二氧化钛@聚二乙烯基苯Janus颗粒的Pickering效应及其非均相光催化降解性能

催化剂与反应介质的碰撞是其发挥催化作用、降低反应活化能的基础.在非均相催化反应中,由于界面十分有限,催化剂催化效率较低.利用溶胀突出聚合技术制备了二氧化钛@聚二乙烯基苯(silica@polydivinylbenzene, TiO2@PDVB)Janus颗粒并应用于硝基苯的光催化降解.采用扫描电镜、接触角测试和比表面积测试分析TiO2@PDVB Janus颗粒的微观形貌和化学组成,观察在Janus颗粒作用下,硝基苯紫外吸收强度的变化.结果表明,各向异性的TiO2@PDVB Janus颗粒具有Pickering效应,在油水界面上定向排列以稳定乳液,并为两相液体在界面上的迁移提供通道,因此反应物和催化剂之间的接触概率大大增加.尽管TiO2@PDVB Janus颗粒的粒径比各向同性的P25 TiO2颗粒大10倍以上,但其对硝基苯的降解效率比TiO2高5.6%,且兼具稳定乳液和异相催化的Janus颗粒回收和活化均十分方便,有望应用于工业催化.

立方笼型倍半硅氧烷稳定的乳液聚合及其Pickering效应

以立方笼型八甲基丙烯酰氧丙基倍半硅氧烷(CMSQ-T8)纳米粒子为稳定剂,苯乙烯(St)为聚合单体,在添加少量有机乳化剂十二烷基磺酸钠(SDS)的条件下制备了稳定的聚苯乙烯/立方笼型倍半硅氧烷(PS/CMSQ-T8)乳液。利用透射电子显微镜、动态光散射仪、傅里叶变化红外光谱分析和热重分析等对乳液微球的粒径和结构进行了表征,并研究了CMSQ-T8含量对微球粒径和乳液稳定性的影响。结果表明,PS/CMSQ-T8乳液粒径均一,乳液胶粒具有明显的核壳结构,且粒径和Zeta电位随CMSQ-T8含量的增多呈先减小后增大的趋势。CMSQ-T8位于PS表面形成壳层,起到稳定乳液的作用,具有Pickering效应,且可能与核壳界面处的苯乙烯发生了共聚而增强乳液的稳定性。

大豆分离蛋白与茶多酚稳定的高内相Pickering乳液替代脂肪对肉丸品质的影响

为降低饱和脂肪摄入过高对人体健康造成的危害,本实验选择大豆分离蛋白与大豆油为原料制备高内相Pickering乳液(High interphase Pickering emulsions,HIPEs),并以茶多酚作为活性物质进一步优化乳液性能,以替代肉丸中动物脂肪。分别选用水、HIPEs及负载茶多酚的HIPEs替代猪背脂肪,制备了6种不同的配方,并对肉丸的理化、感官指标进行表征。结果表明,相较于对照组,除pH外各指标均存在显著性差异(P<0.05),随着乳液的添加,肉丸的蒸煮得率可提高至93.59%,水分含量上升至66.91%,脂肪含量下降至8.42%,蛋白质含量上升至14.48%,肉丸的硬度、弹性、内聚性、咀嚼性均随着乳液的添加而上升,pH无明显差异,添加Pickering乳液后肉丸的L值提高,a、b值因茶多酚的添加而升高,含茶多酚的HIPEs对肉丸水分与脂肪渗出率的改善最佳,分别降低至1.57%与0.019%,硫代巴比妥酸(Thiobarbituric acid,TBA)值最低为4.12 mg/kg,添加乳液后,感官评价较对照组均有所上升。以HIPEs作为脂肪替代可有效减少肉丸中脂肪含量,提高肉丸的出品率及品质,本研究可为减脂肉制品的开发提供一定参考。

