可喷涂超稳定壳聚糖基水包水乳液凝胶增强水果保鲜研究

《International Journal of Biological Macromolecules》：Sprayable ultra-stable chitosan-based water-in-water emulsion gels for enhanced fruit preservation

本文报道了一种基于葡聚糖/聚乙二醇（Dex/PEG）双水相系统（ATPS）、以壳聚糖（CS）为乳化剂的新型超稳定水包水（W/W）乳液凝胶。通过壳聚糖与2-糠醛（FAL）的亚胺键快速交联（2分钟），该凝胶可实现6个月无相分离，耐受-18°C至70°C极端温度及高速离心（6000 rpm），并具备优异喷雾性。以芒果为模型，喷雾应用后表面微生物增殖抑制率达99.8%，腐败率降低46.0%，为开发可降解、环保型果蔬保鲜系统提供了新策略。

　　

材料

壳聚糖（CS，粘度30–50 mPa·s，分子量30–80 kDa，脱乙酰度≥75%）、2-糠醛（FAL，99%）、聚乙二醇（PEG，平均分子量20,000 Da）和罗丹明B标记PEG（mPEG-RB，2000 Da）购自阿拉丁公司。葡聚糖（Dex，150,000 Da）和正辛烷（>99.8%）购自安耐吉化学。冰醋酸和氢氧化钠（NaOH）由国药集团化学试剂有限公司提供，均为分析纯且直接使用。

表征

浊度值通过浊度计测定。样品pH使用pH计测量。流变学性能通过旋转流变仪分析。微观结构通过共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）和光学显微镜观察。乳液稳定性通过离心实验（6000 rpm，40分钟）和温度循环（-18°C至70°C）评估。

CS稳定的W/W乳液制备与表征

pH值变化影响壳聚糖在水溶液中的聚集行为[31,32]。如图S1a所示，当pH从4.0升至6.0时，CS溶液的浊度从19.14 NTU逐渐增加至39.60 NTU；而在pH 6.5时，浊度急剧上升至127.62 NTU，表明CS分子发生自聚集形成大尺寸聚集体。这是因为随着pH升高，CS分子中氨基基团去质子化程度增加，导致分子间疏水性增强而聚集。

结论

总之，我们利用生物基CS成功制备了超稳定可喷涂水包水（W/W）乳液凝胶，可用于食品基质的快速包装。通过CS与FAL的偶联反应及后续乳化过程，W/W乳液凝胶实现了快速凝胶化（2分钟）。与其他W/W乳液相比，该凝胶表现出超常稳定性，6个月内无宏观相分离，且耐受高低温（-18°C/70°C）和离心处理。