基于蛋清蛋白微凝胶的高内相Pickering乳液结构动态追踪：相行为调控、3D打印及消化特性研究

本研究针对蛋白微凝胶稳定高内相Pickering乳液（HIPE）的机制不明问题，通过pH调控蛋清蛋白（EWP）微凝胶相行为，系统探究其对HIPE界面结构、3D打印精度及β-胡萝卜素生物利用度的影响。研究发现pH 3和pH 11下微凝胶呈现共溶性，分别通过填充液滴间隙和形成连续网络实现稳定，其中pH 3条件赋予HIPE最佳打印精度（90.5%）和生物利用度（26.8%），为功能性食品载体设计提供新策略。

　　

在食品科学与营养领域，高内相Pickering乳液（HIPE）因其独特的半固态特性和高负载能力，被视为替代传统脂肪和递送疏水性活性成分的理想载体。然而，现有研究面临两大瓶颈：一是传统无机颗粒稳定剂存在生物相容性缺陷，二是天然蛋白质对极端pH、高温等环境敏感，导致乳液稳定性不足。尽管蛋白微凝胶通过交联改性可提升性能，但化学交联剂的引入又带来食品安全隐患。更关键的是，微凝胶相行为（如共溶性、不溶性复合物等）如何影响HIPE界面结构及功能特性，仍是未被揭示的"黑箱"。

针对这些问题，黑龙江中农兴和生物科技有限公司等机构的研究团队创新性地采用pH-热诱导自交联技术，制备了不同相行为的蛋清蛋白（EWP）微凝胶，系统解析了其对HIPE结构动态、3D打印适应性及消化命运的影响。该研究发表于《Food Chemistry》，首次建立了微凝胶相行为-界面结构-功能特性的关联模型，为精准设计食品级HIPE提供了理论框架。

研究主要采用激光共聚焦显微镜（CLSM）观测界面结构、流变仪分析粘弹性、体外消化模型评估生物利用度等关键技术。通过比较pH 3-11范围内EWP微凝胶的相行为特征，结合HIPE的微观结构、打印精度和β-胡萝卜素释放率等指标，揭示了pH依赖性的稳定机制。

相行为、粒径与zeta电位
研究发现pH 3和pH 11条件下微凝胶呈现共溶性，粒径稳定（161.5 nm和175.9 nm），zeta电位绝对值最大。这种特性使其能有效吸附于油水界面：pH 3时微凝胶填充液滴间隙，pH 11时形成连续网络结构。而pH 5（接近等电点）则因静电吸引导致不可逆聚集，乳化性能最差。

界面稳定机制
CLSM图像显示，碱性条件下微凝胶通过表面活性组分（如溶菌酶）的界面重组形成弹性膜，而酸性条件依赖微凝胶的物理屏障作用。这种差异导致pH 3的HIPE具有更高的界面覆盖率（92.4% vs pH 11的85.7%），但pH 11样品表现出更强的剪切稀化行为，更适于挤出式3D打印。

3D打印与消化特性
令人惊讶的是，尽管pH 11体系流变性能更优，但pH 3的HIPE却展现出最高打印精度（90.5%）和β-胡萝卜素生物利用度（26.8%）。深入分析发现，酸性条件下微凝胶的紧密堆积结构能有效抵抗消化液侵蚀，延缓脂解速率，使活性成分在肠道阶段充分释放。

该研究突破性地证实，无需化学交联即可通过pH调控微凝胶相行为来优化HIPE功能。pH 3的共溶性微凝胶创造了"三位一体"优势：优异的界面稳定性、精确的打印适性和高效的营养递送能力。这不仅为开发清洁标签的功能性食品提供了新思路，其揭示的"相行为-功能"映射关系更为多尺度食品材料设计建立了普适性范式。未来研究可进一步探索微凝胶组成与拓扑结构的协同效应，推动HIPE在个性化营养领域的应用。