不同类型固体颗粒稳定的食品级Pickering乳液研究进展

Pickering乳液(PEs)发展至今已有100多年的历史,在脂质替代品、烘焙食品、营养物质的传送、清洁剂中均有应用。国内外不少学者虽然对PEs的制作及相关机理有了深入研究并取得重大突破,但是对于原料类型的划分和选择没有明确要求,只是根据研究的需求以及乳液的特性展开研究,缺乏系统性,限制了复合型PEs的选料范围。本文针对不同种类PEs原料(多糖颗粒、蛋白颗粒、多酚及脂质颗粒)的制作方法和机理(阻隔机理、桥联机理、网状结构机理、最大毛细力理论等)进行讨论、分析,为相关研究者提供参考。

表面活性剂与纳米颗粒协同稳定Pickering有机硅乳液的制备及其应用性能

针对目前有机硅平滑剂乳液往往存在分散稳定性差或高剂量表面活性剂引起的应用性能降低等问题,以聚丙烯酸异辛酯的共聚物胶乳(PEHA)为Pickering颗粒,协同表面活性剂,用于制备“油/水”Pickering有机硅乳液,并将其用于织物后整理。考察了PEHA粒径、表面亲水改性及PEHA质量分数对有机硅乳液分散稳定性的影响,通过对整理残液化学需氧量(COD)和整理织物表面摩擦因数的研究,考察了表面活性剂与Pickering纳米颗粒协同稳定对有机硅乳液应用性能的影响。结果表明:PEHA颗粒吸附在有机硅液滴的表面,形成机械阻隔,提升有机硅乳液的分散稳定性,180 nm的PEHA颗粒的稳定效率最佳,90 nm时的稳定效率最差;表面亲水改性能显著提高PEHA稳定乳液的效率,在质量分数仅为10%时,即可实现乳液稳定;最佳稳定方案可使表面活性剂质量分数降低60%以上;浸轧整理织物时,相比表面活性剂独自稳定的体系,Pickering体系吸附织物效率更高,整理后残液的COD值降低63%,整理织物表面静、动摩擦因数分别降低至0.51与0.49,即“Pickering/表面活性剂”协同稳定有机硅乳液具有良好的应用性能。

负载藜麦皂苷Pickering乳液的制备、性质表征和体外消化特性

由于藜麦皂苷具有苦味,对人体黏膜有刺激性作用,研究用新型Pickering乳液递送系统包埋藜麦皂苷。制备了不同藜麦皂苷添加量、大豆油含量的多组乳液。通过表征乳液的包埋率、粒径、流变、微观结构、色度和苦味值对乳液性质进行研究,通过模拟体外消化实验测定负载藜麦皂苷Pickering乳液中藜麦皂苷在消化过程中的释放情况和生物利用率。结果表明,藜麦皂苷含量为1%(w/v)、大豆油含量为80%(v/v)的Pickering乳液(1%-80%)具有最高的包埋率、最小的粒径、最致密的微观结构和最稳定的乳液状态,并且可以有效遮盖藜麦皂苷的苦味。1%-80%组负载藜麦皂苷Pickering乳液在消化过程中藜麦皂苷释放较为缓慢,藜麦皂苷释放百分比较高且其生物利用率较高。因此,1%-80%组负载藜麦皂苷Pickering乳液具有良好的性质,可以作为递送系统包埋藜麦皂苷,在食品工业、医药领域上具有广阔的应用前景。

剪切与冻融对Pickering乳液稳定性的影响

Pickering乳液是用固体颗粒代替传统表面活性剂的新型乳液。与传统乳液相比,具有稳定性高,环境友好,安全性高等优势。目前,Pickering乳液被广泛应用于食品领域,例如应用于通过冷冻延长保质期的酱汁、奶油或将冷冻作为必备工艺的冰淇淋等产品中。剪切与冻融对Pickering乳液稳定性的应用有重要意义,剪切是乳液制备过程中的关键工艺,在产品运输储存中会发生冻融,二者均会影响Pickering乳液的稳定性,从而影响产品品质。本文综述剪切方式与冻融对Pickering乳液稳定性的影响因素及改善其冻融稳定性的方法,旨在提高冷冻食品的品质,拓展Pickering乳液冻融稳定性的应用。

