《Journal of the Science of Food and Agriculture》：Enhancing antioxidant capacity of chitosan-caseinophosphopeptides nanocomplexes-stabilized Pickering emulsion by incorporating theaflavin-3,3′-digallate
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背景
乳液是食品中常见的胶体体系，但其品质常因脂质氧化而受损。研究人员近期开发了一种由京尼平交联的壳聚糖-酪蛋白磷酸肽纳米复合物（genipin cross-linked chitosan-caseinophosphopeptides nanocomple
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背景
乳液是食品中常见的胶体体系，但其品质常因脂质氧化而受损。研究人员近期开发了一种由京尼平交联的壳聚糖-酪蛋白磷酸肽纳米复合物（genipin cross-linked chitosan-caseinophosphopeptides nanocomplexes, GCNs）稳定的新型Pickering乳液。然而，该体系仍易受氧化劣变影响，这可能对产品品质和乳液稳定性产生不利影响。在本研究中，一种天然抗氧化剂——茶黄素-3,3′-双没食子酸酯（theaflavin-3,3′-digallate, TF-3）被包封于GCNs内部，以增强氧化保护能力。
结果
TF-3的掺入未显著改变GCNs的表面电荷，但增大了其粒径。负载TF-3的GCNs有效稳定了水包油（oil-in-water, O/W）型Pickering乳液，该乳液具有凝胶状流变特性，且TF-3进一步强化了凝胶网络。与油-水物理混合物及常规乳液相比，这些Pickering乳液在40°C长期储存期间表现出显著增强的氧化稳定性，表现为初级和次级氧化产物生成量均降低。氧化保护程度呈浓度依赖性，TF-3负载量越高，氧化产物水平越低。此外，定位于油-水界面的TF-3相较于其在油相或水相中的分布表现出更优异的抗氧化功效，凸显了界面定位在最大化Pickering乳液体系氧化稳定性中的关键作用。
结论
综上所述，负载TF-3的GCNs有效稳定了具有凝胶网络的食品级水包油型Pickering乳液，并提供了浓度依赖性的氧化保护。重要的是，TF-3的界面定位最大化了其抗氧化功效，表明界面工程是设计抗氧化Pickering乳液体系的一种有前景的策略。
论文解读文章
一、研究背景与问题提出
乳液是食品中广泛存在的胶体体系，但脂质氧化是制约其品质的关键问题。与传统乳液相比，Pickering乳液由固体颗粒稳定，无需表面活性剂，具有更强的抗聚结稳定性，在食品和制药领域具有广阔应用前景。近年来，多糖-蛋白质或多糖-多肽纳米复合物因其生物大分子组成、无需有机溶剂组装以及界面性质易于调控等优势，成为Pickering稳定剂的研究热点。
研究人员此前已开发了由壳聚糖（chitosan, CS）与酪蛋白磷酸肽（caseinophosphopeptides, CPPs）通过静电相互作用自组装形成的纳米复合物，并经天然交联剂京尼平（genipin）交联得到GCNs。GCNs稳定的Pickering乳液对乳析及pH/离子强度变化具有优异的稳定性。然而，该体系仍面临脂质氧化的威胁。乳液因具有远大于本体油的油-水界面面积，为水相中的促氧化剂（如金属离子）与脂质接触提供了更多机会，因此特别容易发生脂质氧化。脂质氧化不仅导致乳液品质劣变，还会引起蛋白质乳化剂的共氧化，进而危及乳液稳定性。此外，氧化产物具有潜在细胞毒性和遗传毒性。
现有将多酚包封于多糖-蛋白质或多糖-多肽纳米复合物作为Pickering稳定剂的策略仍存在若干挑战：其一，现有策略多依赖非共价结合，在环境胁迫下易发生抗氧化剂过早释放，且对空间分布的控制有限；其二，这些体系中蛋白质/多肽组分易受脂质共氧化损伤，而这一风险常被忽视。鉴于GCNs含有CPPs，其在乳液储存期间面临氧化损伤的实际风险，可能损害GCNs结构完整性并最终导致整个Pickering乳液体系失稳。
二、研究内容与核心发现
为应对上述挑战，研究人员将天然强效抗氧化剂茶黄素-3,3′-双没食子酸酯（TF-3）包封于GCNs内部，构建了负载TF-3的GCNs（TGs），使其同时充当Pickering稳定剂和油-水界面处的持续抗氧化剂储库。该策略具有三重优势：共价交联将TF-3物理截留于纳米复合物基质内，最大限度减少爆发释放，并在脂质氧化起始的油-水界面实现持续抗氧化活性；交联结构赋予体系优异的机械和环境稳健性；该系统将多种保护机制整合于单一平台。
