《Food Chemistry》：Natural deep eutectic solvents-based pickering emulsion droplets as a robust and sustainable platform: Stability-activity trade-off on the interface for continuous-flow biocatalysis
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•制备了一种新型且稳定的连续流式NADES/O Pickering乳液。•验证了NADES/O Pickering乳液出色的稳定性。•通过分子动力学（MD）验证了NADES/O Pickering乳液中CALB的稳定性-活性权衡机制。•连续流式生物催化的长期运行使产率提高了115
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制备了一种新型且稳定的连续流式NADES/O Pickering乳液。
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验证了NADES/O Pickering乳液出色的稳定性。
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通过分子动力学（MD）验证了NADES/O Pickering乳液中CALB的稳定性-活性权衡机制。
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连续流式生物催化的长期运行使产率提高了115.9克产物/克生物催化剂。
引言
Pickering乳液以其固体颗粒在界面上的不可逆吸附为特点，具有增强的稳定性，能有效扩展双相界面，并显著缩短底物的扩散距离，从而降低传质阻力并提高催化效率（Guzmán, 2024; Sun & Wu, 2024）。因此，Pickering乳液被视为生物催化的理想平台（Ni et al., 2022; Yin et al., 2024）。除了传统的Pickering乳液外，还有对光（Li et al., 2021）、pH值（Yang et al., 2022）、二氧化碳/氮气（Shi et al., 2020）、温度（Jiang et al., 2022; Sun et al., 2021）和磁场（Yang et al., 2021）等响应性的乳液，这些乳液进一步拓展了Pickering乳液的应用范围。然而，这些系统主要局限于传统的批次反应器，而且生物催化剂失活和产品分离问题仍未得到解决，阻碍了其向工业规模化的发展。为了克服这些障碍，研究人员一直在积极探索Pickering乳液在生物催化领域的应用。杨等人创造性地开发了一系列连续流式Pickering乳液滴用于生物催化应用，包括芳香族C-H键的氧化（Li et al., 2026）、烯烃环氧化（Zhang et al., 2025）和级联反应（Hao et al., 2023; Zhang et al., 2024）。此外，他们还在微通道反应器中利用Taylor流动技术改进了Pickering界面催化（Li et al., 2023）。吴等人也在Pickering界面生物催化领域做出了重要贡献，他们采用表达酶的工程细胞作为强健的细胞工厂（Ning et al., 2024; Sun et al., 2022）。最近的一项研究进一步扩展了这一领域，描述了使用化学-生物复合催化剂的琼脂基Pickering乳液，促进了脂肪酶催化的酯化和钯催化的碳-碳偶联反应（Zhang et al., 2025）。
天然深共晶溶剂（NADES）由天然初级代谢物组成，包括有机酸、氨基酸、糖类和胆碱衍生物（Choi et al., 2011）。这些溶剂的非毒性、低腐蚀性、环境可持续性以及符合绿色化学原则的特点，使它们成为一类创新的“绿色溶剂”（Benvenutti et al., 2019; Dai et al., 2013; Hayyan et al., 2013; Smith et al., 2014）。最近，NADES被用于制备多种应用的Pickering乳液，如细胞保存（Munive-Olarte et al., 2022）、营养输送（Miao et al., 2024）和防冻液（Li et al., 2025）。在一项研究中，我们成功开发了油在NADES中的（O/NADES）Pickering乳液，并将其用于酯化反应，其催化效率比传统双相系统高出5.2倍（Pan et al., 2025）。然而，连续流催化的进展受到系统固有限制的阻碍。建立基于NADES的Pickering乳液连续流催化系统面临几个根本性挑战：（1）NADES的物理化学性质与水显著不同，可能影响NADES基Pickering乳液的制备；（2）高效连续流催化的实现需要具有长期操作稳定性的生物催化剂。
为应对这些挑战，我们率先开发了一种适用于连续流酯化反应的创新Pickering乳液系统。该系统的催化效果归功于NADES成分甘油作为共底物的战略设计。这一设计在连续流过程中减轻了亲水底物与油相之间的相分离，并将产生的水保留在NADES相中。因此，这种方法有效抑制了酯化反应的可逆性并提高了催化效率。使用三甲基氯硅烷（TMCS）对二氧化硅纳米颗粒进行疏水修饰，从而实现了Candida antarctica脂酶B（CALB）的固定。共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）验证了所得乳液属于新型的NADES在油中的（NADES/O）Pickering乳液。随后评估了这种NADES/O Pickering乳液在酯化反应中的催化效率，并全面研究了NADES成分和纳米颗粒对乳液中CALB热稳定性的协同作用。此外，还开发了一种连续流NADES/O Pickering乳液系统，展示了广泛的底物适应性。本研究引入的NADES/O Pickering乳液系统有望推动Pickering乳液生物催化领域的新发展。
章节摘录
材料与试剂
正己胺、三甲基氯硅烷（TMCS）、甲苯、无水乙醇、氯仿、正己烷（色谱级）、氯化胆碱（ChCl）、甘油（Gly）、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、无水硫酸钠、异丙醇（色谱级）、甲酸（色谱级）、Adamas-life? BCA蛋白定量试剂盒（购自上海Titan科技有限公司）Candida antarctica脂酶B（CALB）购自诺和诺德（中国）
纳米颗粒及固定化CALB@SiO2-TMCS的表征
在将SiO2纳米颗粒用作CALB固定载体之前，先使用TMCS对其进行了疏水修饰。通过SEM（图2a）和TEM（图2b）分析了这些纳米颗粒的形态特征。固定化的CALB@SiO2-TMCS保持了完整的颗粒结构，颗粒之间的堆积更加紧密。这种现象可能是由于CALB在纳米颗粒表面的吸附导致的局部聚集增强。
结论
总之，通过化学修饰成功合成了疏水性的SiO2-TMCS，并将其用于开发具有双重功能的CALB@SiO2-TMCS复合材料，该材料既可作为乳化剂也可作为生物催化剂。使用CALB@SiO2-TMCS乳化剂制备了一种新型NADES/O Pickering乳液。验证了这种NADES/O Pickering乳液出色的稳定性。作为创新的生物催化系统，它成功
声明
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CRediT作者贡献声明
罗晓蓉：撰写——审阅与编辑、原始草稿撰写、验证、实验。程双：原始草稿撰写、验证、实验。邓圆圆：验证、资金获取。赵志豪：方法学设计。刘光：可视化分析。张燕：验证。李萍：验证。曾嘉瑞：可视化分析。周鹏飞：撰写——审阅与编辑、原始草稿撰写、监督、资金获取、概念构思。张明伟：撰写——审阅与编辑
未引用的参考文献
Zhang et al., 2025
Zhang et al., 2025
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本工作得到了广东省基础与应用基础研究基金会（编号2025A1515010530、2026A1515012762）、广东省科学技术厅（编号2025B0202130004）以及广东省现代农业产业关键技术创新研究团队建设项目（油料作物产业技术系统，编号2024CXTD06）的财务支持。
Xiaorong Luo|Shuang Cheng|Yuanyuan Deng|Zhihao Zhao|Guang Liu|Yan Zhang|Ping Li|Jiarui Zeng|Pengfei Zhou|Mingwei Zhang