双蛋白天然共生颗粒Pickering纳米乳液的稳定性分析

利用双蛋白天然共生颗粒制备Pickering纳米乳液并对其物化稳定性进行分析,以此拓宽其在食品领域中的应用潜力。本研究采用碱提取-等电点沉淀法(Alkali extraction-isoelectric point precipitation,AE)和盐提取-透析法(Salt extraction-dialysis,SE)从大豆-亚麻籽混合粕中富集大豆蛋白(Soy protein)和亚麻籽蛋白(Flaxseed protein),制备双蛋白天然共生颗粒(Natural particles,SFNPs)。首先,利用外观观察、原子力显微镜(Atomic force microscopy,AFM)、圆二色谱和拉曼光谱对两种双蛋白共生颗粒进行表征;其次,将其作为颗粒稳定剂制备Pickering纳米乳液,并对其物理和化学稳定性进行表征。结果表明AE-SFNPs的尺度更为均一,且具有良好的分散性。与SE-SFNPs相比,AE-SFNPs的二级结构中β-折叠占比更高,达51.25%,具有更加致密有序和良好柔性的结构特性。2种双蛋白天然共生颗粒均可制备出Pickering纳米乳液。在28 d的贮藏期间,AE-SFNPs稳定乳液的粒径仅增加了约14 nm,电位基本稳定在-34 mV左右,而SE-SFNPs稳定乳液的粒径增加了约12倍,电位降低了1.32倍。贮藏至第28 d时,AE-SFNPs的稳定性指数(Turbiscan stability index,TSI,5.83),远小于SESFNPs的TSI值(55.13)。尤其是,AE-SFNPs制备的Pickering纳米乳液表现出了比酪蛋白酸钠(食品领域加工常用乳化剂)制备的纳米乳液更佳的物理稳定性和化学稳定性。因此,AE-SFNPs可作为一种天然高效植物蛋白基颗粒稳定剂制备Pickering纳米乳液,为丰富纳米乳液的工业化应用提供了新的解决策略。

多酚-多糖复合物在食品级Pickering乳液中的应用进展

Pickering乳液是指使用固体颗粒稳定的乳液,大多数用于稳定Pickering乳液的天然有机胶体颗粒的乳化性较差,需要采用一定的手段改性。目前,蛋白质基颗粒已被广泛应用于食品级Pickering乳液,而多糖基颗粒的研究相对较少。相比于单一多糖和多糖-多糖/蛋白颗粒,通过非共价或共价相互作用构建的多酚-多糖复合物颗粒不仅具有优良的乳化性,而且还能提高Pickering乳液的氧化稳定性,赋予其可调控的流变特性、广谱抗菌特性等。但是,有关于多酚-多糖复合物在食品级Pickering乳液中的应用鲜见系统的介绍。因此,本文在介绍Pickering乳液的稳定机理及多酚-多糖复合物的形成机制的基础上,综述了多酚-多糖复合物在食品级Pickering乳液中的应用,以期为多酚-多糖复合物在食品、药品、化妆品等领域中的应用提供参考。

含油量及蛋白颗粒含量对高内相Pickering乳液及其3D打印特性的影响

本研究使用凝胶破碎法制备了大豆分离蛋白微凝胶颗粒作为高内相Pickering乳液(high internal phase Pickering emulsions,HIPPEs)的稳定剂。激光扫描共聚焦显微镜显示蛋白颗粒包裹住油滴,部分液滴由于堆积呈现多面体形,是典型的O/W型HIPPEs特征。提高含油量及蛋白颗粒质量分数可以提高体系的黏度、储能模量及凝胶强度,赋予了乳液3D打印的能力。当含油量为75%(m/m)、蛋白颗粒质量分数为3.0%时,打印模型的精确性和稳定性分别达到93.35%和98.72%。本研究结果表明HIPPEs可作为有效的食品3D打印油墨,并为拓展3D打印在食品领域中的应用提供理论依据。

