设计一种多相皮克林乳液，以控制其流变行为和消化性能，从而帮助有吞咽困难及葡萄糖代谢障碍的老年人

《Food Research International》：Designing a multiphase Pickering emulsion to control its rheological behavior and digestibility for the elderly with dysphagia and glucose metabolism disorders

　　

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  制备了以O/W型皮克林乳液为稳定剂的多元相皮克林乳液。
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  该多元相乳液具有优异的流变性能和消化性。
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  多元相乳液的粘度可在205.71到608.65 mPa·s之间调节。
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  这种多元相皮克林乳液的pGI值低于55。

引言

随着社会老龄化进程的加快，饮食功能下降很容易导致老年人出现吞咽困难。此外，长期不均衡的饮食结构、胰腺功能及其他身体机能的衰退，都是老年人出现葡萄糖代谢紊乱的诱因（Gallego等人，2022）。因此，有必要为老年人开发既保障安全吞咽又确保良好营养的个性化营养产品。专为老年人设计的液态食品是一种多组分、多相的乳液体系，主要由碳水化合物、蛋白质、脂类、维生素和矿物质组成（Khan等人，2006）。通过协同调控这类复杂乳液的流变特性和消化性，可以有效为不同吞咽困难和葡萄糖代谢障碍程度的老年人定制合适的液态食品。

目前，亲水胶体增稠剂（如改性淀粉、黄原胶等）被广泛用于提高乳液的粘度和凝聚力，从而提升吞咽安全性（Caporaso、Genovese、Methacanon等人，2021；Murray等人，2021；Liu等人，2025）。然而，过量添加亲水胶体会导致聚合物过度缠结，使得乳液粘度过高，反而可能影响吞咽舒适度（Santiago等人，2018）。而且，富含碳水化合物的增稠剂容易被酶分解，进而可能导致餐后血糖水平上升。因此，传统的增稠方法无法同时优化乳液的流变性能和血糖反应。

近年来，由食品级胶体颗粒稳定的皮克林乳液因其出色的界面稳定性和可调控的消化行为而受到越来越多的关注（Azfaralariff等人，2021；Zhu等人，2019）。纤维素纳米晶能够增加以淀粉为基础的乳液的粘度、静电斥力以及空间阻碍效应，从而减缓液滴的运动并阻止液滴之间的接触（Niu等人，2023）。此外，通过控制复合胶体颗粒在皮克林乳液界面处的高解吸能，还可以调节被包裹内部相的消化速度（Yu等人，2018）。玉米蛋白粉-果胶复合纳米颗粒曾被用来稳定由瓜尔豆胶和蜡质玉米淀粉组成的水包水型乳液。通过将淀粉物理封装在乳液液滴中，这类纳米颗粒可使未消化的淀粉含量增加13.2%（Chen等人，2018）。不过，以往的研究大多只是单独致力于改善流变性能或降低消化率，很少有研究尝试针对不同吞咽困难和葡萄糖代谢障碍程度的老年人，同步调控液态食品的这两类特性。

液态食品本质上是分层的多相体系，包含油包水型和水包水型乳液。此前已有大量研究利用通过蛋白质或/和多糖组装而成的各种食品级纳米颗粒或微粒，凭借其良好的双相润湿性来稳定皮克林乳液的不同界面（Sedaghat Doost等人，2019）。由纳米颗粒稳定的O/W型皮克林乳液的液滴尺寸通常处于纳米到微米级别，这一范围恰好符合水包水型乳液界面稳定所需的皮克林颗粒尺寸范围（Sheth等人，2020）。基于此，我们推测O/W型皮克林乳液液滴可以作为一种有效的稳定剂，用于构建分层的多相皮克林乳液。此外，这些O/W型皮克林乳液液滴还能吸附在水包水型乳液的界面上，形成物理屏障，通过体积排阻作用防止界面相互作用和液滴聚集。通过调节O/W型皮克林乳液液滴表面纳米颗粒的抗消化能力，以及这些液滴的尺寸和添加量，就可以控制液滴间的相互作用以及内部相的消化速率（见图1）。这种方法最终能够实现对乳液整体流变性能和消化性的协同调控。

