综述：α-环糊精、蔗糖脂肪酸酯和酪蛋白酸钠在油水界面的吸附行为多尺度表征

《Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects》：Multiscale characterization of the adsorption behavior of α-cyclodextrin, sucrose fatty acid ester, and sodium caseinate at the oil–water interface

　　

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  实现了α-环糊精、蔗糖脂肪酸酯和酪蛋白酸钠在油水界面吸附行为的多尺度表征。
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  在相同实验条件下比较了三种代表性食品级Pickering粒子——基于碳水化合物、酯类和蛋白质的界面材料的界面形成模式。
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  采用分子对接、共聚焦激光扫描显微镜、斜入射反射差和椭偏仪来分析界面形貌、光学响应和厚度演变。

引言

食品级Pickering乳液通常由吸附在油水界面的颗粒或颗粒状界面组装体来稳定[1]、[2]、[3]。与传统的分子表面活性剂不同，这些界面材料可以通过界面锚定、空间位阻屏障以及形成机械抗性层来减少液滴聚结[4]。在食品体系中，Pickering稳定剂可来源于蛋白质、多糖、脂质晶体、环糊精复合物或其他可食用胶体材料，其稳定效果与颗粒结构、润湿性、界面堆积和膜力学密切相关[5]、[6]、[7]。因此，在相同的油水条件下比较有代表性的食品级界面材料，有助于理解材料结构如何影响吸附和界面组织。

在本研究中，选取α-环糊精、蔗糖脂肪酸酯和酪蛋白酸钠作为三种结构来源不同的食品级界面材料。α-环糊精是一种基于碳水化合物的环状低聚糖，具有亲水的外表面和相对疏水的内部空腔，使其能够通过主-客体相互作用包合合适的疏水客体分子[8]、[9]。在油水界面，环糊精可以与油分子或烷基链相互作用，形成环糊精-油包合复合物，这些复合物可能进一步组装为微晶、聚集体或颗粒状界面结构[10]、[11]、[12]、[13]。基于环糊精的Pickering乳液研究表明，此类界面主要与包合复杂作用和界面聚集相关，而非简单的单分子表面活性剂层[14]、[15]、[16]、[17]。SFE代表酯基界面材料，其亲水的蔗糖基团和疏水的脂肪酸链赋予其两亲性特征，而其界面行为取决于酯化度、脂肪酸链结构和亲水-亲脂平衡[18]、[19]、[20]。蔗糖酯可以降低界面张力并改变水包油乳液的稳定性，其行为随浓度和配方环境而变化[21]、[22]。在含蛋白质体系中，低浓度下蔗糖酯可能与吸附蛋白共存，而较高浓度可以降低界面蛋白覆盖率或改变吸附层[23]。SC为本次比较中的蛋白质类对照，它含有具有疏水和带电片段的柔性酪蛋白组分，使其能够在油水界面吸附并形成水合蛋白质层[24]、[25]。其吸附行为对蛋白质浓度、pH值、离子强度和热处理敏感[25]、[26]、[27]、[28]。由于SC比α-CD和SFE具有更大的分子尺度和更可变形的结构，其界面层在吸附后可能通过堆积、松弛或局部聚集持续变化[26]、[27]、[28]。

尽管α-CD、SFE和SC的界面行为已被分别研究，但大多数研究集中在单一体系上，包括基于环糊精的Pickering乳液、酪蛋白酸钠稳定的乳液和含蔗糖酯的配方[10]、[16]、[17]、[21]、[23]、[24]、[25]、[26]。由于这些研究在不同实验条件下采用不同的表征方法进行，其结果难以直接比较。因此，这些材料在相同油水条件下的结构差异如何反映在其界面行为中仍然不清楚。在同一体系中比较α-CD、SFE和SC可能有助于阐明这些差异，因为它们的界面行为受各自不同的结构特征影响，包括环糊精空腔、SFE的两亲结构和SC的柔性蛋白链。

不同的表征方法通常描述油水界面的不同方面，结合互补测量可以提供更完整的界面行为图景。斜入射反射差已被用于无标记监测生物分子相互作用、表面吸附和界面过程[29]、[30]、[31]、[32]、[33]、[34]。它也被应用于环糊精在油水界面的吸附，测量信号被发现在界面性质变化中有关联[17]。然而，涉及分子结构差异显著的界面材料的比较研究仍然有限。因此，在匹配条件下对这类材料进行联合表征可能进一步揭示其结构差异如何反映在界面组织和演变中。

在本研究中，在匹配的实验条件下，在豆油-水界面比较了α-CD、SFE和SC。结合分子对接、共聚焦激光扫描显微镜、斜入射反射差和椭偏仪，从互补视角表征这三个体系。我们假设三种材料的分子结构差异将导致不同的界面组织和时间行为。通过比较这些方法获得的结果，本研究旨在识别三种材料的特征界面行为，并检验其结构差异如何在不同尺度上反映出来。

章节片段

样品制备

α-CD、SFE、SC、尼罗红和尼罗蓝购自上海麦克林生化科技有限公司（上海，中国）。α-CD（CAS 10016-20-3，纯度98%）是由六个α-D-吡喃葡萄糖单元组成的环状低聚糖，分子量为972.84 g/mol。本研究使用的SFE为蔗糖硬脂酸酯（CAS 37318-31-3，纯度98%），其中硬脂酸（C18:0）构成脂肪酸部分。SC（CAS 9005-46-3，纯度90%）是一种来源于牛奶的酪蛋白酸钠，含有

分子对接分析

针对三种表面活性剂与甘油三酯模型分子进行了分子对接。甘油三酯在此处用作油相模型，因为豆油主要由甘油三酯而非单一明确的分子组成。因此对接组设置为α-CD-甘油三酯、SFE-甘油三酯和SC-甘油三酯。分子对接结果见表1和表2。

三个组通过统计检验进行区分。α-CD-甘油三酯

结论

本研究在匹配的实验条件下，在豆油-水界面使用分子对接、共聚焦激光扫描显微镜、斜入射反射差和椭偏仪比较了α-CD、SFE和SC的界面吸附行为。三种材料之间观察到明显差异。α-CD表现出最连续的界面形貌，并且在足够浓度下呈现持续的低信号OIRD响应。SFE表现出连通但不太均匀的界面形貌和明显的浓度依赖性

资金支持

作者得到北京工商大学2026年科研能力提升计划（项目编号19008024042）的资助。

CRediT作者贡献声明

张浩月：撰写——初稿，监督，调查，形式分析，数据整理。孙晓蓉：方法学，调查，形式分析，数据整理。刘旭东：调查，数据整理。刘翠玲：调查，数据整理。毕崇浩：撰写——审阅与编辑，资源，项目管理，调查，资金获取，概念化。李悦：调查。赵坤：资源，项目管理，调查，资金获取。

利益冲突声明

作者声明不存在任何已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文报道的工作。

李毅|孙晓蓉|张浩月|刘旭东|毕崇浩|刘翠玲|赵坤|李悦|冯国瑞