β-乳球蛋白-多酚纳米颗粒稳定的百香果籽油Pickering乳液及其性质

本研究以β-乳球蛋白负载3种多酚(阿魏酸、槲皮素、香草酸)制备的β-乳球蛋白三配体复合物纳米颗粒(β-lactoglobulin triple ligand complex nanoparticles,β-LGCNPs)作为乳化剂,采用超声波破碎法制备百香果籽油Pickering乳液,考察Pickering乳液在不同粒子质量分数和油相比例条件下的粒径、稳定性、微观结构、抗氧化性、消化性、流变特性及脂质氧化产物。结果表明,百香果籽油Pickering乳液是由β-LGCNPs吸附在油水界面稳定的水包油型(O/W)乳液,其粒径与颗粒含量呈正比,与油相比例呈反比,当颗粒质量分数为1.5%、油相比例为30%(体积分数)时,乳液平均粒径达到(5.78±0.10)μm。在不同离子强度和pH值条件下乳液稳定性好,展现出比百香果籽油更强的抗氧化性,且自由基的清除作用与颗粒含量呈剂量依赖关系。肠道消化2 h后,乳液中游离脂肪酸释放率达到(65.17±1.52)%,较百香果籽油提高了26.65%。流变学分析展现剪切变稀现象,表明该乳液属于非牛顿流体,随着剪切频率的提高,弹性模量和黏性模量都增大。在15 d储藏期内,Pickering乳液中脂质氧化产物(氢过氧化物和丙二醛)的生成量和脂质氧化速率降低。综上所述,由β-LGCNPs稳定的Pickering乳液改善了百香果籽油的稳定性、抗氧化活性、消化性及脂质氧化,有利于拓宽百香果籽油在食品领域的应用。

香草兰精油Pickering乳液制备、性质及功能性研究

为对植物精油进行有效保护,控制其缓慢释放并扩大其应用范围,以香草兰精油为原料,通过剪切超声技术制备以辛烯基琥珀酸淀粉(OSA淀粉)为固体颗粒的Pickering乳液,测定其在贮藏期间的稳定性及香气释放速率,探究乳液消化过程中的变化,并对精油及乳液的抗炎性和MCF-7细胞抗增殖性进行对比。结果表明,香草兰精油Pickering乳液液滴表面光滑,颗粒完整,最小粒径为0.54μm。Pickering乳液可有效提高精油贮藏稳定性。与香草兰精油相比,乳液有效降低内部精油的香气释放率约100倍。Pickering乳液具有显著的抗消化能力,游离脂肪酸释放率在120 min内达到22.35%。香草兰精油制备Pickering乳液后依旧保持较高的抗炎活性,与未经处理的MCF-7细胞相比,二者均具有较强抗增殖作用。结论:用OSA淀粉稳定香草兰精油制备的Pickering乳液可有效增加精油溶解度,提高稳定性,扩大应用范围。本试验可为香草兰精油的应用,特别是功能性物质的应用提供理论依据。

银耳多糖/姜黄素复合颗粒稳定Pickering乳液构建及抑菌性能

使用银耳多糖制备姜黄素Pickering乳液,探究银耳多糖添加量对姜黄素Pickering乳液的Zeta电位、粒径、接触角、贮藏稳定性、流变学特性的影响。结果表明:由银耳多糖稳定的Pickering乳液具有良好的稳定性,银耳多糖的添加使Pickering乳液粒径从(8.631±0.057)μm减小到(6.031±0.056)μm,Zeta电位从(-51.60±1.51)mV增加到(-65.16±0.59)mV,其中含体积分数85%银耳多糖溶液的Pickering乳液粒径最小、Zeta电位最高,且具有良好的贮藏稳定性,经过21 d贮藏后,仍具有80%以上的姜黄素保留率。流变学分析结果表明,所有乳液呈现弱凝胶特性,具有剪切变稀的特性。接触角实验结果表明,所有乳液的接触角均小于90°,所有乳液均为水包油型乳液。经过65℃高温处理后,该乳液仍具有80%以上的姜黄素保留率。同时该乳液对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有抗菌活性。研究结果可为利用银耳多糖开发新型Pickering乳液提供理论参考。