在本研究中，我们以糊化淀粉作为分散相，瓜尔豆胶作为连续相，开发出一种新型多元相皮克林乳液，其中乳清蛋白分离物/氧化淀粉纳米颗粒稳定的O/W型皮克林乳液则充当水包水型乳液的界面稳定剂。与传统乳液相比，这种多元相皮克林乳液具有多项显著优势。首先，位于水包水型乳液界面处的O/W型皮克林乳液液滴能够调控界面网络，从而改善系统的流变性能，同时减少对高浓度亲水胶体增稠剂的依赖，降低相应的粘滞感和吞咽难度。其次，这种多元相皮克林乳液不仅能改善流变性能，还能降低预测的血糖生成指数，为不同吞咽困难和葡萄糖代谢障碍程度的老年人提供个性化的液态营养解决方案。第三，该体系完全由可食用的食品级原料制成，包括乳清蛋白分离物、淀粉、表没食子儿茶素没食子酸酯以及瓜尔豆胶，因此极具作为针对吞咽困难人群的功能性食品的潜力。为阐明该体系的构效关系，我们运用共聚焦激光扫描显微镜、旋转流变仪、界面剪切流变仪以及体外模拟消化实验，对其界面组装机制、流变行为以及消化特性进行了系统研究。

章节要点

材料

玉米淀粉（纯度为98%，直链淀粉含量为26.8%，直链淀粉分子量为4.2×10⁵ g/mol，支链淀粉分子量为5×10⁷ g/mol）购自中国河北秦皇岛鹏源淀粉有限公司。山药淀粉（纯度为92%，直链淀粉含量为15.3%，直链淀粉分子量为1.6×10⁵ g/mol，支链淀粉分子量为7.2×10⁷ g/mol）则是根据Shi等人（2024）描述的方法在实验室中提取的。

乳清蛋白分离物/氧化淀粉纳米颗粒的特性分析

为了获得具有可控消化性和流变性能的稳定多元相皮克林乳液，稳定的O/W型皮克林乳液需要具备适当尺寸的纳米颗粒（约为皮克林乳液液滴尺寸的1/10，即150–550纳米）、良好的界面润湿性（接触角接近90°，界面张力较低），以及较强的抗消化能力（Sedaghat Doost等人，2019）。在之前的研究中，我们采用了复合凝聚法来制备这类纳米颗粒。

结论

在本研究中，我们利用乳清蛋白分离物/氧化淀粉纳米颗粒稳定的O/W型皮克林乳液作为界面稳定剂，构建出一种新型多元相皮克林乳液。这类O/W型皮克林乳液能够迅速吸附在山药淀粉与瓜尔豆胶的界面上，形成致密且富有弹性的界面膜，从而包裹住山药淀粉，避免乳液液滴发生聚集和破乳现象。此外，通过增大O/W型乳液液滴的尺寸并调整其在体系中的含量，还可以进一步优化乳液的性能。

作者贡献说明

余梦婷：文献综述与编辑、初稿撰写、正式分析、数据整理。罗慧芬：结果验证、方法设计、实验研究。何忠超：文献综述与编辑、结果可视化。李颖颖：结果可视化、实验研究。苗松：文献综述与编辑、实验研究。李晓希：文献综述与编辑、项目监督、项目管理、资金申请、概念构思。

利益冲突声明

作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益冲突或个人关系。

致谢

本研究得到了以下项目的资助：中国国家自然科学基金区域创新与发展联合基金（编号U22A20539）、中国国家自然科学基金（编号32172238）、广东省国际科技合作项目（编号2025A0505020010）以及广州市重点研发计划（编号2023B03J1364）。

伦理声明

作者声明本研究未涉及人类或动物实验对象。本研究所描述的各项实验均严格遵循相关机构的规定进行，整个研究过程中均未使用任何人类来源的样本、人类临床数据或实验动物。

关于写作过程中是否使用生成式AI及AI辅助技术的相关声明

作者在撰写本论文时未使用任何生成式AI或AI辅助技术。

余梦婷|罗慧芬|何忠超|李颖颖|苗松|李晓希