芝麻蛋白纳米颗粒作为天然Pickering稳定剂制备高内相乳液的创新研究及其在可持续食品废弃物管理中的应用

推荐：本研究针对食品工业中高内相Pickering乳液(HIPPE)稳定剂的需求，利用芝麻饼粕副产物开发芝麻蛋白分离纳米颗粒(SPIN)，通过热处理和盐诱导凝胶化制备粒径171-318 nm的纳米颗粒。研究发现2% SPIN浓度可形成油滴尺寸37.8±1.2 μm的稳定HIPPE，其半固态凝胶结构可替代部分氢化油，为农业副产物高值化利用和清洁标签食品开发提供新思路。

　　

在食品工业领域，高内相乳液(High Internal Phase Emulsion, HIPE)因其独特的质构特性和稳定性备受关注，但传统乳化剂存在健康隐患和环境影响。随着全球每年产生3.5亿吨油料饼粕副产物，如何将芝麻饼粕这类富含30%蛋白质的农业废弃物转化为高附加值产品，成为解决食品可持续发展和清洁标签需求的关键。伊朗伊斯法罕理工大学农业学院食品科学技术系的研究团队在《LWT》发表创新研究，首次报道了从脱脂芝麻饼中提取芝麻蛋白分离纳米颗粒(Sesame Protein Isolate Nanoparticles, SPIN)作为天然Pickering稳定剂，成功构建油相占比80%的高内相Pickering乳液(HIPPE)。

研究人员采用热结合盐诱导凝胶化技术制备SPIN，通过动态光散射(DLS)、透射电镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征纳米颗粒特性，结合流变仪和共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)系统评估HIPPE的稳定性。研究选取0.5%-2% SPIN浓度梯度，在28天存储期内监测乳滴尺寸和分层指数变化。

研究结果显示：SPIN的粒径范围171-318 nm，接触角达72.4±1.1°，显著高于原蛋白的48.7±0.9°。X射线衍射(XRD)显示SPIN结晶度指数(64.1%)高于芝麻蛋白分离物(SPI)的56.2%，FTIR证实氢键和疏水相互作用主导纳米颗粒形成。当SPIN浓度从0.5%增至2%时，HIPPE油滴尺寸从129.6±1.8 μm降至37.8±1.2 μm，且28天后仍保持均匀分布。流变测试表明所有HIPPE样品储能模量(G′)高于损耗模量(G″)，2% SPIN组呈现最强凝胶特性，表观粘度随浓度增加而升高。

微观结构分析揭示SPIN在油水界面形成致密网络，CLSM图像显示纳米颗粒(红色)紧密包裹玉米油滴(绿色)，构成三维空间屏障。这种结构使HIPPE具备类似人造黄油的半固态质地，同时避免使用部分氢化油(PHOs)带来的反式脂肪风险。研究还发现SPIN浓度与乳化活性指数(EAI)呈正相关，2% SPIN在pH7时EAI达35.54%，显著高于SPI的21.84%。

该研究的突破性在于：首次实现芝麻饼粕蛋白纳米颗粒的高效制备，其非球形多面体结构通过"体积排阻"机制增强乳液稳定性；建立的绿色制备工艺无需化学修饰即可获得食品级Pickering稳定剂；开发的HIPPE体系为替代反式脂肪提供了新方案。研究不仅拓展了农业副产物在胶体食品中的应用，更为清洁标签食品开发提供了理论依据和技术支撑。未来研究可进一步优化SPIN的工业化制备工艺，并评估其在真实食品体系中的感官特性和规模化生产可行性。