微藻（Chlorella sp. HS2）超声破碎产物在水包油乳液中的原位稳定与增黏效应研究

为解决合成表面活性剂的毒性与刺激性隐患，韩国大学团队通过超声破碎微藻（Chlorella sp. HS2）获得细胞提取物与残渣，系统研究其在水包油乳液中的乳化稳定与增黏性能。研究发现，超声能量调控可释放更多表面活性蛋白，形成纤维素-蛋白复合网络，显著降低液滴尺寸并提升黏度，为天然乳化剂开发提供新策略。

　　

研究背景与意义
在食品和化妆品领域，合成表面活性剂的潜在刺激性和毒性问题日益引发关注，推动了对天然替代品的需求。微藻因其高蛋白含量（如Chlorella sp.蛋白占比达50-71%）和可持续性，成为研究热点。然而，传统微藻提取物稳定的乳液常因液滴过大（数十微米）导致分层（creaming），且残渣部分的稳定机制尚未明确。韩国大学团队通过物理超声破碎技术，首次系统解析了微藻细胞碎片及其提取物在乳液中的协同稳定机制，成果发表于《Algal Research》。

关键技术方法
研究采用超声破碎（调控能量50-400 kJ）分离微藻悬液为提取物（含表面活性蛋白）和残渣（纤维素-蛋白复合物），通过离心、粒径分析（动态光散射）和流变学测试，结合荧光染色（FITC、Nile Red）观察乳液微观结构，以MCT油（中链甘油三酯）为油相制备水包油乳液（油相体积分数0.1）。

研究结果

1. 超声能量对微藻破碎的影响
随超声能量增加（50→400 kJ），微藻粒径从15.2 μm降至1.8 μm，释放的蛋白含量显著提升（提取物蛋白占比达38%），残渣部分保留纤维素网络结构。

2. 乳液形态与稳定性

• 提取物组：液滴尺寸最小（d₃₂=3.1 μm），因表面活性蛋白（如Chlorella protothecoides蛋白）降低界面张力。
• 残渣组：纤维素-蛋白复合物形成三维网络，液滴尺寸随残渣粒径减小而降低（d₃₂=5.4 μm），并显著提升黏度（零剪切黏度增加200%）。

3. 流变学特性
残渣组乳液表现出更高屈服应力（Yield stress）和储能模量（G′），证实其通过物理交联延缓液滴聚并，而提取物组依赖界面吸附稳定。

结论与意义
该研究首次阐明微藻超声破碎产物的双重作用机制：提取物通过蛋白降低界面张力，残渣则通过纤维素-蛋白网络增黏阻聚。这一发现为开发无合成表面活性剂的“绿色”乳液提供了新思路，尤其适用于食品和化妆品领域。研究还提示，微藻残渣的高效利用可降低生物资源浪费，契合可持续发展目标。未来可进一步优化超声参数，探索其他微藻物种的适用性。