Journal of Agricultural and Food Chemistry
中国农业大学高彦祥课题组：玉米醇溶蛋白胶体颗粒和纤维素纳米晶协同稳定β-胡萝卜素Pickering乳液的机制、表征与应用
Journal of Agricultural and Food Chemistry
背景
通过吸附胶体颗粒以稳定界面的乳液被称为Pickering乳液。具有中等润湿性的颗粒可以有效附着在界面上，而不是主要分散在水相或油相中，并增加了从界面解吸所需的能量。与由表面活性剂或聚合物稳定的传统乳液相比，Pickering乳液显示出优异的抗聚结稳定性、高内相比例、刺激响应性和调节脂质消化等优势。然而，复合颗粒的复杂生产工艺限制了工业应用。在真实的食物基质中，颗粒、生物表面活性剂和生物聚合物通常同时出现在界面上，如颗粒-生物聚合物、颗粒-生物表面活性剂和生物聚合物-生物表面活性剂。由于不同表面活性组分在分子结构、表面电荷、添加顺序和质量比方面的多样性，乳液可以根据其界面组成形成各种微结构。然而，目前对体相或界面处不同颗粒之间的相互作用及其对Pickering乳液稳定性和消化行为的影响的关注有限。各种纳米颗粒具有不同的亲/疏水特性、形态、尺寸和表面电荷。这些特性影响粒子间相互作用及其在界面处的吸附和排列，进一步影响液滴间的相互作用。由于这些独特的性质，由不同类型颗粒组成的复杂界面可以表现出不同的结构，在稳定乳液和输送多种营养素或药物方面发挥着重要作用，并通过加强界面的空间势垒在开发脂肪替代品和多孔材料方面具有广阔潜力。
目的或结论概要
本研究的目的是制备由玉米醇溶蛋白胶体颗粒和纤维素纳米晶共稳定的Pickering乳液，并研究不同胶体颗粒的质量比和添加顺序对具有复杂颗粒-颗粒界面的Pickering乳液性能的影响。我们旨在利用具有不同特性的独特但不完美的颗粒来协同稳定油水界面，而不是构建复合颗粒。随后，探究了负载β-胡萝卜素的Pickering乳液在不同环境应力下的理化稳定性，模拟了复合界面稳定的Pickering 乳液的体外胃肠消化，并研究了乳液界面组成对脂肪分解和β-胡萝卜素生物可及性的影响。
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在这项研究中，我们利用不同类型的纳米颗粒来稳定载有β-胡萝卜素的Pickering乳液：球形疏水性玉米醇溶蛋白胶体颗粒 (ZCPs) (517.3 nm) 和棒状亲水性纤维素纳米晶体 (CNCs) (115.2 nm)。实验结果表明，由于其不适当的润湿性，这两种颗粒中的任何一个都不能有效稳定Pickering乳液。当ZCPs和CNCs的质量比为1:4时，Pickering乳液表现出最好的物理和光热稳定性。与 ZCPs 稳定的 Pickering 乳液 (9.29%) 相比，在 55°C 下储存 28 天后，由 ZCPs 和 CNCs 共稳定的 Pickering 乳液中β-胡萝卜素的保留率增加到 60.23%。激光共聚焦显微镜和冷冻扫描电子显微镜证实，不同类型的纳米颗粒可以形成多层结构或诱导粒子间网络的形成。
此外，ZCPs 和 CNCs 的复合延迟了体外消化过程中乳液的脂解作用。Pickering乳液在小肠相的游离脂肪酸（FFA）释放率从19.46%降低到8.73%。因此，通过调整界面处不同颗粒的质量比和添加顺序，Pickering乳液中β-胡萝卜素的生物可及性范围为9.14%至27.25%。具有新型颗粒-颗粒复合界面的 Pickering 乳液被设计用于功能性食品和药物中，目的是提高乳液稳定性、延迟脂肪分解或持续营养释放。相关成果以Zein Colloidal Particles and Cellulose Nanocrystals Synergistic Stabilization of Pickering Emulsions for Delivery of β‑Carotene为题，被选为封面论文（Front cover）发表在国际期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry上。
参考文献
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.0c07800
专 家 简 介
高彦祥，中国农业大学，教授，社会兼职：中国饮料工业协会技术委员会委员；世界果汁加工联合会（IFU）技术委员会委员；中国食品添加剂和配料协会副理事长
教育经历
1979.9-1983.7在天津科技大学食品工程专业获得学士学位；
1983.9-1986.7在天津科技大学食品工程专业获得硕士学位；
1993.7-1996.7在匈牙利园艺与食品工业大学食品科学与工程专业获得博士学位。
工作经历
1986.7-1997.12在天津科技大学任教，先后任助教、讲师、副教授；
1997.1-1999.12在顶新国际集团饮品事业群任研发中心经理；
2000.1 -2011.12在北京汇源果汁饮料集团总公司任研发副总裁；
2001.9-今在中国农业大学食品科学与营养工程学院先后任副教授、教授；
2012.8-2013.2在美国麻省大学，访问学者
研究领域及方向
食品功能配料开发（高效萃取分离技术、稳态化技术）；
食品功能因子递送系统研究（微胶囊、纳米乳液、胶体颗粒、Pickering乳液）；
饮品加工技术开发（果蔬汁、茶饮料、植物饮料、植物蛋白饮料、功能饮料）
代表著作与论文：在国内外期刊上发表中英文科研论文300多篇，其中SCI/EI收录200余篇（https://www.researchgate.net/profile/Yanxiang_Gao），含多篇高被引论文；出版著作共计8部。
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