《Food Hydrocolloids》：A review of Pickering emulsions stabilized by zein composite hollow nanoparticles: Structure, stability and application prospects
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摘要具有中空结构的玉米蛋白纳米颗粒有望用于制备皮克林乳液，但这类乳液的稳定性较差。通常情况下，玉米蛋白会与其他功能性化合物结合形成复合中空颗粒，从而提升乳液的稳定性。然而，关于由玉米蛋白复合中空颗粒构成的皮克林乳液在结构、稳定性及应用方面的研究仍较为零散。从微观结构到宏观性能及实
摘要
具有中空结构的玉米蛋白纳米颗粒有望用于制备皮克林乳液，但这类乳液的稳定性较差。通常情况下，玉米蛋白会与其他功能性化合物结合形成复合中空颗粒，从而提升乳液的稳定性。然而，关于由玉米蛋白复合中空颗粒构成的皮克林乳液在结构、稳定性及应用方面的研究仍较为零散。从微观结构到宏观性能及实际应用的缺乏整合，阻碍了皮克林乳液在食品领域的创新开发与可持续利用。本综述重点探讨了玉米蛋白复合中空颗粒的制备策略、界面特性及其对皮克林乳液性能的调控作用，同时阐明了该颗粒结构与乳液稳定性机制及应用场景之间的关联。通过系统梳理当前相关研究现状及使用玉米蛋白复合中空颗粒稳定皮克林乳液所面临的关键问题，本文总结了用于评估此类颗粒在稳定皮克林乳液方面性能的特征分析方法及其在食品工业中的应用前景。通过将玉米蛋白与多糖、多酚和蛋白质等物质结合，可有效控制复合颗粒的结构、表面润湿性及界面吸附行为，进而显著提升皮克林乳液的长期储存稳定性、流变学性质及功能特性。此外，由玉米蛋白复合中空颗粒稳定的皮克林乳液在生物活性物质递送、食品保鲜、3D打印以及低脂食品开发等领域具有广阔的应用前景，为开发功能性、高稳定性的健康导向型乳制品提供了新思路。
引言
乳液是由两种不相溶的液体构成的分散体系。根据分散相与连续相的不同，乳液通常被分为水包油（O/W）型乳液和水包油（W/O）型乳液（Kupikowska-Stobba等人，2024；Sawant等人，2021；Wijarnprecha等人，2021）。由于两种相之间存在较高的表面能，乳液体系在热力学上并不稳定，容易发生破乳、聚并和絮凝现象（Tao等人，2024；Liu、Wu等人，2024；Hernandez-Rodriguez等人，2024）。因此需要乳化剂来维持体系的稳定性（Rodriguez & Binks，2022）。传统乳液通常采用小分子表面活性剂来降低界面张力，从而形成稳定的乳液。但表面活性剂容易在乳液界面迁移，且其安全性和经济性限制了其广泛应用。皮克林乳液则是一种新型乳液体系，它用固体颗粒替代传统表面活性剂来实现稳定性（Rayees等人，2024；Abdul Hadi等人，2024）。如图1A所示，与传统乳液的稳定性特征相比，皮克林乳液依靠固体颗粒在油水界面处的不可逆吸附和紧密堆积形成物理屏障，从而赋予乳液优异的抗聚并性能，也因此受到了广泛关注（Nie等人，2024）。固体颗粒的三相接触角（θ）是判断乳液类型和稳定性的关键参数。如图1B所示，当颗粒的三相接触角θ＜90°时，颗粒表现出亲水性，倾向于形成O/W型乳液；而当θ＞90°时，颗粒表现为疏水性，容易形成W/O型乳液（Hossain等人，2021；Zhao等人，2024）。这种独特的稳定性使皮克林乳液能够抵御温度变化、pH值波动以及离子强度差异等复杂环境因素的影响，同时还具备良好的生物相容性（Oye等人，2023；Sun等人，2022）。正因如此，皮克林乳液在功能性食品递送、生物医学以及化妆品等领域具有巨大的发展潜力（Ma等人，2023）。
近年来，多种天然功能性化合物已被开发为食品级皮克林乳液稳定剂（Wang等人，2022），包括蛋白质（Liang等人，2025；Zhang、Xu等人，2021）、多糖（Liu等人，2025；Zhang、Tang等人，2025）以及多酚（Wang、Liu等人，2025；Zhang、Guo等人，2025）。玉米蛋白是一种源自玉米深加工副产品的植物基可食用、被认定为安全的蛋白质（GRAS）（Kalita等人，2025）。由于其来源广泛、生产成本较低、具有良好的生物降解性和生物相容性，因此成为制备固体颗粒型乳化剂的理想原料（Wang、Li等人，2025）。玉米蛋白的分子链中含有超过50%的疏水性氨基酸，因此能够自组装成球形两亲性纳米颗粒（Li & He，2023；Li & Yu，2020）。这些特性使其作为皮克林乳液稳定剂具有显著优势。不过，单组分玉米蛋白纳米颗粒的溶解度较低，且容易聚集沉淀（Ren等人，2025）。这些缺陷限制了其在皮克林乳液界面处的稳定吸附能力，也降低了其对环境的耐受性，从而制约了其在胶体系统中的应用。因此，越来越多的研究人员致力于通过将玉米蛋白与多糖、多酚、蛋白质等物质结合，优化颗粒结构，以开发出性能更优异的新型颗粒型乳化剂。
