综述:食品应用中 Pickering 乳液的最新进展与未来前沿:连接科学、工业与营养

【字体: 时间:2025年05月15日 来源:Food Research International 7.0

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  本文聚焦 Pickering 乳液在食品领域的应用,探讨其利用植物及生物聚合物颗粒解决减饱和脂肪、延长货架期等问题的进展,涉及乳制品、烘焙食品等场景,还讨论界面流变学、法规等,展现其在食品创新中的多功能性与潜力。

  

Pickering 乳液的基础机制与食品应用创新


Pickering 乳液是由固体胶体颗粒替代表面活性剂稳定油 - 水界面的分散体系,颗粒通过不可逆吸附形成界面 “盔甲”,因其较大半径产生高自由能势垒(ΔGdetach),赋予乳液抵御聚结、氧化及极端环境(如温度、剪切力、pH)的优异稳定性。相较于传统表面活性剂体系,其核心优势在于天然来源颗粒(如乳清蛋白、豌豆蛋白、纤维素纳米纤维、灭活微生物)契合 “清洁标签” 需求,且在复杂加工条件下表现出更强的动力学稳定性。

多领域食品应用的关键突破


  1. 乳制品革新
    在低脂冰淇淋中,通过精准调控颗粒特性(如粒径、润湿性)与界面性质,可控制部分聚结过程,优化质地与融化速率。例如,植物蛋白颗粒的界面吸附能有效模拟乳脂肪的功能,在减少乳制品脂肪含量的同时维持口感。益生菌强化酸奶中,Pickering 乳液的强封装能力可保护活菌免受酸性环境破坏,提升功能成分的递送效率。

  2. 烘焙食品创新
    烘焙场景中,颗粒紧密堆积的界面层赋予乳液高热稳定性,使其在高温加工中保持结构完整性。例如,以淀粉颗粒稳定的 Pickering 乳液可替代部分油脂或蛋液,不仅降低饱和脂肪含量,还能延长产品货架期,同时通过调控界面网络结构改善烘焙食品的蓬松度与口感。

  3. 植物基肉制品模拟
    植物基肉制品需模拟动物脂肪的质地与感官特性,Pickering 乳液通过形成强黏弹性界面网络,构建结构化脂肪模拟物。例如,利用蛋白 - 多糖复合颗粒稳定的油相可形成类似动物脂肪的凝胶结构,实现 “大理石纹” 效果,提升产品的咀嚼感与风味释放。

  4. 饮料与功能食品递送
    在酸性饮料中,颗粒稳定的界面层作为保护壳,防止维生素、风味物质等敏感成分在低 pH 条件下发生化学降解与相分离。功能食品领域,Pickering 乳液的高封装效率与可控释放特性被用于递送益生菌、益生元及脂溶性维生素(如维生素 A、D),通过调控颗粒界面的孔隙结构,可实现成分的缓释或靶向释放。


界面科学与法规框架的协同发展


界面流变学研究揭示,颗粒润湿性(以三相接触角表征)、粒径分布及界面覆盖率是影响乳液稳定性与功能特性的关键参数。例如,适度亲水的颗粒(接触角约 90°)更易形成紧密吸附层,而疏水性颗粒则倾向于促进部分聚结,适用于需要增稠或泡沫稳定的体系。

法规层面,天然来源的 Pickering 稳定剂(如植物蛋白、可可粉、奇亚籽粉)多属于 “一般公认安全”(GRAS)或符合 “Qualified Presumption of Safety”(QPS)认证,为工业化应用提供了合规基础。然而,新型生物聚合物颗粒(如改性纤维素)的安全性评估与过敏原标签问题仍需进一步规范,以推动大规模商业化。

未来趋势与挑战


未来研究将聚焦多尺度颗粒设计(如纳米 - 微米级复合颗粒)以实现多重功能整合,例如内层负载脂溶性成分、外层修饰多糖以增强胃肠道耐受性。3D 打印等新兴制造技术与 Pickering 乳液的结合,将为定制化食品结构(如个性化营养递送载体)开辟新路径。此外,跨学科合作(胶体科学、食品工程、毒理学)与国际法规协调(如 FDA 与 EFSA 标准统一)是加速技术转化的关键。

结论


2019-2024 年间,Pickering 乳液通过 “颗粒界面工程” 策略,在食品稳定性、营养强化与可持续性方面展现出变革性潜力。其核心价值在于将胶体科学原理转化为实际产品创新,从低脂乳制品到植物基肉制品,从功能成分递送到清洁标签配方,均证明了该技术在平衡科学突破与产业需求中的独特优势。随着基础研究的深入与法规框架的完善,Pickering 乳液有望成为未来食品工业向 “天然、健康、可持续” 转型的核心技术之一。
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