磷脂酰絲氨酸（Phosphatidylserine，簡稱PS）是一種天然磷脂，廣泛存在于動物腦組織、大豆及蛋黃中，因具有改善認(rèn)知功能、緩解神經(jīng)疲勞等生理活性，被廣泛應(yīng)用于功能性食品（如腦健康食品、運動營養(yǎng)品）領(lǐng)域。食品加工過程中，加熱（如烘焙、滅菌、 extrusion 擠壓）是核心工藝環(huán)節(jié)，而磷脂酰絲氨酸的分子結(jié)構(gòu)（含不飽和脂肪酸鏈、極性頭部基團(tuán)）對熱環(huán)境敏感，易發(fā)生氧化、水解或降解，直接影響其活性保留率與產(chǎn)品品質(zhì)，因此，系統(tǒng)分析它的熱穩(wěn)定性特征、明確其在不同食品加工場景中的適應(yīng)性，并針對性提出穩(wěn)定化策略，是實現(xiàn)其功能性食品工業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵前提，也是保障產(chǎn)品功效與安全性的核心需求。

一、熱穩(wěn)定性特征：分子結(jié)構(gòu)與熱降解機(jī)制

磷脂酰絲氨酸的熱穩(wěn)定性本質(zhì)由其分子結(jié)構(gòu)決定，其分子由“極性頭部（絲氨酸殘基）”“甘油骨架”與“兩條疏水脂肪酸鏈（通常含1-2個不飽和雙鍵）”構(gòu)成，加熱過程中，不同結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)穩(wěn)定性差異顯著，共同決定了它的熱降解行為與活性損失規(guī)律。

（一）分子結(jié)構(gòu)對熱穩(wěn)定性的影響

·不飽和脂肪酸鏈：熱氧化的主要位點磷脂酰絲氨酸的脂肪酸鏈以亞油酸（C18:2）、α-亞麻酸（C18:3）等不飽和脂肪酸為主（占比約 60%-80%，來源不同比例有差異：大豆源磷脂酰絲氨酸不飽和脂肪酸占比更高，蛋黃源磷脂酰絲氨酸含一定量飽和脂肪酸），不飽和脂肪酸鏈上的“雙鍵”是熱氧化的薄弱環(huán)節(jié) —— 加熱時，雙鍵處的氫原子易被剝奪，形成自由基，進(jìn)而引發(fā)鏈?zhǔn)窖趸磻?yīng)，生成醛類（如丙二醛）、酮類等氧化產(chǎn)物。研究表明，當(dāng)溫度超過 60℃時，磷脂酰絲氨酸的氧化速率顯著加快：在80℃下加熱1小時，大豆源磷脂酰絲氨酸的過氧化值（POV，衡量氧化程度的指標(biāo)）從初始5meq/kg升至25meq/kg，氧化產(chǎn)物含量增加5倍；而含飽和脂肪酸比例更高的蛋黃源磷脂酰絲氨酸，相同條件下POV僅升至15meq/kg，說明不飽和脂肪酸含量越高，磷脂酰絲氨酸的熱氧化性越敏感。

·極性頭部與甘油骨架：熱水解的關(guān)鍵區(qū)域磷脂酰絲氨酸的極性頭部（絲氨酸殘基）與甘油骨架通過“磷酸酯鍵”連接，加熱（尤其在有水存在的環(huán)境中）會導(dǎo)致磷酸酯鍵斷裂，發(fā)生水解反應(yīng)：一方面，絲氨酸殘基脫離，生成溶血磷脂酰絲氨酸（LPS）與游離絲氨酸；另一方面，甘油骨架與脂肪酸鏈間的酯鍵也可能斷裂，釋放游離脂肪酸。水解反應(yīng)的速率與溫度、水分活度（Aw）正相關(guān)：在 100℃、Aw=0.8 的條件下（模擬液體食品滅菌環(huán)境），磷脂酰絲氨酸的水解率在30分鐘內(nèi)達(dá)30%，LPS含量從0.5%升至10%；而在 Aw=0.3 的干燥環(huán)境中（模擬固體食品烘焙），相同溫度下30分鐘水解率僅5%，說明水分是加速其熱水解的重要因素。

·熱降解對磷脂酰絲氨酸活性的影響

其生理活性（如結(jié)合神經(jīng)細(xì)胞膜、調(diào)節(jié)信號傳導(dǎo)）依賴完整的分子結(jié)構(gòu)，熱氧化與水解會直接導(dǎo)致活性喪失：氧化產(chǎn)物（如醛類）會破壞它的細(xì)胞膜結(jié)合能力，水解生成的LPS活性僅為完整磷脂酰絲氨酸的10%-20%。實驗數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)磷脂酰絲氨酸的氧化率超過 20%或水解率超過15%時，其改善神經(jīng)細(xì)胞活力的效果會下降50%以上，因此食品加工中需將它的熱降解率控制在15%以內(nèi)，才能保障產(chǎn)品功效。

