κ-卡拉胶在水包水乳液中的凝胶化行为及其流变调控机制

本研究针对水包水(W/W)乳液凝胶的结构与力学性能调控难题，通过引入κ-卡拉胶(κ-car)作为第三组分，系统探究了其在葡聚糖(Dex)/聚环氧乙烷(PEO)体系中的凝胶化行为。研究发现κ-car优先分配至Dex相，当PEO相体积分数(φ)达70%时因相态转变导致凝胶刚度骤降，但通过凝胶化Dex液滴聚集仍可形成弱凝胶网络。该工作为设计可调控流变性能的W/W乳液凝胶提供了新思路，在食品质构改良等领域具有应用潜力。

　　

在食品工业和生物材料领域，水包水(W/W)乳液因其独特的界面特性和生物相容性备受关注。与传统油包水乳液不同，W/W乳液由两种不相容的水溶性聚合物（如葡聚糖Dex和聚环氧乙烷PEO）构成，其超低界面张力使得常规表面活性剂难以稳定。虽然已有研究通过添加胶体颗粒或蛋白质微凝胶实现稳定化，但这些方法形成的凝胶强度有限，且难以精确调控力学性能。如何通过分子设计实现对W/W乳液流变性能的精准调控，成为该领域亟待解决的科学问题。

针对这一挑战，法国研究人员在《Carbohydrate Polymers》发表的研究成果给出了创新性解决方案。该团队选择从红藻中提取的κ-卡拉胶(κ-car)作为凝胶因子，系统研究了其在Dex/PEO体系中的凝胶化行为。κ-car是一种典型的阴离子多糖，在钾离子(K⁺
)存在下可通过螺旋构象转变形成热可逆凝胶。研究通过流变学测试结合显微观察，揭示了聚合物组成与凝胶性能的构效关系，为开发新型可调控乳液凝胶提供了理论依据。

关键技术方法包括：动态流变测量分析储能模量(G')和损耗模量(G")；共聚焦显微镜观察相分离行为；核磁共振(NMR)表征κ-car纯度；光散射技术测定分子量分布。所有实验均在严格控制温度(20-60°C)和KCl浓度(0.1M)条件下进行。

κ-car gels in binary mixtures with Dex and PEO
研究发现Dex或PEO的存在仅轻微影响κ-car凝胶强度，但显著改变网络结构：随着Dex/PEO溶液粘度增加，κ-car网络均匀性提高。这可能是由于高分子量聚合物延缓了κ-car螺旋体致密簇的形成。特别值得注意的是，即使在高浓度(5×10⁵
g/mol)Dex存在下，κ-car仍能保持凝胶能力，验证了Williams和Langdon早期提出的"空间限制效应"理论。

Water-in-water emulsion gels
在W/W乳液中，κ-car优先分配至Dex相。当Dex相连续时(φ<70%)，G'随PEO相体积分数φ增加而升高；当φ≈70%发生相转变(Dex相从连续变为分散)时，G'急剧下降80%。有趣的是，即使φ达80%，凝胶化的Dex液滴仍可通过聚集形成贯穿网络，产生弱凝胶效应。当φ>90%时，由于κ-car向PEO相重新分配，G'再次陡增。这种"双相调制"效应为乳液凝胶的力学编程提供了新途径。

Conclusion
该研究首次阐明κ-car在W/W乳液中的相分配规律与凝胶化动力学：1)κ-car对Dex相的选择性分配使其成为"智能"凝胶因子；2)通过调节φ可实现G'的阶梯式调控；3)临界相转变点(φ≈70%)的发现为乳液设计提供明确参数。这些发现不仅深化了对多糖凝胶化机理的认识，更重要的是建立了"组成-结构-流变"的定量关系，为开发下一代食品增稠剂、药物载体等功能性胶体材料奠定了理论基础。研究特别指出，利用κ-car浓度与盐浓度的协同效应，可进一步拓展乳液凝胶的性能调控窗口，这将是未来研究的重要方向。