亚微米级竹纤维素作为天然Pickering乳液稳定剂的应用潜力：结构特性与稳定机制解析

本研究针对传统Pickering乳液稳定剂存在的安全与环境问题，通过碱性过氧化氢(AHP)预处理联合湿法球磨技术，将竹粉转化为亚微米级纤维素(MBCs)，成功制备出具有优异稳定性的水包油乳液。MBC-12（球磨12小时）粒径降至845 nm，ζ-电位提升至-33.78 mV，能在0.7–1.0 wt%浓度下形成凝胶状剪切稀化乳液，并耐受温度(4–50°C)、pH(3–11)及离子强度(0–100 mM NaCl)变化。该研究为竹资源高值化利用及食品级天然稳定剂开发提供理论支撑。

　　

论文解读

在食品工业中，乳液稳定性一直是技术难点。传统Pickering乳液依赖无机颗粒（如TiO₂）或合成表面活性剂，但存在生物毒性及环境残留问题。与此同时，全球每年产生大量竹加工废料（如竹粉），其富含纤维素却常被焚烧处理，造成资源浪费。如何将这类生物质转化为安全、高效的天然稳定剂，成为食品胶体领域的研究热点。

浙江科技大学的研究团队在《Food Chemistry》发表论文，创新性地采用碱性过氧化氢(AHP)预处理联合湿法球磨技术，将竹粉转化为亚微米级纤维素(MBCs)，系统探究了其作为Pickering乳液稳定剂的结构特性与作用机制。研究通过调控球磨时间(0–12小时)，成功制备出粒径低至845 nm、ζ-电位达-33.78 mV的MBC-12，并证实其能形成耐受多重环境挑战的稳定乳液。

关键技术方法
研究采用AHP预处理去除竹粉木质素，结合湿法球磨制备不同粒径的MBCs。通过FT-IR、XRD、SEM分析化学结构与形貌，激光粒度仪测定粒径与ζ-电位。以大豆油为油相，通过均质法制备乳液，采用光学显微镜、CLSM观察乳液微观结构，旋转流变仪测试流变特性，并考察温度、pH、离子强度对稳定性的影响。

研究结果

化学组成分析
AHP预处理使竹粉纤维素含量从39.84%提升至55.59%，木质素从26.05%降至9.47%。球磨进一步破坏纤维结晶区，12小时球磨后结晶度指数从56.3%降至39.1%，暴露出更多活性羟基。

结构特性与乳化性能
球磨时间与粒径呈负相关：未球磨样品(BC)粒径5115 nm，MBC-12降至845 nm。小粒径MBC-12能快速吸附至油水界面形成三维网络结构，在0.7 wt%浓度、20%油比例下即可形成均匀乳液，液滴直径约25 μm。CLSM显示MBC-12密集分布于界面，Calcofluor染色证实纤维素网络包覆液滴。

流变学特性
MBCE-12（MBC-12稳定乳液）呈现典型凝胶行为：储能模量(G’)始终大于损耗模量(G”)，且随频率增加保持稳定。表观黏度随剪切速率升高而下降，符合剪切稀化特性，说明乳液具有可喷涂的加工性能。

环境稳定性
MBCE-12在4–50°C下储存7天无分层；pH 3–11范围内ζ-电位绝对值>30 mV，乳液保持稳定；NaCl浓度≤100 mM时未发生聚并。这种广谱稳定性源于MBC-12的高界面吸附能及静电排斥作用。

结论与意义
该研究开创性地将竹加工废料转化为高性能食品级Pickering稳定剂。MBC-12的亚微米尺寸与高负电性使其能构建机械强度优异的界面膜，赋予乳液卓越的环境耐受性。这一成果不仅为竹资源高值化利用提供新思路，更为开发清洁标签食品乳液提供了理论依据与技术路径。研究团队提出的“化学-物理协同改性”策略，避免了强酸或TEMPO氧化等高风险工艺，对推动食品工业可持续发展具有重要示范意义。