目前，用于稳定皮克林乳液的玉米蛋白基复合纳米颗粒大多为固态结构，相关研究已经相当深入且较为成熟。但固态颗粒的比表面积有限，其表面活性和负载能力难以进一步提升。作为一种具有更好性能的新结构类型，中空纳米颗粒虽然相关研究较少，但已展现出巨大的应用潜力。中空纳米颗粒属于一类新型纳米材料，其特征是拥有一个由外壳层包裹的内部水腔结构（Chen等人，2026；Li、Wei & Li，2023）。它们独特的中空结构带来了诸多优势，包括更高的比表面积、更强的界面吸附能力、更低的密度，以及更高的药物和生物活性化合物负载能力（Khan、Chen & Liang，2021；Li等人，2024；Shen等人，2023；Wang、Yang等人，2026）。因此，将玉米蛋白与功能性化合物结合形成中空结构纳米颗粒，不仅能够保留复合颗粒的物理化学优势，如两亲性、表面电荷和结构稳定性，还能借助中空结构进一步增强乳液的界面稳定性与功能特性（Rao等人，2025）。尽管已有针对基于蛋白质的皮克林乳液、玉米蛋白基乳液稳定剂以及玉米蛋白基纳米递送系统的相关综述，但关于玉米蛋白复合中空颗粒在界面组装、乳液稳定化以及功能化应用中的作用的相关系统性总结仍然不足。本文系统梳理了用于稳定皮克林乳液的玉米蛋白复合中空颗粒的研究进展，重点分析了中空颗粒的特性与优势，主要围绕这类颗粒在稳定皮克林乳液方面的应用展开研究。文章介绍了玉米蛋白复合中空颗粒对皮克林乳液性能的调控作用及相关特征分析方法，总结了当前该领域的研究现状及使用这类颗粒稳定皮克林乳液所面临的关键问题，同时探讨了其在食品工业中的应用前景。与以往研究相比，本文进一步探讨了玉米蛋白复合中空颗粒的应用范围，从活性成分递送载体拓展到了皮克林乳液稳定剂领域。本文旨在综合现有研究成果，明确该领域的核心研究方向与发展趋势，为利用玉米蛋白基复合纳米颗粒研发食品级皮克林乳液提供参考依据。
章节节选
玉米蛋白复合中空颗粒对皮克林乳液性能的调控作用
由于独特的结构和中空结构以及复合组成，玉米蛋白复合中空颗粒具备出色的界面吸附能力，因此成为调控皮克林乳液性能的关键稳定剂。通过调控颗粒尺寸分布、Zeta电位和表面润湿性等结构参数，结合其在油水界面的作用机制以及与乳液体系各组分的相互作用，可以影响乳液的界面结构、长期稳定性以及流变学性质。
玉米蛋白复合中空颗粒稳定皮克林乳液的研究现状与关键问题
目前，关于玉米蛋白复合中空颗粒的研究主要集中在生物活性物质的包封、保护及可控释放方面；而将其作为颗粒型乳化剂用于稳定皮克林乳液的相关研究还相对较少。与固态颗粒相比，玉米蛋白复合中空颗粒具有更高的比表面积、更低的密度以及可调控的内部空间，这使其在油水界面处的迁移、吸附和排列方面具有潜在优势。
颗粒与乳液界面结构的表征
颗粒与乳液界面结构是决定皮克林乳液稳定性及功能特性的关键因素，需要借助多种显微表征技术，从形态、结构及分子相互作用等方面对其开展精准分析。表2汇总了用于分析玉米蛋白复合中空颗粒稳定皮克林乳液及其颗粒特性的各类表征方法。
应用前景
基于玉米蛋白颗粒的皮克林乳液在生物活性物质递送、食品保鲜、3D打印食品以及低脂食品开发等领域已展现出良好的应用基础，这说明基于玉米蛋白颗粒的乳液体系在食品领域具有巨大潜力。与固态颗粒相比，玉米蛋白复合中空颗粒具有更优的结构特性，在活性物质负载以及界面性能方面也更具优势。
结论与展望
由于内部空腔、复合外壳以及出色的界面吸附能力，玉米蛋白复合中空颗粒在制备皮克林乳液方面具有巨大潜力。通过在玉米蛋白中引入多糖、多酚、蛋白质等功能性成分，构建二元或三元复合体系，可以调节颗粒的分散性、表面电荷、润湿性以及界面膜结构，进而进一步提升乳液的各项性能。
作者贡献说明
Zhuo Li：数据整理，初稿撰写。Tongtong Zhang：软件应用。Pan Liu：研究方法设计。Jiayi Jin：实验研究。Hao Zhang：概念构思。Xiuying Xu：资源协调。Yuzhu Wu：结果可视化。Chengbin Zhao：资金申请，论文审阅与编辑。Jiannan Yan：定量分析，项目管理。Jingsheng Liu：研究监督，结果验证。
利益冲突声明
作者声明不存在与本研究相关的利益冲突。我们确认自己与本研究无关的任何商业或关联利益，均不会构成与本研究相关的利益冲突。
致谢
本研究得到了中国国家重点研发计划（编号：2025YFD2100403）、中国吉林省教育厅科技研究计划（编号：JJKH20261199KJ）、吉林省科学技术发展计划（编号：20250202019NC）以及中国农业研究系统（编号：CARS-02）的支持。
Zhuo Li|Tongtong Zhang|Pan Liu|Jiayi Jin|Hao Zhang|Xiuying Xu|Yuzhu Wu|Chengbin Zhao|Jiannan Yan|Jingsheng Liu
中国吉林省长春市吉林农业大学食品科学与工程学院，邮编130118
