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用于输送功能性食品的纳米载体的开发是一个活跃的研究领域。功能性食品的开发和生产过程都需要表征技术来提供关于营养物质如何负载、加工条件如何影响纳米载体的最终结构及稳定性、以及纳米载体在食物中的分散信息。本文则概述了小角X射线散射(SAXS)为什么是功能性食品表征中必不可少的技术之一。

功能性食品是指在提供基本营养成分（如脂肪、蛋白质和碳水化合物）之外额外提供其他健康益处的食品。简单的例子包括强化早餐麦片和益生菌。快速增长的健康和保健市场，加上消费者健康意识的提高，意味着功能性食品是当今营养科学研究中最为活跃的领域之一。^1-3

大自然提供了稳定且生物可利用的功能性食物

最近的研究侧重于在确保功能性成分可供人体随时使用的前提下，保持这些成分的完整性。自然界中，譬如植物或动物体内天然存在的囊泡和胶束，其性质对食品科学家们而言极具吸引力，因为我们的消化系统已经进化到可以消化吸收其中的成分。而表征技术的最新发展提高了人们对天然生物结构及其如何自组装的理解，从而使得我们能够创造出与自然界中所发现的脂质体非常相似的合成脂质体。^4-7

输送功能性食品的纳米载体的设计

食品科学家目前面临的挑战是为功能性食品的保护、控释以及提高化合物（如维生素、矿物质、抗氧化剂、芳香化合物和油）的生物利用率设计新的解决方案。^5,9-13 最近的研究多集中在设计多种用于食物输送的自组装纳米载体，包括基于脂质和蛋白质的微乳液、液晶相和纳米结构分散体。

纳米载体在加工过程中稳定功能性食品化合物以及在需要时释放其成分的能力在很大程度上取决于其组成和结构。功能性食品输送系统设计的重点内容是表征自组装纳米结构，并理解营养物质如何负载、组装环境如何影响其最终结构和性质。而小角X射线散射 (SAXS)便是一种特别适合表征功能性食品中纳米载体和分散体的分析技术。¹⁴

小角 X 射线散射(SAXS)提供有关纳米载体及其分散的基本信息

SAXS 是一种可以在原位环境中表征纳米载体分散体的分析技术。它不需要其他分析技术中常见的干燥、冷冻、染色等样品制备步骤，从而确保样品处于和食品所处环境相同的条件下。

在SAXS分析中，样品中电子产生的X射线散射光子反映了纳米尺度上的密度差异，从而给出了中间相、纳米结构和分散体的纳米尺度信息。SAXS使科学家能够观察到营养物质的负载等因素和外部条件（如稀释和pH值变化）对纳米载体最终结构和性质的影响。^14-16

例如，SAXS可用于表征纳米结构脂质微乳液（亚微米颗粒）的液晶相，用于配制包含食品级成分的混合物。下图来自奥尔良大学的科学家们对食品香精微乳液进行的SAXS表征研究。这项研究的一个重要结论是：尽管化学成分非常相似，但随着香精用量的改变，乳液却表现出不同的结构（所谓的相），而这可能会影响它们的释放行为。此外，研究还表明在观察到自组装微乳液的主要结构发生变化之前，其添加量可高达20% 或25%（相对于脂质质量，取决于香精化合物的类型）。超过这个量后，可观察到有序性急剧降低，这表明随着香精化合物释放可能性的增加从而结构变得不稳定。¹³

使用SAXS表征纳米结构脂质体

另一个特别适合使用SAXS来表征的例子是脂质体。精确模拟自然界中所发现的脂质体，用其来输送功能性食品化合物似乎是营养输送的终极目标，但在实践过程中，合成特定大小、负载特定营养物质的脂质体仍然是一个挑战，因为它通常需要精确的工艺条件并使用不良溶剂，比如氯仿。^5,8 因此科学家们展开了大量研究，以寻找新的途径去合成类似自然存在的脂质体，同时开发更直接、更安全的非天然脂质体的生产路线。

近期，巴西科学家团队进行的研究描述了一种旨在将维生素D3和姜黄素一并封装在脂质体中进行输送的系统。研究小组使用SAXS来研究温度和营养负载对脂质体最终结构和性质的影响。

他们的结果表明：两种营养物质都可以使用共封装方式装入一个脂质体中，并且营养物质的装载和共封装对最终结构几乎没有影响，表明姜黄素和维生素D3能以满足顾客每日推荐量的浓度一并进行输送。¹² 此外，该团队还表明：这些脂质体在20至60 ?C的温度范围内是稳定的，这是衡量运输过程中稳定性的重要指标。

Xeuss 和 Nano-inXider：功能性食品研究的两种解决方案

对功能性食品行业纳米载体分散体的深入研究需要准确可靠的表征手段。Xenocs的 Nano-inXider是功能性食品研究或质量评估（稳定性）的理想解决方案，因为它提供了紧凑、用户友好且价格合理的纳米级表征手段。它用途广泛，可以在各种温度条件下分析固体、液体、糊状物和凝胶。Nano-inXider使用一套自动采集工作流程，通过同步SAXS/WAXS表征，可快速向材料科学家提供纳米级和原子级的相关结构信息。通过将简单的样品装载、自动采集和结果分析辅助相结合，使得Nano-inXider不仅适用于分散的纳米载体，还适用于各种其他食品科学应用。例如，我们可以研究结晶相多晶型物质对食品质地及相关官能感受的影响进行研究，或者对制造前后脂肪的结晶状态进行原位表征研究。

Xeuss是一个高度通用的散射平台，涵盖了材料科学家和散射专家的各种需求，为他们提供了相较于同步辐射而言更为简便的表征手段。例如，将Ultra SAXS和SAXS相结合，从而可在微米、纳米以及中尺度上表征可食用脂肪系统的结构。