不同谷氨酰胺转氨酶交联度对明胶微凝胶Pickering乳液界面性质和流变行为的影响

引入谷氨酰胺转氨酶(transglutaminase,TG酶)对明胶进行改性制备微凝胶,通过对不同TG酶交联度明胶微凝胶Pickering乳液进行流变学、电位测试以及微观结构观察,重点研究了不同TG酶交联度对乳液流变学特性的影响。结果显示,TG酶添加量可以有效调控明胶微凝胶的交联度(1.85%~12.25%);流变结果表明,随着交联度的提升,表观黏度和屈服应力值(2.10~4.47 Pa)均上升,损耗因子减小,温度循环测试回复率从28.2%上升至75.6%。综合流变学测试结果表明当交联度达到6.85%以上,明胶微凝胶稳定的乳液连续相形成了更强的凝胶网络结构。此外,乳液体系的ζ电位随着交联度的增大而增大,静电排斥作用增强,有利于连续相网络结构的形成;微观结构显示,随着交联度的增大,油水界面处的吸附蛋白增多并形成致密的界面膜,液滴之间相互作用增强形成更强的凝胶网络结构,从而在连续相的角度使乳液稳定性提升。因此,经过TG酶交联的明胶微凝胶Pickering乳液更为稳定,为明胶微凝胶在食品中的应用提供了理论基础。

含紫苏精油Pickering乳液活性膜的表征及其对冷鲜牛肉品质的影响

该研究以大豆分离蛋白(soy protein isolate, SPI)和壳聚糖纳米粒子(chitosan nanoparticles, CSNPs)为乳化剂制备负载紫苏精油(perilla essential oil, PEO)的Pickering乳液(SPI-CSNPs-PEO Pickering, SCEO),并测定了其粒径、Zeta电位和乳化指数,以进一步验证乳液的稳定性。结果表明,随着油相体积分数的增加,Pickering乳液的Zeta电位的绝对值和乳化指数增加,粒径减小。当油相体积分数为80%时粒径更小,乳滴分散均匀,体系更稳定。以细菌纤维素(bacterial cellulose, BC)和聚乙烯醇(polyvinyl alcohol, PVA)为基材,加入不同体积分数(1%、1.5%、2%、2.5%)的Pickering乳液制备BP/SCEO复合膜。红外光谱和扫描电镜结果显示,SCEO增加了膜表面的粗糙程度,与基膜之间形成氢键相互作用;差示扫描量热法分析表明,复合膜的热稳定性提高。此外,SCEO的加入降低了复合膜水蒸气透过率和拉伸强度而升高了断裂伸长率。其中,BP/SCEO3的性能最好。该方法在一定程度上降低了冷鲜牛肉的菌落总数,延缓了氧化酸败,并将其保质期延长了6 d。因此,负载PEO Pickering乳液的复合膜是一种很有前景的食品包装材料。

碳酸钙颗粒表面改性及其稳定的石蜡Pickering乳液

用丁烷四羧酸、油酸和丙烯酰胺原位复合调控碳酸钙表面特性,并用改性碳酸钙颗粒制备了高固含量的石蜡Pickering乳液。用红外光谱、扫描电镜、热失重法、水接触角法和表面电位法等对改性碳酸钙的表面组成结构和形貌进行表征,并用光学显微镜和激光共聚焦显微镜对Pickering乳液形貌进行表征。试验结果表明:脂肪酸与丙烯酰胺抑制碳酸钙晶粒的生长,丁烷四羧酸钙以介孔超分子结构覆盖在碳酸钙表面,明显降低了碳酸钙的亲水性。改性碳酸钙颗粒中,纯碳酸钙60%,脂肪酸钙40%。改性碳酸钙粒径约为250 nm,水接触角为84.7°,表面电位为-23.5 mV。用改性碳酸钙制备了水包油型固含量70%的石蜡Pickering乳液。

肌原纤维蛋白稳定的Pickering乳液研究进展

肌原纤维蛋白(myofibrillar protein,MP)是肌肉中含量最高的一种两亲性蛋白,含有更全面的氨基酸,可作为固体颗粒乳化剂构建Pickering乳液。MP稳定的Pickering乳液具有稳定性高、制备经济、环境友好等优点,MP稳定Pickering乳液的作用机理及影响因素已成为当前的研究热点。本文主要综述MP稳定的Pickering乳液的作用机理、影响因素,以及其他食品组分(如多糖、氨基酸、抗氧化剂等)对乳液稳定性的影响。

