综述:颗粒主导的双重乳液:Pickering稳定化概念、界面挑战及食品体系中的新兴机遇

【字体: 时间:2025年05月26日 来源:Future Foods 7.2

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  这篇综述深入探讨了(DEs)双重乳液通过(PDEs)颗粒稳定化策略在食品体系中的应用潜力,系统分析了(Pickering)界面稳定机制的核心原理(如接触角θ、脱附能ΔE)及多组分体系下“混合界面”的挑战,同时展望了其在活性成分靶向递送、益生菌包埋及感官调控等领域的创新前景。

  

颗粒稳定化双重乳液的革命性潜力

1. 引言
双重乳液(DEs)作为“乳液中的乳液”,凭借W1/O/W2或O1/W/O2的层级结构,为亲水/亲脂活性成分的共包埋提供了理想载体。然而,传统表面活性剂(如PGPR, E476)的稳定性缺陷与环境风险促使学界转向颗粒稳定化(Pickering)策略。这种利用胶体颗粒(如蛋白质、多糖)不可逆吸附界面的方法,凭借高达103倍于表面活性剂的脱附能(ΔE=πR2γ(1-cosθ)2),显著抑制了奥斯特瓦尔德熟化和聚结现象。

2. Pickering稳定化的科学内核
颗粒的双重润湿性(θ≈90°时ΔE最大)是稳定关键。例如,细菌纤维素(θ=120°)和疏水性二氧化硅(θ=15°)可分别稳定O/W和W/O界面。非球形颗粒(如棒状、盘状)通过界面变形产生毛细管力,增强颗粒间相互作用,而粒径多分散性可形成致密“镶嵌”界面层。值得注意的是,食品体系中的杂质分子(如游离脂肪酸)可能原位修饰颗粒润湿性,形成“虚拟双颗粒”种群,实现单一步骤乳化。

3. 食品体系的现实挑战
严格意义上的Pickering乳液要求界面仅由颗粒占据,但食品多组分特性(如电解质、天然表面活性剂)常导致“混合界面”。例如,乳清蛋白-果胶复合颗粒虽主导界面,但痕量磷脂的存在可能降低界面张力,削弱颗粒锚定。微凝胶颗粒虽能形成弹性膜,但其释放的游离分子可能引发后乳化重组,这类系统更宜称为“颗粒主导”(particle-dominated)而非纯Pickering体系。

4. 创新应用场景

  • 靶向递送:pH响应型玉米肽-磷酸钙颗粒稳定的DEs可实现肠道特异性释放,β-胡萝卜素生物利用率提升2倍(Zhao et al., 2024)。
  • 益生菌盾牌:β-环糊精稳定的W/O/W乳液使乳酸菌在胃酸中存活率较吐温80体系提高75倍(Eslami et al., 2017)。
  • 感官工程:核心-壳结构DEs通过内部水相爆破释放甜味剂,实现低糖高甜感知(Ilyasoglu Buyukkestelli & El, 2021)。
  • 模板材料:冷冻干燥W1/O/W2乳液制备的抗气泡(antibubbles)在超声触发下可实现药物突释,半衰期达68.5秒(Kotopoulis et al., 2022)。

5. 未来突破点
当前瓶颈在于规模化生产——微流控技术虽能制备单分散液滴,但通量有限。开发低能耗剪切工艺与新型生物基颗粒(如Janus型多糖-蛋白杂化颗粒)是方向。正如作者强调:“真正的挑战不是否定混合界面,而是理解其动力学以设计更稳健的颗粒主导系统。”这一跨界技术或将重塑食品、医药乃至材料科学的设计范式。

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