灰分、脂肪和蛋白质含量均显著高于市售产品，其中蛋白质含量达到7.44%，处于婴幼儿米粉适宜范围，表明其具有良好的营养强化效果。此外，由于保留米糠结构，自制糙米粉的膳食纤维含量明显高于精制产品，有助于改善肠道健康；而淀粉含量则保持在合理区间，兼顾能量供给与消化特性。总体来看，微胶囊米糠的引入在不影响产品稳定性和加工性能的前提下，实现了蛋白质、脂质、矿物质和膳食纤维的协同提升，为开发高营养密度的婴幼儿谷物食品提供了有效途径。
6）消化性能显著提升，促进营养高效利用
体外消化结果进一步验证了微胶囊米糠在提升产品营养利用效率方面的优势。随着模拟胃肠消化过程的进行，各样品粒径均显著减小，其中自制糙米粉由于初始粒径更小、结构更疏松，在消化过程中更易被酶解，从而加速营养释放。消化动力学分析表明，相较于传统糙米粉，自制糙米粉的蛋白质和淀粉消化率分别提高约4%和5%，体现出更优的营养可利用性。这一提升不仅源于颗粒尺寸减小带来的比表面积增加，更得益于酶解预处理和微胶囊技术对淀粉-蛋白-纤维复合结构的破坏，使内部营养成分更易被消化酶接触与分解。此外，磷脂和乳清蛋白在界面处形成的结构有助于减少脂质对淀粉消化的阻碍，进一步促进酶解过程。总体来看，该体系在保持较高营养密度的同时，实现了良好的消化性能，使产品更符合婴幼儿对“易消化、易吸收”的营养需求。
综上，本研究通过酶解预处理结合喷雾干燥微胶囊技术，成功构建了一种高效稳定的微胶囊米糠体系，在优化壁材配比条件下实现了高包埋率与结构均一性。该体系有效突破了传统糙米产品在“高营养”与“良好加工性能”之间的矛盾，使产品在流动性、冲调性、感官品质及消化性能等方面均表现出显著优势，同时显著提升了蛋白质、脂质、矿物质和膳食纤维等营养成分含量，并增强了抗氧化稳定性和货架期表现。研究表明，微胶囊技术不仅实现了米糠资源的高值化利用，也为婴幼儿谷物食品的营养强化与品质提升提供了新的技术路径。未来可进一步围绕规模化生产、长期贮藏稳定性及体内营养吸收效果开展深入研究，以推动该技术在功能食品及精准营养领域的实际应用。
刘念 硕士研究生
刘念，食品工程硕士在读。以第一作者发表SCI一区论文3篇，主要研究方向为母乳脂质营养与健康。
李静 教授
李静，博士，教授，博士生导师。江西省杰出人才，南昌大学215人才。中国注册营养师，江西省营养学会常务理事兼副秘书长，江西省营养学会科普分会副主任委员，南昌市营养学会副会长兼秘书长，江西省食品科学技术学会理事，江西省微量元素与健康研究会常务理事，江西省营养学会营养转化分会委员，教育部学位中心学位论文评审专家。近年来获得江西省科技进步奖2项，中国产学研创新成果奖1项，中国食品科学技术学会技术创新一等奖1项，江西省教学成果奖1项，南昌大学教学成果奖2项，南昌大学第五届教师授课比赛二等奖。主持10余项国家自然基金、教育部基金、省科技厅基金、省教育厅基金，食品科学与技术国家重点实验室基金。主持、参与并完成伊利、澳优、益海嘉里、无限极等企业横向课题10余项。在Scientific report, Journal of Agricultural and Food chemistry, Food&Function等杂志上发表论文40余篇。申请专利24项，授权专利10项。参编著作4部。
邓泽元 教授
邓泽元，二级教授，博士生导师。南昌大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室固定研究人员。享受国务院特殊津贴，赣鄱英才555工程人才、江西省新世纪百千万人才工程人选，江西省高校中青年学科带头人，首届江西省优秀硕士指导教师，江西省高等学校教学名师，获得教育部优秀中青年教师（支助），江西省主要学科学术与技术带头人，“食品科学”与“营养与食品卫生学”重点学科带头人。现任中国农学会微量元素与食物链分会副理事长，中国粮油学会营养分会副会长，中国营养学会营养转化医学分会副主任委员，江西省微量元素与健康研究会名誉理事长，江西省营养学会理事长；美国化学学会（ACS）会员、国际食品学会（IFT）会员，《食品科学》、《农产品加工学刊》、《食品安全质量检测学报》、《乳业科学与技术》、《南昌大学学报》（理科版）、J of Agri. Food Chem.和J of Food Biochem.编委，中国保健食品评审专家。
