基于同电荷OCDS复合物的高内相Pickering乳液构建及3D打印应用研究

为解决传统Pickering乳液依赖异电荷静电作用的局限性，研究人员创新性地利用同电荷OSA-β-环糊精（OCD1）与紫胶纳米颗粒（SH）构建OCDS复合物，通过主客体包合与非共价相互作用实现高内相乳液（HIPEs）稳定。该研究证实OCDS复合物可显著降低油水界面张力并提升凝胶强度，所得乳液在pH 3和200-300 mM NaCl条件下展现优异3D打印分辨率，为食品级个性化制造提供新策略。

　　

在食品3D打印技术快速发展的背景下，高内相Pickering乳液（HIPEs）因其独特的流变特性成为理想的"生物墨水"。然而，现有乳液稳定剂多依赖异电荷生物聚合物的静电作用，这种策略受限于环境pH值和电荷兼容性，严重制约了配方灵活性。更棘手的是，传统蛋白质基乳化剂存在酶解风险、潜在致敏性等问题。如何突破电荷限制，开发环境耐受性强、安全性高的食品级乳化体系，成为当前研究的瓶颈。

针对这一挑战，华南理工大学的研究团队独辟蹊径，利用两种同带负电的天然成分——辛烯基琥珀酸酐修饰β-环糊精（OCD1）和紫胶纳米颗粒（SH），构建出新型OCDS复合物。这项发表于《Food Hydrocolloids》的研究揭示，通过巧妙的分子设计，同电荷组分同样能形成稳定复合物，并成功制备出具有优异3D打印性能的HIPEs。

研究团队采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和分子对接技术解析相互作用机制，通过界面张力仪和流变仪评估乳化性能，并系统考察了温度、pH和离子强度等环境因素的影响。实验设计涵盖从分子相互作用解析到宏观性能验证的多尺度研究。

【Materials】部分明确了OCD1（1% OSA修饰度）和食品级紫胶的原料来源，为研究奠定物质基础。【FTIR of OCDS】显示复合物中保留SH特征峰（1712 cm^-1的C=O伸缩振动），证实SH结构完整性；而OCD1的1735 cm^-1酯基峰位移表明疏水相互作用形成。【XRD analysis】中OCDS复合物出现新衍射峰（2θ=7.8°），揭示非晶态复合物形成。【Molecular docking】模拟显示β-CD空腔与紫胶酸烷基链的结合能达-6.2 kcal/mol，验证主客体包合作用。【Interfacial properties】部分发现OCDS-3（SH占比30%）使界面张力降至8.5 mN/m，较单一组分降低40%。

【Rheological properties】关键数据显示：随着SH含量增加，HIPEs储能模量（G'）先升后平，OCDS-3的G'达1250 Pa，证实存在最优配比。【3D printing performance】表明在pH 3和250 mM NaCl条件下，乳液挤出线条直径可控制在1.2±0.1 mm，打印结构直立高度达15层。【Environmental stability】实验证明HIPEs在50°C以下保持稳定，且离子强度通过静电屏蔽效应促进更致密网络形成。

这项研究的重要意义在于突破性地证明：同电荷组分通过疏水相互作用、氢键和静电排斥等多重非静电作用，同样能构建高性能Pickering稳定剂。所开发的OCDS-HIPEs不仅拓展了食品3D打印材料库，其"环境响应性"特点更为个性化营养系统设计提供新思路。特别是紫胶的结肠pH响应特性，暗示该体系在靶向递送领域的潜在应用价值。研究提出的"界面交联-体相网络"协同稳定机制，为后续开发非静电组装型食品胶体提供了理论框架。