研究人员以葵花籽油为油相，系统表征了TGs稳定Pickering乳液的理化性质，并在储存期间监测脂质氧化进程。通过比较TGs稳定Pickering乳液与油-水混合物、常规乳液以及TF-3分布于不同相中的体系的氧化稳定性，阐明了增强抗氧化效应的机制基础，并证实了界面定位的关键作用。
三、关键技术方法
本研究主要采用了以下关键技术方法：利用动态光散射粒度分析仪测定纳米复合物粒径，采用Zetasizer通过电泳迁移率计算ζ-电位，使用原子力显微镜（atomic force microscope, AFM）以轻敲模式观察颗粒形貌；通过高速均质机制备Pickering乳液，采用倒置荧光显微镜结合香豆素-6荧光标记观察乳液微观结构和类型；利用Discovery HR-2混合流变仪进行动态应变扫描和频率扫描以表征乳液流变学性质；采用硫氰酸铁法测定过氧化值（peroxide value, PV）以定量初级氧化产物，采用硫代巴比妥酸反应物（thiobarbituric acid reactive substances, TBARS）法测定次级氧化产物。所有样品均在40°C密封储存20天进行氧化稳定性评价。
四、研究结果
TGs的制备与表征
TF-3可与CPPs通过氢键结合，该混合物可进一步通过静电吸引与CS结合，从而实现TF-3在CS-CPPs纳米复合物中的包封。粒径测定结果表明，TF-3的掺入显著增大了颗粒尺寸，当TF-3:CPPs从0.2增至0.4时增幅尤为明显，这是由于暴露于纳米复合物表面的TF-3桥接了邻近颗粒导致大聚集体的形成。ζ-电位测定显示，TF-3包封未显著改变GCNs的表面电荷，维持在约+20 mV。AFM形貌观察显示，未包封TF-3时纳米复合物为细小单颗粒；包封后颗粒开始聚集，且聚集体尺寸随TF-3浓度增加而增大。
TGs稳定Pickering乳液的制备与表征
TGs稳定的Pickering乳液（油分数Φ=0.7，TGs浓度0.15 wt%）在40°C储存至少20天无乳析现象，室温下可稳定至少3个月。TG0、TG1和TG2稳定的乳液液滴尺寸分别为178.8±37.9 μm、189.2±22.7 μm和179.3±19.2 μm，而TG4稳定的乳液液滴尺寸急剧增大至237.6±44.0 μm，且尺寸分布更宽，表明其异质性最强。荧光标记实验证实，油滴（绿色荧光）被TGs（红色荧光）包围，表明TGs稳定的是水包油型Pickering乳液。流变学研究表明，所有Pickering乳液的储能模量（G′）在整个频率范围内均高于损耗模量（G″），表明形成了三维凝胶网络；且G′、G″和复数黏度（η*）均随TF-3浓度增加而增大，说明TF-3的掺入强化了乳液网络结构。
脂质氧化测定
以油-水物理混合物和Tween 80稳定的常规乳液为对照，比较了不同体系中的氧化产物生成量。结果表明，常规乳液中脂质氧化最快且最强烈，因其液滴尺寸（67.8±4.5 μm）远小于TG0稳定的Pickering乳液（178.8±37.9 μm），界面面积更大。TG0稳定的Pickering乳液虽比油-水混合物具有更小的油滴，但其PV显著低于油-水混合物和常规乳液，表明Pickering乳液有效抑制了脂质氧化。将TF-3掺入GCNs后，Pickering乳液的PV以TF-3浓度依赖性方式降低，即TF-3负载量越高，抗氧化保护越强。比较TF-3不同分布位置的抗氧化效果发现，包封于GCNs并定位于油-水界面的TF-3表现出最低的PV，水相分布次之，油相分布效果最差。次级氧化产物的生成模式与初级氧化产物相似，进一步验证了上述结论。
五、讨论与结论
脂质氧化在乳液中起始于油-水界面，因此将酚类抗氧化剂定位于界面是抑制氧化的有效策略。与已有研究中主要依赖物理相互作用（静电作用、氢键、疏水作用）组装Pickering稳定剂不同，本研究采用化学交联策略，显著增强了纳米复合物在pH变化、离子强度变化和剪切力等环境胁迫下的结构完整性，确保稳定剂在乳液形成和储存期间保持完整。交联还有效截留TF-3，减少爆发释放，实现油-水界面的持续抗氧化活性。
该体系整合了多重保护机制：带正电荷的TGs可静电排斥体系中已知催化脂质氧化的金属离子；CPPs本身具有抗氧化活性，可内在贡献氧化稳定性；Pickering乳液的高黏度阻碍了促氧化金属离子向油-水界面的迁移；最重要的是TF-3作为强效天然抗氧化剂，可螯合金属离子、清除自由基并缓解细胞内氧化应激。这种多层次保护策略赋予了体系显著优于常规乳液和油-水混合物的氧化稳定性。
研究结论：将强效天然抗氧化剂TF-3包封于GCNs内部，所得TGs可有效稳定具有凝胶网络的食品级水包油型Pickering乳液，且氧化保护呈浓度依赖性。TF-3定位于油-水界面时抗氧化功效最大化，证实界面工程是设计抗氧化Pickering乳液体系的有效策略。该工作为界面工程提供了机制性见解，建立了具有优异抗氧化能力的稳健食品级Pickering乳液体系，对设计具有更长货架期和更优营养品质的乳液基食品具有直接意义。
