文章鉴读|哈尔滨商业大学食品工程学院尤婷婷工程师：Pickering乳液的稳定性研究及其在食品领域的应用进展

食品工业科技编辑部

2025-05-07

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哈尔滨商业大学食品工程学院的马永强，牛绩超，尤婷婷，赵若冰等人重点讨论了Pickering乳液的稳定性及其在食品领域的应用进展。传统乳液通过物理化学方式迫使油水相分离，但稳定性低、成本高、毒性强，需借助乳化剂维持稳定。而Pickering乳液则通过固体颗粒的稳定作用，具有稳定性高、毒性低、环保性强、生物相容性好等优势，目前已广泛应用于化妆品、医药、食品、化工、材料等多个领域。本章节还从固体颗粒的类型、形状、浓度、表面电荷、油水相体积分数、湿润性六个方面分析影响其稳定性的因素，并总结了Pickering乳液在食品工业领域的发展应用进展。

摘要：皮克林（Pickering）乳液是一种由固体颗粒代替传统乳化剂形成的新型乳液体系，具有稳定性强、对环境友好、安全性高等天然优势，在食品、化妆品、化工材料、生物医药等多个领域一直备受青睐。本文阐述了Pickering乳液的稳定机制，在其基础上从六个方面主要讨论影响Pickering乳液稳定性的相关因素，分别为固体颗粒的类型、形状、浓度、表面电荷、油水相体积分数及湿润性；同时，总结了近几年Pickering乳液用于制备智能食品薄膜、防止脂质氧化、递送生物活性物质、合成分子印迹聚合物、实现双相催化、构建4D打印食品原材料的国内外研究成果，旨在为食品工业及其他相关领域的多元化发展提供理论依据和技术支撑。

PART.01

结果

1 Pickering乳液的稳定机制

本章节重点阐述了Pickering乳液的稳定性及其在食品领域的应用进展。乳液的稳定性是通过颗粒在两相界面上的吸附形成机械屏障，改变颗粒间的空间位阻而实现的，是一个热力学不可逆过程。解吸自由能和三相接触角、颗粒半径、界面张力密切相关。当r和越大，越接近90°时，颗粒脱离界面的解吸能远大于热能，从而使乳液体系越稳定。界面膜的形成是来自颗粒与颗粒之间以及颗粒与两相之间的相互作用力。颗粒与液滴之间在范德华力、静电、疏水等作用下形成多层吸附层或凝胶网络，并使吸附层具有一定的刚性、粘弹性和机械强度，降低颗粒的迁移速率，阻碍液滴絮凝和聚结，从而提供一道物理屏障促进了乳液的稳定性。

2 影响Pickering乳液稳定性的因素

本章节重点阐述了影响Pickering乳液稳定性的因素，包括无机颗粒、天然大分子物质和有机颗粒。无机颗粒如SiO、TiO、MMT和CNTs等，易改性、耐酸碱、形态清晰、尺寸范围广等特点，但SiO表面带有Si-OH基团，产生很强的亲水性，在酸碱条件下易聚集，导致乳液不稳定。天然大分子物质如蛋白质基颗粒、多糖基颗粒和多酚基颗粒等，富含多种氨基酸，拥有良好的界面空间和乳化活性，但也需经过化学改性才能得到更稳定的Pickering乳液。有机颗粒中大多数为天然大分子物质，如醇溶蛋白、大豆蛋白、乳清蛋白、明胶等，富含多种氨基酸，拥有良好的界面空间和乳化活性，其结构、可持续性、生物降解性及相容性深受研究者关注。

