硼酸酯-多元醇网络强化纤维素稳定的Pickering乳液及其多功能应用

针对传统CMC-Na在碱性条件下乳化性能不足的问题，研究人员通过硼酸酯改性CMC-Na（CMC-B）并与多元醇（如单宁酸TA）复合，构建了动态硼酸酯-多元醇网络，成功实现了宽pH范围（2.0-11.0）的高内相Pickering乳液（HIPEs，Voil 80%）稳定化。该策略不仅简化了纳米纤维素的复杂制备流程，还赋予乳液抗氧化性和耐盐性，为功能性材料开发提供了新思路。

　　

研究背景与意义
乳液在食品、医药和化妆品等领域应用广泛，但其稳定性高度依赖乳化剂。传统纳米纤维素（如CNC、CNF）虽能稳定Pickering乳液，但制备工艺复杂且成本高昂。羧甲基纤维素钠（CMC-Na）作为廉价易得的生物质衍生物，通常仅在中性或酸性条件下作为增稠剂或辅助稳定剂，因其在碱性环境中氢键易断裂而失效。如何通过简单改性拓展CMC-Na的pH适用范围并提升其乳化性能，成为亟待解决的问题。

研究设计与技术方法
浙江某大学团队通过酰胺缩合将3-氨基苯硼酸接枝到CMC-Na上，合成硼酸酯改性CMC（CMC-B），并与单宁酸（TA）等多元醇化合物复合。采用紫外光谱（UV-vis）测定取代度（DS=7.1%），通过乳化实验评估pH 2.0-11.0范围内的稳定性，并分析HIPEs的抗氧化性和耐盐性。

研究结果

1. CMC-B的乳化性能
   CMC-B在碱性条件下（pH 8.0-11.0）可单独稳定O/W乳液，归因于硼酸酯键对氢键损失的补偿作用。动态光散射（DLS）显示其粒径分布均匀（图1c），接触角测试证实界面活性提升。

2. 多元醇协同强化机制
   TA与CMC-B形成五元环硼酸酯（图2d），显著增强乳液稳定性。0.1 wt% CMC-B-TA复合物可稳定HIPEs（V_oil

80%），且适用于多种油相（如大豆油、矿物油）。

1. 功能拓展
   CMC-B-TA乳液表现出优异的抗氧化性（清除自由基能力提升30%）和耐盐性（NaCl浓度≤1.0 M时稳定），优于传统CMC-Na体系（图4a-b）。

结论与展望
该研究通过硼酸酯动态共价化学改造商业CMC-Na，突破了碱性环境乳化限制，并赋予抗氧化、耐盐等多功能特性。相较于纳米纤维素，该方法工艺简单、成本低廉，为生物基乳化剂的开发提供了新范式，在药物缓释和功能性食品领域具应用潜力。论文发表于《Carbohydrate Polymers》，通讯作者为Jianzhong Jiang。