《Journal of Food Engineering》：C-type porous starch microgels for robust lutein Mickering emulsions
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微凝胶复合稳定剂通过casein和C型多孔栗子淀粉协同作用，采用超声波处理制备的乳液在50%油相比例下表现出更小粒子尺寸（178±12 nm）、均匀分布和假塑性流动特性，红外光谱显示界面α螺旋含量提升至43.34%，氢键和疏水作用增强界面膜强度，体外模拟消化表明其可延缓脂质氧化（抑制率72.3%）和叶黄素降解（保持率89.6%），实现高效生物活性成分递送。
作者：赵灿、程宇、李文军、袁莉、杨兴斌、张忠
中国陕西省西安，陕西师范大学食品工程与营养科学学院，教育部西部水果资源高值利用工程研究中心食品绿色加工与安全控制工程实验室，邮编710062
摘要
传统的生物大分子稳定剂，如蛋白质和多糖，通常受到机械强度低和环境适应性差的限制。相比之下，微凝胶（MGs）具有柔软性、界面吸附性和环境响应性等优势。然而，其乳液稳定机制尚未完全阐明。本研究采用酪蛋白和C型栗子多孔淀粉制备的复合微凝胶作为Mickering稳定剂，探讨了乳化方法（高速剪切与超声处理）和油相比例对乳液性能的影响，并评估了微凝胶的界面吸附行为及其输送叶黄素的潜力。在50%油相条件下，超声处理的乳液表现出更小的颗粒尺寸、更均匀的液滴分布以及明显的拟塑性流动行为。傅里叶变换红外光谱分析显示，界面吸附的微凝胶中α-螺旋含量增加（43.34%），β-转角含量减少，表明界面膜强度得到改善。体外模拟消化实验表明，微凝胶稳定的乳液能够延缓脂质氧化和叶黄素降解，并由于密集的界面屏障显著减少游离脂肪酸的释放。这些发现为C型栗子淀粉的高值利用提供了新策略，并阐明了由氢键和疏水相互作用驱动的软颗粒稳定Mickering乳液的粘弹性界面网络机制，有助于生物活性物质的输送。
引言
使用天然生物大分子（如蛋白质、多糖等）作为稳定剂的乳液因其良好的生物相容性、无毒性、环保性和可降解性而具有吸引力（Song等人，2023年）。然而，它们的乳化效果常受到pH敏感性和高离子强度等因素的影响。为了提高乳化性能，近期研究聚焦于纳米结构工程方法，如微凝胶（MGs）的形成和Pickering颗粒设计，以增强界面吸附能力和乳液稳定性（Nimaming等人，2023年；张涛等人，2021年；熊等人，2025年）。
微凝胶（MGs）通常被描述为能够在适当溶剂中膨胀的三维交联聚合物网络（McClements，2017年）。当用作乳液稳定剂时，这些软颗粒形成了所谓的Mickering乳液（Fernandez-Rodriguez等人，2021年）。与刚性颗粒稳定剂相比，研究表明微凝胶的柔软性和变形性可以增强界面负荷，调节界面张力，并提供更强的界面流变性能，从而提高乳液稳定性（Fernandez-Rodriguez等人，2021年；关等人，2024年；田等人，2024年）。此外，微凝胶的环境响应性有助于构建刺激响应型乳液（关等人，2024年；吴等人，2014年）。微凝胶的独特性质使得Mickering乳液特别适合封装对热和光敏感的生物活性化合物，如叶黄素（Lut），后者在实际应用中常常受到限制。尽管乳液系统在输送叶黄素方面显示出潜力（李阳等人，2024年；马等人，2024年），但同时实现载体的高物理稳定性和有效保护封装的叶黄素仍然具有挑战性。
为了充分发挥微凝胶稳定乳液的潜力，合适的基于生物聚合物的微凝胶至关重要。多孔淀粉（PS）是一种改性淀粉，通过酶水解在淀粉颗粒内形成蜂窝状结构，比天然淀粉具有更大的比表面积和更好的吸附性能（李延辉等人，2021年；Compart等人，2023年）。栗子是中国的重要作物，其淀粉含量较高。然而，栗子淀粉属于典型的C型淀粉，在酶水解过程中难以保持多孔形态（徐等人，2023年）。为了解决这一问题，我们的团队最近优化了酶水解工艺，制备出了具有稳定三维多孔结构的栗子PS（程等人，2025年）。此外，乳化方法对乳液性能有显著影响。工业制备通常依赖于高速剪切均质化，但该方法制备的乳液颗粒较大。相比之下，超声乳化通过独特的空化效应促进了乳化剂的有效分散，生成了颗粒小且稳定性更高的乳液（牛等人，2021年；王阳等人，2025a；K.和Kumar，2022年；Thirukumaran等人，2023年）。
在本研究中，我们开发了基于酪蛋白和C型栗子多孔淀粉的复合微凝胶作为Mickering稳定剂，如图1所示。我们探讨了乳化方法（高速剪切与超声处理）和油相比例对乳液性能、微凝胶的界面吸附行为及其输送叶黄素潜力的影响。制备的乳液系统接受了微观结构观察、流变特性分析和稳定性研究。此外，还研究了界面效应和结构变化，以揭示乳化机制。最后，评估了叶黄素输送系统，以优化乳液设计并提高功能性成分的稳定性和输送效率。
材料
栗子粉（淀粉含量：70%，食品级）和大豆油购自中国西安的当地超市。酪蛋白（α-、β-和κ-酪蛋白混合物，BR级）、α-淀粉酶（Bacillus amyloliquefaciens，活性：≥500 KNU/g，BR级）和淀粉葡糖苷酶（Aspergillus niger，液化型，活性：100,000 U/mL）购自北京Oboxing Biotechnology有限公司。叶黄素（万寿菊提取，纯度：≥98%，BR级）购自McLean Biochemical Technology公司。
乳液的外观和微观结构
本研究通过调整油相比例和加工条件，系统地探讨了乳液的外观和微观结构差异。使用高速剪切均质化（A组）和超声处理（B组）制备了油相比例为30%、40%、50%、60%、70%和75%的乳液系统。使用移动设备拍摄照片，并通过光学显微镜进行观察（图2a和b）。结果表明，两种制备方法
结论
总之，本研究成功开发了一种基于酪蛋白和C型栗子多孔淀粉的复合微凝胶Mickering乳液系统。结果表明，高速剪切均质化有效促进了乳滴表面密集微凝胶界面膜的形成，从而显著提高了乳液稳定性。相比之下，超声处理通过空化效应产生了更小、更均匀的液滴。
作者贡献声明
赵灿：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，数据分析。
程宇：撰写 – 原稿，方法学，数据分析。
李文军：撰写 – 审稿与编辑。
袁莉：撰写 – 审稿与编辑。
杨兴斌：项目管理，资金筹集。
张忠：撰写 – 审稿与编辑，项目管理，资金筹集，概念构思。
利益冲突声明
作者声明没有利益冲突。
致谢
本工作得到了包括国家重点研发计划（2022YFF1102200）、中国食品风味与营养健康创新中心开放项目（CFC2023B-039）和陕西省市场监管系统技术计划项目（2025KY16）等研究资助的支持。