3 Pickering乳液在食品领域的应用

本章节重点阐述了Pickering乳液在食品领域的应用及其在4D打印技术中的优势。通过明胶颗粒通过两步去溶剂法制备Pickering乳液，并制备成双功能智能食品包装膜。结果表明，该膜表现出优异的抗菌、抗氧化性以及良好的机械性和避光性。该方法对pH/NH快速准确、可逆的响应以及对颜色敏感的切换（黄色→红色），与监测富含蛋白质食物新鲜度的标准方法（TVB-N）相比，成功抑制其微生物生长，达到了延长保质期的目的。此外，利用生物活性物质如类胡萝卜素、脂肪酸、植物甾醇、多酚和维生素等，极易受到光、酶、极端pH、高温和氧气的影响，在食品加工中受到限制。Pickering乳液体系经研究证实可提高生物活性物质的稳定性，Han等制备壳聚糖/阿拉伯胶纳米颗粒稳定的Pickering乳液用于评估对Cur的输送情况，该乳液利用颗粒间的静电相互作用使油水界面保持稳定，体外模拟胃液和小肠对Cur的控制释放得出94%的高包封率，成功证明Pickering乳液可作为Cur的递送系统。

图 1 传统乳液和Pickering乳液示意图

Figure 1. Schematic diagram of the traditional emulsions and Pickering emulsions

表 1 部分蛋白质基颗粒稳定Pickering乳液的研究

Table 1. Study on several protein based particles for stabilizing Pickering emulsions

表 2 部分多糖基颗粒稳定Pickering乳液的研究

Table 2. Study on several polysaccharide based particles for stabilizing Pickering emulsions

图 2 智能活性膜的示意图

Figure 2. Schematic diagram of the intelligent active film

图 3 调节明胶和儿茶素之间的分子相互作用制备Pickering乳液示意图

Figure 3. Schematic diagram of the Pickering emulsions prepared by regulating molecular interactions between gelatin and catechin

图 4 乳清分离蛋白和壳聚糖制备Pickering乳液凝胶流程

Figure 4. Process of the Pickering emulsions gel prepared by whey protein isolate and chitosan

图 5 Pickering乳液聚合的虚拟压印示意图

Figure 5. Schematic diagram of dummy imprinting by the Pickering emulsions polymerization

图 6 Pickering乳液聚合的虚拟压印示意图

Figure 6. Schematic diagram of dummy imprinting by the Pickering emulsions polymerization

图 7 Pickering乳液聚合的虚拟压印示意图

Figure 7. Schematic diagram of dummy imprinting by the Pickering emulsions polymerization

PART.02

思维导图

PART.03

结论

本章节主要总结了Pickering乳液作为一种新型乳液体系，在稳定性与固体颗粒、形状、浓度、表面电荷、湿润性、油相体积分数等因素密切相关。为了控制这些因素，进一步提高Pickering乳液稳定性，经常利用多种因素协同稳定Pickering乳液的机制，使其能够更稳定地存在于复杂的体系，促进Pickering乳液在多方面领域的应用。同时，Pickering乳液在食品等方面的应用日益成熟，其优良性能已被多项研究证实，为精准营养、农残检测、绿色化学等领域的发展提供了更多可能。但因技术限制仍存在很多不足，例如，4D打印食品加工时间长，而随着5D、6D打印技术的发展或可弥补；从乳液中递送营养物质的控释与保留还需深入探索，尤其对特殊人群要避免引起不良过敏反应，应多评价其安全和有效性；MIPs面对复杂的样品分析检测仍具挑战性，应开发更多高选择性和高亲和力的分子印迹材料与Pickering乳液应用结合。总而言之，未来应注重挖掘高新技术，开发多种不同功能类型的Pickering乳液，以期为食品工业和其他相关领域实现多元化、商业化应用提供新思路。

引用本文：马永强，牛绩超，尤婷婷，等. Pickering乳液的稳定性研究及其在食品领域的应用进展[J]. 食品工业科技，2023，44（23）：376−386. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2023030079.

Citation: MA Yongqiang, NIU Jichao, YOU Tingting, et al. Research on the Stability of Pickering Emulsion and Its Application in Food Field[J]. Science and Technology of Food Industry, 2023, 44(23): 376−386. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2023030079.

基金项目：黑龙江省应用技术研究与开发项目（GA20B301）。

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