基于琼脂-苯丙氨酸复合微凝胶颗粒的Pickering乳液构建及其稳定机制研究

针对食品级Pickering乳液稳定剂的环境耐受性不足问题，福建集美大学团队通过非共价作用将非极性氨基酸整合至琼脂凝胶网络，开发出琼脂-氨基酸复合微凝胶颗粒（AAMs）。研究发现苯丙氨酸修饰的APMs通过增强表面疏水性（接触角提升至85°）和负电荷（ζ电位-45 mV），在宽pH（1-11）和高温（70°C）下仍能形成自组装界面网络，为功能性食品乳液设计提供绿色解决方案。

　　

在食品工业中，乳液稳定性一直是制约产品开发的瓶颈问题。传统乳化剂依赖化学表面活性剂，不仅存在潜在健康风险，其稳定性也易受pH、温度等环境因素影响。Pickering乳液虽以固体颗粒稳定著称，但食品级稳定剂面临两难困境：无机颗粒（如二氧化硅）不符合食品安全标准，而天然多糖（如琼脂）又因强亲水性难以有效吸附油水界面。更棘手的是，当前主流的蛋白质-多糖复合颗粒存在致敏风险，且蛋白质在极端条件下易变性失活。如何开发兼具环境稳定性、生物安全性和功能可调性的绿色稳定剂，成为食品胶体科学领域的"圣杯"挑战。

福建集美大学的研究团队独辟蹊径，从海洋红藻提取的琼脂多糖入手，创新性地将非极性氨基酸（如苯丙氨酸）通过热可逆凝胶过程物理包埋于琼脂三维网络，制备出琼脂-氨基酸复合微凝胶颗粒（AAMs）。这项发表于《Carbohydrate Polymers》的研究揭示，苯丙氨酸修饰的APMs通过氢键和疏水相互作用形成"分子锚定"效应，使微凝胶表面接触角从52°提升至85°，ζ电位增强至-45 mV。这种独特的双亲特性使其在油水界面自发组装成致密网络，即使在高盐（500 mM NaCl）、强酸（pH 1）或高温（70°C）条件下，乳液仍能保持96%以上的稳定性指数。

研究团队采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）和原子力显微镜（AFM）等多尺度表征技术，证实苯丙氨酸通过物理包埋而非化学键合方式整合至琼脂双螺旋结构。差示扫描量热法（DSC）显示APMs的凝胶熔解温度从42°C提升至58°C，表明氨基酸的引入增强了凝胶网络的热稳定性。激光共聚焦显微镜（CLSM）动态观测发现，APMs在界面处通过粒子变形实现89%的表面覆盖率，其脱附能比天然琼脂微凝胶高3.2倍。流变学测试表明，APMs稳定的乳液具有显著的剪切稀化行为，储能模量（G'）比损耗模量（G''）高一个数量级，证实其通过三维网络限制液滴迁移的稳定机制。

在机制解析部分，研究提出"三重防护"理论：① 界面吸附层降低界面张力；② 连续相中的微凝胶缠结形成物理屏障；③ 表面负电荷产生静电斥力。特别值得注意的是，APMs在pH 3时仍能维持-35 mV的ζ电位，这归因于氨基酸羧基与琼脂硫酸酯基的协同电离作用。动物实验进一步显示，APMs乳液在模拟胃肠环境中能延缓脂肪酸释放速率，为功能性脂质递送系统设计提供新思路。

该研究的突破性在于：首次利用氨基酸-多糖非共价相互作用定向调控微凝胶表面性质，避免传统酯化修饰的化学污染风险。通过建立"组成-结构-功能"的定量关系，证实每克APMs可稳定28 mL玉米油，乳化活性指数（EAI）达85.6 m²/g，较天然琼脂提升4.7倍。这种绿色制备策略不仅适用于苯丙氨酸，还可拓展至色氨酸、缬氨酸等其他非极性氨基酸，为开发下一代环境响应型食品乳液开辟新路径。

正如通讯作者Qiong Xiao强调的，这项研究实现了从"材料替代"到"性能定制"的跨越，其意义不仅限于食品领域——在化妆品乳液、农药缓释系统等需要环境耐受性的场景中，APMs展现的"一剂多效"特性（乳化、抗氧化、pH缓冲）具有广阔应用前景。该成果为海洋多糖的高值化利用提供范例，响应了联合国可持续发展目标（SDGs）中"负责任消费和生产"的倡议。