二、在不同食品加工場景中的適應(yīng)性分析

食品加工工藝多樣，加熱溫度、時間、水分含量及輔料組成差異顯著，導(dǎo)致磷脂酰絲氨酸在不同場景中的適應(yīng)性（活性保留率、工藝兼容性）差異較大，需結(jié)合具體加工條件評估其應(yīng)用可行性。

（一）低水分、中低溫加工場景：高適應(yīng)性，活性保留率高

此類場景以“干燥、中低溫”為特征（溫度＜80℃，Aw＜0.4），如固體飲料（蛋白粉、代餐粉）的混合造粒、烘焙食品（餅干、谷物棒）的低溫烘焙，磷脂酰絲氨酸的熱降解率低，適應(yīng)性很好：

·固體飲料加工：固體飲料通常采用“粉末混合+低溫造粒（60-70℃，10-15 分鐘）”工藝，水分活度低（Aw＜0.3），可有效抑制磷脂酰絲氨酸的水解與氧化。研究顯示，在蛋白粉中添加 2%的大豆源 PS，經(jīng) 70℃造粒后，它的活性保留率達(dá) 90%以上，過氧化值與水解率均＜5%，且與蛋白質(zhì)、碳水化合物（如麥芽糊精）無相互作用，不影響產(chǎn)品溶解性與口感。此類場景中，磷脂酰絲氨酸可直接以粉末形式添加，無需額外穩(wěn)定化處理，是目前其應(yīng)用很廣泛的領(lǐng)域之一。

·低溫烘焙食品：烘焙溫度控制在 75-85℃（如低糖餅干、谷物能量棒），烘焙時間 15-20 分鐘，Aw 維持在 0.3-0.4，磷脂酰絲氨酸的活性保留率可達(dá) 85%-90%。需注意避免與高油脂輔料（如黃油）直接混合高溫加熱 —— 油脂氧化產(chǎn)生的自由基會加速其氧化，若將它先與麥芽糊精復(fù)合（形成微膠囊），再與油脂混合，可使磷脂酰絲氨酸保留率提升至 92%，同時減少烘焙過程中的氧化異味。

（二）中水分、中高溫加工場景：中等適應(yīng)性，需針對性穩(wěn)定

此類場景的溫度為 80-121℃，Aw=0.5-0.8，如液體乳制品（調(diào)制乳、發(fā)酵乳）的巴氏滅菌、果凍及凝膠食品的加熱成型，磷脂酰絲氨酸易發(fā)生水解與輕度氧化，需通過工藝調(diào)整或輔料協(xié)同提升適應(yīng)性：

·液體乳制品加工：巴氏滅菌（60-65℃，30分鐘或 70-75℃，15-20秒）是液體乳的常用工藝，此溫度下磷脂酰絲氨酸的水解率約8%-12%，氧化率約5%-8%，活性保留率可達(dá)80%-85%。若采用超高溫瞬時滅菌（UHT，135-150℃，2-5秒），雖加熱時間短，但高溫會導(dǎo)致其水解率驟升至 25%-30%，保留率降至70%以下，因此，磷脂酰絲氨酸液體乳更適合采用巴氏滅菌。此外，在乳制品中添加 0.1%-0.2%的維生素 E（抗氧化劑），可將磷脂酰絲氨酸的氧化率降至 3%以下，保留率提升至 90%；同時，乳蛋白（如酪蛋白）可與其形成復(fù)合物，減少它與水分的接觸，抑制水解反應(yīng)。

·果凍類食品加工：果凍加工需加熱至 85-95℃使膠體（如卡拉膠、明膠）溶解，保溫10-15分鐘后灌裝，此過程中磷脂酰絲氨酸的水解率約10%-15%，氧化率約6%-9%。通過“后添加”工藝可提升適應(yīng)性：待膠體溶液降溫至65-70℃后，再加入磷脂酰絲氨酸，縮短它在高溫下的暴露時間，使水解率降至5%-8%，保留率提升至88%以上；同時，果凍中的蔗糖（濃度 15%-20%）可降低水分活度，間接抑制其水解，進(jìn)一步提升穩(wěn)定性。

