κ-卡拉胶水凝胶稳定水包油高内相乳液的机制创新及流变特性研究

【编辑推荐】本研究创新性地利用κ-卡拉胶（KC）水凝胶协同聚甘油聚蓖麻醇酸酯（PGPR）稳定水包油高内相乳液（W/O HIPEs），将PGPR用量降至1.25 wt%，显著提升乳液离心/热/储存稳定性，并通过流变学与摩擦学分析揭示其作为脂肪替代物的潜力，为清洁标签（clean-label）低脂食品开发提供新策略。

　　

Highlight

本研究通过在水相中引入κ-卡拉胶（KC）水凝胶，成功将水包油高内相乳液（W/O HIPEs）中聚甘油聚蓖麻醇酸酯（PGPR）的用量降至1.25 wt%。微观结构显示，KC浓度增加使液滴尺寸从4.41 μm缩小至2.50 μm，并形成更紧密堆积。KC的加入显著提升乳液抗离心、耐热及长期储存稳定性，同时赋予体系更高的储能模量、显著剪切稀化特性。摩擦学分析表明，KC会提高混合润滑和流体润滑区的摩擦系数，为理解浓缩乳液口腔行为提供新见解。

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Materials

实验采用菜籽油（益海嘉里金龙鱼）、κ-卡拉胶（KC，Azelis）、聚甘油聚蓖麻醇酸酯（PGPR，山东优索化工）。荧光染料尼罗红（Nile Red）和防腐剂叠氮化钠（NaN₃）购自Sigma Aldrich。

Morphology of the samples

如图1A所示，当KC浓度≥1.25%时，多糖链形成三维网络结构实现水相凝胶化。激光共聚焦显微镜显示，KC浓度升高使HIPEs液滴分布更均匀（图1B），平均粒径从4.41 μm（1.00% KC）降至2.50 μm（2.00% KC）。这种致密结构有效抑制了奥斯特瓦尔德熟化（Ostwald ripening）和液滴聚并。

Conclusions

本研究证实KC水凝胶可协同PGPR稳定W/O HIPEs，在降低乳化剂用量的同时提升体系机械强度和环境稳定性。其剪切稀化特性和可调控的摩擦学性能，为开发兼具低脂属性与良好口感的功能性食品提供了理论依据。