盐分调控下油水乳液中抗氧化剂分布与降解动力学差异及其对氧化稳定性的影响机制

本综述系统解析了盐分类型（NaCl与KCl）对O/W（水包油）乳液中抗氧化剂分布规律、降解动力学及脂质氧化行为的调控作用。通过结合Pearson相关性分析与Gompertz/Weibull模型，揭示了乳化剂类型（Tween 20与CTAB）与抗氧化剂极性（如没食子酸丙酯PG、月桂酸没食子酯LG）的交互效应，为食品乳液体系抗氧化策略设计提供了理论依据。

　　

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Materials

大豆油购自本地超市，储存于-20°C。氯化钠购自Merck（美国马萨诸塞州）。氯化钾、活性炭、硫氰酸铵、氯化钡、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、异丙苯过氧化氢、乙醇、七水合硫酸亚铁、异辛烷、月桂酸没食子酯（LG）、甲醇、正己烷、没食子酸丙酯（PG）、硅酸、三氯乙酸、Tween 20、1-丁醇、2-丙醇和2-硫代巴比妥酸均购自Sigma-Aldrich（美国密苏里州）。

Effects of salt substitution on oxidative stability of Tween 20-stabilized stripped oil-in-water emulsions

为评估盐替代对Tween 20胶束的影响，测量了Tween 20的临界胶束浓度（CMC）（表S1）。无盐时，Tween 20的CMC为82.76 μM，与其他研究一致（Garidel et al., 2021），验证了方法的可靠性。当存在1% NaCl时，CMC略微降至67 μM。然而，用171 mM KCl（与1% NaCl等摩尔浓度）或1% KCl替代后，CMC进一步降至59 μM和57 μM。盐诱导的CMC降低可归因于静电屏蔽效应，其中盐中和了乳化剂头基的电荷，促进胶束形成（Choi & Cui, 2025）。

盐替代对Tween 20稳定乳液氧化稳定性的影响通过初级（LOOH）和次级（TBARS）氧化产物评估（图1A–B）。与无盐对照相比，添加1% NaCl显著延长了LOOH和TBARS的滞后阶段（p < 0.05）。有趣的是，用KCl替代NaCl进一步延长了滞后阶段，表明KCl在抑制脂质氧化方面更有效。这一现象可能与盐替代后CMC降低导致的胶束数量减少有关。由于胶束疏水核心可作为促氧化剂载体（Villeneuve et al., 2023），胶束减少可能降低促氧化剂迁移率，从而延缓氧化。

Antioxidant distribution in Tween 20-stabilized emulsions

抗氧化剂分布通过测量水相浓度（通过 charcoal 吸附法）和总浓度（通过溶剂萃取）评估。如图2A所示，在Tween 20稳定乳液中，用KCl替代NaCl显著降低了PG和LG在水相中的浓度（p < 0.05）。例如，PG水相浓度从NaCl体系的45.2%降至KCl体系的32.1%，LG从38.7%降至25.4%。这表明盐替代改变了抗氧化剂分配行为，可能源于胶束数量减少导致的水相载体容量下降。

Correlation between antioxidant distribution and oxidation parameters

Pearson相关性分析揭示了抗氧化剂分布与氧化参数间的有趣关系（表1）。在Tween 20稳定乳液中，水相LG（而非总LG）与LOOH和TBARS显示出更强负相关（r = -0.89和-0.91），而PG则呈现相反趋势（水相PG相关性较弱）。这表明对于更亲脂的LG（更长烷基链），其水相浓度更能反映界面区域的活性形式，从而与氧化抑制直接相关；而更亲水的PG可能主要通过水相整体作用，因此总浓度更具代表性。

Antioxidant degradation kinetics

采用四种数学模型（零级、一级、Gompertz和Weibull）拟合抗氧化剂降解曲线。Gompertz和Weibull模型表现出最优拟合度（R2 > 0.95），能准确描述降解的滞后和指数阶段（图3）。盐替代显著影响降解速率常数（k），KCl体系中的k值普遍低于NaCl体系，表明KCl延缓了抗氧化剂消耗，与氧化稳定性结果一致。

Conclusion

本研究首次揭示盐分能改变抗氧化剂分布与脂质氧化参数间的相关性，且依赖于抗氧化剂极性和乳化剂类型。在加盐乳液中，当水相抗氧化剂浓度降至50%时，LOOH和TBARS的滞后阶段结束，表明水相浓度（而非总浓度）可能作为滞后阶段结束的更优指标。Gompertz和Weibull模型在评估抗氧化剂耗竭行为方面展现出潜力。盐与抗氧化剂间的相互作用指数显示轻微拮抗或 additive 效应。这些发现强调了在研究乳液抗氧化性能时考虑不同盐分存在的重要性。