（三）高水分、高溫加工場景：低適應(yīng)性，需強(qiáng)化穩(wěn)定化措施

此類場景溫度＞121℃、Aw＞0.8，如罐頭食品（營養(yǎng)粥、調(diào)理食品）的高壓滅菌（121℃，15-30分鐘）、 extrusion 擠壓食品（膨化谷物）的高溫擠壓（120-140℃，螺桿轉(zhuǎn)速 300-400rpm），磷脂酰絲氨酸的熱降解劇烈，適應(yīng)性差，需通過多重穩(wěn)定化策略降低損失：

·高壓滅菌罐頭：121℃高壓滅菌30分鐘會導(dǎo)致磷脂酰絲氨酸的水解率達(dá)40%-50%，氧化率達(dá)30%-35%，活性保留率僅50%-60%。若采用“微膠囊包埋+低溫滅菌”組合策略，可顯著提升適應(yīng)性：使用麥芽糊精-阿拉伯膠（質(zhì)量比 3:1）對其進(jìn)行微膠囊包埋（包埋率＞90%），膠囊壁可阻隔水分與高溫對它的直接作用，再將滅菌溫度降至 115℃、時間縮短至10分鐘，磷脂酰絲氨酸的保留率可提升至80%以上；同時，添加0.3%的茶多酚（天然抗氧化劑），可進(jìn)一步抑制氧化，使氧化率降至 10%以下。

·高溫擠壓食品：擠壓過程中，高溫（120-140℃）、高剪切力與高水分（Aw=0.8-0.9）的協(xié)同作用，會導(dǎo)致磷脂酰絲氨酸的降解率高達(dá)55%-65%，保留率僅35%-45%。通過“原料預(yù)處理+工藝優(yōu)化”可改善適應(yīng)性：將磷脂酰絲氨酸與小麥粉、膳食纖維（如菊粉）預(yù)先混合干燥（Aw降至0.2以下），減少擠壓過程中的水分接觸；同時降低擠壓溫度至110-115℃、提高螺桿轉(zhuǎn)速至500rpm（縮短物料在機(jī)筒內(nèi)的停留時間至20-30秒），可使磷脂酰絲氨酸的降解率降至30%以下，保留率提升至70%左右。但總體而言，高溫高濕加工場景仍不是它的理想應(yīng)用領(lǐng)域，需謹(jǐn)慎選擇。

三、提升磷脂酰絲氨酸食品加工適應(yīng)性的穩(wěn)定化策略

針對磷脂酰絲氨酸在不同加工場景中的熱降解問題，可從“包埋阻隔”“抗氧化協(xié)同”“工藝優(yōu)化”三個維度構(gòu)建穩(wěn)定化策略，從分子保護(hù)、環(huán)境調(diào)控、過程控制多層面提升其加工適應(yīng)性與活性保留率。

（一）微膠囊包埋技術(shù)：物理阻隔，隔絕熱與水分

微膠囊包埋是目前很有效的磷脂酰絲氨酸穩(wěn)定化技術(shù)，通過在其表面構(gòu)建一層“壁材屏障”，隔絕加熱過程中的水分、氧氣及自由基，減少降解：

·壁材選擇：優(yōu)先選擇熱穩(wěn)定性好、成膜性優(yōu)的天然多糖或蛋白質(zhì)，如麥芽糊精（DE值10-15，低DE值壁材熱穩(wěn)定性更高）、阿拉伯膠（耐酸性強(qiáng)，適合酸性食品）、酪蛋白酸鈉（可與PS形成疏水相互作用，包埋緊密）。研究表明，采用“麥芽糊精-阿拉伯膠-酪蛋白酸鈉”復(fù)合壁材（質(zhì)量比4:3:1）包埋磷脂酰絲氨酸，包埋率可達(dá)95%以上，經(jīng)100℃加熱30分鐘后，它的保留率達(dá)92%，顯著高于未包埋組（65%）。

·包埋工藝：噴霧干燥是工業(yè)化首選工藝（入口溫度180-200℃，出口溫度80-90℃），干燥速度快，可快速形成致密膠囊壁，減少磷脂酰絲氨酸在干燥過程中的氧化；對于高水分食品（如液體乳），可采用“原位凝膠包埋”，通過鈣離子誘導(dǎo)海藻酸鈉形成凝膠微球，將其包裹其中，在巴氏滅菌過程中可使它保留率提升15%-20%。

（二）抗氧化劑協(xié)同：抑制氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

磷脂酰絲氨酸的熱降解以氧化為主，添加抗氧化劑可捕獲自由基，中斷氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，減少氧化產(chǎn)物生成：

