姜黄素的分布会影响由卡菲林（kafirin）纳米颗粒形成的油水界面的性质

《Food Hydrocolloids》：Curcumin distribution influences the properties of oil-water interfaces formed by kafirin nanoparticles

　　本研究探究了kafirin纳米颗粒（KNPs）作为Pickering乳液稳定剂时，curcumin在颗粒内或油相中的分布对其界面行为及乳化性能的影响。通过GSD方法分析界面非线性粘弹性行为，结合SAXS、ADT、Cryo-SEM和光散射技术，发现负载curcumin的KNPs界面更坚韧（E’d≈11 mN/m），而油相溶解的curcumin导致最弱界面（E’d<8 mN/m），验证了界面网络结构及表面密度变化对乳液稳定性的关键作用。

　　在食品科学与材料工程领域，利用天然生物大分子构建稳定的乳状液体系一直是研究的热点。Pickering乳状液，通过固态颗粒代替传统表面活性剂进行稳定，因其出色的物理稳定性和可调节的界面特性，被认为是一种具有广泛应用前景的载体，尤其适用于输送水溶性差的生物活性物质。其中，kafirin纳米颗粒因其独特的结构和功能特性，被广泛研究用于构建Pickering乳状液。然而，关于生物活性物质在这些纳米颗粒中的分布及其对油水界面行为和乳化性能的影响，目前仍存在一定的研究空白。本文旨在系统探讨curcumin在kafirin纳米颗粒内部封装或溶解于油相中时，对油水界面行为及乳化性能的具体影响，从而为提升这类纳米颗粒在食品和制药领域的应用价值提供理论支持。

curcumin作为一种具有抗氧化、抗炎和抗癌等多种生物活性的天然化合物，其在食品系统中的应用受到广泛关注。然而，curcumin本身具有较低的水溶性和较差的生物利用度，这限制了其在实际应用中的效果。因此，通过封装策略提高其稳定性和生物可利用性成为研究的重要方向。在这一背景下，kafirin纳米颗粒因其丰富的疏水氨基酸和二硫键，具有良好的疏水性和吸附能力，被认为是curcumin封装的理想载体。然而，curcumin在纳米颗粒中的分布方式是否会影响其界面行为和乳化性能，目前尚不清楚。本文通过系统研究curcumin在kafirin纳米颗粒中的分布情况，揭示其对油水界面行为和乳化性能的具体影响。

在研究过程中，采用了多种分析手段。首先，通过自动滴张仪（ADT）测量了纳米颗粒在油水界面的吸附行为，包括三相接触角、界面吸附行为以及界面流变特性。在界面流变学中，线性粘弹性（LVE）和非线性粘弹性（NLVE）是两个重要的研究领域。线性粘弹性通常用于研究界面在小变形下的响应，而非线性粘弹性则关注在大变形下的行为。通过通用应力分解（GSD）方法，可以定量分析界面在非线性粘弹性响应中的表现，并将其分解为网络结构变形的阻力和表面密度变化的贡献。这一方法有助于更深入地理解界面流变行为与乳化性能之间的关系。

此外，研究还利用了小角度X射线散射（SAXS）技术，对纳米颗粒在油水界面的结构特性进行了分析。SAXS技术能够提供从分子尺度到介观尺度的结构信息，有助于研究纳米颗粒在界面处的排列方式和相互作用。通过SAXS，可以观察到curcumin在纳米颗粒内部的封装状态，以及其在油相中的分布情况。这些结构信息对于理解curcumin对纳米颗粒界面行为的影响至关重要。

在实验中，我们制备了不同curcumin分布方式的kafirin纳米颗粒，并将其用于构建Pickering乳状液。通过光散射技术，我们对乳状液的液滴尺寸分布进行了表征。同时，利用冷冻扫描电子显微镜（Cryo-SEM），对油水界面的形态进行了观察。这些表征手段能够提供直观的乳状液结构信息，有助于评估不同curcumin分布方式对乳状液稳定性和性能的影响。

研究结果表明，curcumin的分布方式显著影响kafirin纳米颗粒的界面行为。在实验中，我们发现封装了curcumin的kafirin纳米颗粒（KCNPs）在油水界面形成了更刚性的结构，其界面弹性模量（E’）约为11 mN/m，而未封装curcumin的kafirin纳米颗粒（KNPs）的E’约为8 mN/m。相比之下，curcumin溶解在油相中的情况则导致了最弱的界面行为，其E’小于8 mN/m。这表明curcumin的封装能够增强纳米颗粒在界面处的相互作用，从而提高其界面稳定性。同时，我们还发现curcumin的分布方式对纳米颗粒的界面流变行为有显著影响，尤其是在非线性粘弹性响应中。

通过进一步分析，我们发现curcumin的封装不仅改变了纳米颗粒在油水界面的物理特性，还可能影响其在界面处的化学行为。例如，curcumin的分子结构可能与kafirin发生相互作用，从而改变其表面性质和吸附行为。这种相互作用可能通过改变纳米颗粒在界面处的排列方式，影响其界面流变性能和乳化能力。此外，curcumin的封装可能还会影响纳米颗粒的表面粗糙度和形状，从而进一步改变其界面行为。

在研究过程中，我们还发现curcumin的封装对纳米颗粒的尺寸分布和ζ电位影响较小，这表明其主要影响的是界面行为而非纳米颗粒本身的物理特性。这一发现对于设计高效的Pickering乳状液具有重要意义，因为纳米颗粒的尺寸和电位通常被认为是影响乳状液稳定性的关键因素。然而，curcumin的分布方式对界面行为的影响更为显著，这表明在构建Pickering乳状液时，需要特别关注curcumin在纳米颗粒中的封装状态。

通过这些研究，我们希望能够为食品工业和制药领域提供新的思路和方法，以提高Pickering乳状液的稳定性和功能性。同时，这些研究也为进一步理解生物活性物质与纳米颗粒之间的相互作用提供了基础。未来的研究可以进一步探索不同生物活性物质在纳米颗粒中的封装方式及其对界面行为和乳化性能的影响，从而开发出更高效的乳状液体系。此外，还可以结合其他表征手段，如原子力显微镜（AFM）和动态光散射（DLS），以更全面地评估纳米颗粒在界面处的行为。

综上所述，本文通过系统研究curcumin在kafirin纳米颗粒中的分布方式，揭示了其对油水界面行为和乳化性能的具体影响。研究结果表明，curcumin的封装能够显著提高纳米颗粒在界面处的相互作用，从而增强其界面稳定性和乳化能力。这些发现为设计高效的Pickering乳状液提供了理论支持，也为进一步探索生物活性物质与纳米颗粒之间的相互作用奠定了基础。未来的研究可以进一步拓展这些发现，以开发更广泛的应用场景，并推动相关技术的发展。