基于羧甲基壳聚糖与肉桂醛的一步法制备低油乳液凝胶及其稳定性研究

针对传统两步法制备乳液凝胶工艺复杂、易破坏活性成分等问题，华南农业大学研究人员开发了基于羧甲基壳聚糖(CMC)与肉桂醛(CEO)的一步法乳化-凝胶化协同策略。通过Schiff base反应在油水界面和液相中同步实现乳化与交联，获得低油含量(φ<70%)、高稳定性的乳液凝胶，为低脂替代品和敏感活性成分包埋提供了新方案。

　　

论文解读

在食品和医药领域，乳液凝胶因其兼具乳液和凝胶的双重特性，成为活性成分递送和脂肪替代的热门材料。然而传统两步制备法——先乳化后凝胶化——存在明显缺陷：乳化液滴可能在凝胶化前聚集，而高温、极端pH等凝胶化条件又可能破坏乳液结构，导致包埋的活性成分降解。更棘手的是，现有一步法大多需要70%以上的高油含量或外源凝胶剂，严重限制了其在低脂产品开发中的应用。如何实现低油含量下溶液到凝胶的直接转变，成为食品胶体科学亟待突破的难题。

针对这一挑战，华南农业大学的研究团队在《Food Hydrocolloids》发表了一项创新研究。他们利用羧甲基壳聚糖(CMC)的水溶性和乳化特性，与肉桂精油(CEO)中的肉桂醛通过Schiff base反应（氨基-醛基缩合），在室温下同步完成乳化与凝胶化。通过调节CMC浓度(1-2 wt%)和CEO比例(最高达19:1)，成功制备出油相含量低于70%、结构均匀且稳定性优异的乳液凝胶，为低脂食品和敏感成分包埋提供了新思路。

研究采用高速分散乳化(10,000 rpm, 2 min)实现均质化，通过流变仪分析凝胶力学性能，结合冷冻扫描电镜(cryo-SEM)和共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)观察微观结构。稳定性测试涵盖储存、冻融和离心三种条件，所有实验均在23°C下完成。

研究结果

1. 乳液凝胶形成机制
   当油相含CEO时，高速分散后溶液直接转变为凝胶态，而单纯葵花籽油体系仅形成乳液。CLSM显示CMC与CEO通过Schiff base反应在界面和水相中同步形成交联网络，FITC标记证实CMC均匀包裹油滴（直径<10 μm）。

2. 组分浓度的影响
   CMC浓度从1%增至2%使储能模量(G')提升3倍，凝胶时间缩短50%。CEO比例提高(1:1→19:1)使油滴尺寸减小62%，这是由于更多肉桂醛参与界面交联。cryo-SEM显示2% CMC样品具有更致密的三维网络结构。

3. 稳定性表现
   2% CMC样品在30天储存后无相分离，冻融循环后持水率>95%，离心稳定性达100%。这种优异性能归因于Schiff base共价键的强界面锚定作用。

结论与意义
该研究突破性地实现了低油含量乳液凝胶的一步法制备，其核心创新在于利用CMC的固有乳化能力与CEO的醛基自发反应，无需外源凝胶剂或复杂设备。所得凝胶兼具机械强度(弹性模量>100 Pa)和保护性能（β-胡萝卜素包埋率提升40%），在低脂人造肉、3D打印食品和药物缓释载体等领域具有明确应用前景。尤为重要的是，室温反应条件完美规避了热敏感成分的降解风险，为功能性食品开发提供了普适性策略。

这项研究不仅解决了乳液凝胶制备的工艺瓶颈，更开辟了生物高分子与植物活性成分协同组装的新路径。未来通过优化CMC取代度和调控CEO释放动力学，有望进一步拓展其在智能包装和控释给药中的应用边界。