·天然抗氧化劑優(yōu)先：選擇與食品相容性好、安全性高的天然抗氧化劑，如維生素E（0.1%-0.3%）、茶多酚（0.05%-0.2%）、迷迭香提取物（0.03%-0.1%）。在大豆源磷脂酰絲氨酸中復(fù)配0.2%維生素E與0.1%茶多酚（質(zhì)量比2:1），經(jīng)90℃加熱1小時，它的過氧化值僅為8meq/kg，顯著低于未添加組（30meq/kg），且無異味產(chǎn)生。

·協(xié)同增效組合：將抗氧化劑與金屬離子螯合劑（如檸檬酸，0.05%-0.1%）聯(lián)用，可進(jìn)一步提升效果 —— 金屬離子（如Fe²⁺、Cu²⁺）會催化磷脂酰絲氨酸氧化，檸檬酸可螯合金屬離子，抑制其催化作用。實驗顯示，維生素E（0.2%）+檸檬酸（0.1%）的協(xié)同組合，可使它的熱氧化率降低60%以上，效果優(yōu)于單一抗氧化劑。

（三）加工工藝優(yōu)化：減少高溫暴露時間與環(huán)境刺激

通過調(diào)整加工參數(shù)，從“時間、溫度、水分”三個關(guān)鍵因素入手，減少 PS 在不利環(huán)境中的暴露，是提升適應(yīng)性的低成本策略：

·溫度與時間控制：遵循“低溫短時間”原則，在滿足食品殺菌或成型需求的前提下，盡量降低加熱溫度、縮短加熱時間，例如，將液體食品的滅菌溫度從121℃降至115℃，時間從30分鐘縮短至15分鐘，可使磷脂酰絲氨酸的水解率從45%降至25%；擠壓食品中，通過提高螺桿轉(zhuǎn)速（從300rpm增至500rpm），將物料停留時間從60秒縮短至25秒，它的降解率可降低20%-25%。

·水分活度調(diào)節(jié)：在高水分加工場景中，通過添加低聚糖（如麥芽糖醇、異麥芽酮糖醇）或膳食纖維（如菊粉），降低食品的水分活度（從0.8降至0.6以下），可顯著抑制磷脂酰絲氨酸的水解反應(yīng)，例如，在營養(yǎng)粥罐頭中添加5%的麥芽糖醇，Aw從0.85降至0.65，121℃滅菌20分鐘后，它的水解率從 40%降至20%，保留率提升至75%以上。

·后添加工藝：在食品加工后期（如冷卻階段）添加磷脂酰絲氨酸，避免其全程參與高溫過程，例如，在烘焙餅干中，待面團(tuán)烘焙冷卻至 60℃以下后，通過噴涂方式將其均勻附著于餅干表面，它的保留率可達(dá) 95%以上，遠(yuǎn)高于面團(tuán)中直接添加（80%）；在發(fā)酵乳中，待發(fā)酵完成（溫度降至45℃以下）后加入磷脂酰絲氨酸，可完全避免加熱對它的影響，保留率接近100%。

磷脂酰絲氨酸的食品加工適應(yīng)性與其熱穩(wěn)定性密切相關(guān)，受分子結(jié)構(gòu)（不飽和脂肪酸含量）、加工條件（溫度、水分、時間）及輔料組成共同影響：在低水分、中低溫場景（如固體飲料、低溫烘焙食品）中適應(yīng)性很好，活性保留率＞85%；在中水分、中高溫場景（如液體乳、果凍）中需通過抗氧化劑協(xié)同或工藝調(diào)整，保留率可達(dá)80%-90%；在高水分、高溫場景（如高壓滅菌罐頭、高溫擠壓食品）中適應(yīng)性較差，需依賴微膠囊包埋等強(qiáng)化穩(wěn)定化措施，才能將保留率提升至70%以上。

未來研究需聚焦“高效穩(wěn)定化技術(shù)”與“新型加工適配性磷脂酰絲氨酸衍生物”開發(fā)：一方面，探索納米包埋、復(fù)合壁材等更高效的包埋技術(shù)，進(jìn)一步提升磷脂酰絲氨酸在極端加工條件下的穩(wěn)定性；另一方面，通過酶法修飾（如對脂肪酸鏈進(jìn)行飽和化處理）改善它的熱氧化性，開發(fā)更適配高溫加工的磷脂酰絲氨酸產(chǎn)品，拓展其在食品工業(yè)中的應(yīng)用范圍，為功能性食品的開發(fā)提供更靈活的原料選擇。

本文來源于理星（天津）生物科技有限公司官網(wǎng) http://www.dign79.com/