超声辅助壳聚糖乳化技术：微藻生物活性成分的纳米封装突破

《Food Research International》：Ultrasound-assisted chitosan-based emulsification: Nanoencapsulation of bioactive compounds from Nannochloropsis oculata

本文系统评估了壳聚糖质子化状态与浓度对微藻类胡萝卜素纳米乳液（常规/Pickering）理化性质的影响。研究发现，壳聚糖（Chitosan，DD=84.7±2.4%，Mw=650±28?kDa）通过静电/疏水相互作用形成265–470?nm纳米胶囊。Pickering乳液（PE）因聚集度高、Zeta电位低（14–18?mV）而稳定性较差；常规乳液（CE）则凭借高Zeta电位（32–41?mV）和致密聚合物网络展现出更优的稳定性与缓释性能。高浓度壳聚糖可提升乳液表观粘度（伪塑性行为）及ABTS自由基清除活性，为生物活性成分的食品级封装提供新策略。

　　

亮点

本研究探讨了壳聚糖质子化状态与浓度对富含微藻类胡萝卜素的常规乳液（CE）和Pickering乳液（PE）理化特性的影响。壳聚糖（脱乙酰度84.7±2.4%，分子量650±28?kDa）通过静电与疏水相互作用促进纳米胶囊形成（粒径265–470?nm）。PE因颗粒聚集及较低Zeta电位（14–18?mV）而稳定性较差；CE则呈现更高Zeta电位（32–41?mV）和致密聚合物网络。高壳聚糖浓度提升表观粘度（尤其PE具伪塑性行为），热力学分析表明流动阻力与强界面相互作用相关。CE的较高焓值与玻璃化转变温度提示更稳定的网络结构。ABTS抗氧化实验显示，高壳聚糖含量乳液具有更强活性抑制及30天内生物活性成分缓释性能，归因于壳聚糖与类胡萝卜素提取物间增强的静电/疏水相互作用。

材料

壳聚糖购自上海Canspec科学仪器有限公司（中国），含水分9.01%、灰分0.77%、蛋白质7.10%。所有化学品购自巴西Dinamica公司。

微藻培养

微藻Nannochloropsis oculata在巴西联邦大学海洋水产养殖站培养，菌株NANN OCUL-1由微藻生产实验室提供。

乙醇提取物总类胡萝卜素含量

超声辅助提取所得乙醇提取物中类胡萝卜素含量为3.184±0.25?mg?g^?1生物质，而丙酮 exhaustive 提取结果为3.847±0.14?mg?g^?1，表明乙醇-超声联用可回收约83%的生物质总类胡萝卜素，与先前研究（约80%回收率）一致。

结论

本研究评估了壳聚糖浓度及其质子化状态对负载类胡萝卜素乳液理化与抗氧化稳定性的影响。常规乳液（CE，质子化壳聚糖稳定）呈现更高Zeta电位（32–41?mV）及30天内更低的胶囊尺寸增长（53–85%），表明更优的静电稳定性；而Pickering乳液（PE，去质子化壳聚糖稳定）则因较低表面电荷（14–18?mV）和显著聚集导致稳定性较差。高壳聚糖浓度提升乳液粘度与抗氧化活性，且质子化壳聚糖通过增强界面相互作用有效延缓生物活性成分释放。本研究为微藻源功能成分的食品级纳米载体设计提供了理论依据。