肌原纤维蛋白-壳聚糖稳定的Pickering乳液负载白藜芦醇特性

以肌原纤维蛋白-壳聚糖复合物为乳化剂构建Pickering乳液,分析复合物的粒径、电位、乳化性能及其稳定的乳液对白藜芦醇的负载效果及抗氧化性能。结果表明,复合物的粒径(1 295.43 nm)小于肌原纤维蛋白的粒径(2 716.33 nm),电位为45.38 mV,形成的复合物较稳定。复合物的乳化活性和乳化稳定性均优于单独的肌原纤维蛋白。大豆油和葵花籽油对白藜芦醇的包埋率(>70%)较菜籽油中的包埋率(52%)高,大豆油制备的乳液液滴形态均一,对DPPH自由基、ABTS+自由基清除效果较好,在储存过程中,负载白藜芦醇的乳液显示出较好的抗氧化性能,并且白藜芦醇在模拟胃消化阶段有较好的控释效果。由此可见,肌原纤维蛋白-壳聚糖复合物是一种优良的乳化剂,负载白藜芦醇可改善乳液的抗氧化性能。

β-胡萝卜素对Pickering乳液中脂质氧化的抑制作用研究

为了考察β-胡萝卜素对Pickering乳液中脂质氧化的抑制作用,以纤维素纳米晶体(cellulose nanocrystal,CNC)为乳化剂制备了包埋β-胡萝卜素的Pickering乳液。以DPPH和ABTS+自由基清除率为评价指标分析β-胡萝卜素包埋前后的抗氧化性能。通过测定β-胡萝卜素包埋率及保留率、POV值、TBA值和色差,考察包埋β-胡萝卜素乳液的氧化稳定性及着色稳定性。结果表明,经乳液包埋的β-胡萝卜素具有良好的DPPH、ABTS+自由基清除效果。β-胡萝卜素在乳液中的保留率由于其自由基清除作用和自氧化反应而显著下降(P<0.05),并且与乳液中的TBA值呈极显著负相关(P<0.01)。加速氧化期间,由于乳液中的β-胡萝卜素通过清除自由基和自氧化反应抑制脂质氧化,乳液中的POV、TBA值均随β-胡萝卜素浓度增加而显著降低(P<0.05),乳液的氧化稳定性显著提高。包埋β-胡萝卜素乳液的颜色饱和度显著提高(P<0.05),呈现明亮的黄色。因此,通过包埋脂溶性β-胡萝卜素可提高Pickering乳液的氧化稳定性和着色稳定性,从而为Pickering乳液在替代脂肪和包埋递送营养物质等方面提供更广阔的应用前景。

油相组成对W/O型Pickering乳液稳定性和流变性能的影响

以二甲基甲硅烷基化硅石为乳化剂,采用均质乳化法制备W/O型Pickering乳液,通过偏光显微镜、表面张力仪、接触角测量仪和流变仪研究了油脂的极性、流变改性剂对W/O型Pickering乳液稳定性及流变性能的影响。结果表明,相比于非极性油脂,极性油脂制备出来的W/O型Pickering乳液液滴更小,稳定性能更优,其中霍霍巴油制备的Pickering乳液粒径分布较窄,形状均一,稳定性好;添加流变改性剂后,Pickering乳液的粒径有一定的下降,常温稳定性和低温稳定性均有小幅度提升,对于不同的油脂,与之结构上存在相似性的流变改性剂对粒径的降低及稳定性的提高效果较好。不同油脂制备的W/O型Pickering乳液均为非牛顿流体,随着剪切速率的增大,Pickering乳液的黏度降低,并且所有Pickering乳液的弹性模量(G')高于黏性模量(G''),均为凝胶乳液,线性黏弹区为0.001%~0.100%,添加流变改性剂后,Pickering乳液的黏度上升,剪切稀化现象基本不变,但线性黏弹区增大,可能与Pickering乳液的粒径和油水界面能的变化有关。