91精品人妻互换日韩精品久久影视|又粗又大的网站激情文学制服91|亚州A∨无码片中文字慕鲁丝片区|jizz中国无码91麻豆精品福利|午夜成人AA婷婷五月天精品|素人AV在线国产高清不卡片|尤物精品视频影院91日韩|亚洲精品18国产精品闷骚

 杜冠華，王穩(wěn)航*

 天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院（天津300457）

摘要Pickering乳化技術(shù)是一種以固體顆粒代替?zhèn)鹘y(tǒng)表面活性劑來保持乳液穩(wěn)定的新型乳化方法，具有穩(wěn)定性強(qiáng)、用量少、成本低、安全性高等諸多優(yōu)點(diǎn)，在食品加工中應(yīng)用潛力巨大。首先介紹了Pickering乳化技術(shù)的發(fā)展歷史，接著著重探討了Pickering乳化機(jī)理、影響因素、制備方法以及可食性顆粒（無機(jī)納米粒子和生物粒子）來源，最后對其在食品行業(yè)中的應(yīng)用及發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞  Pickering乳化；機(jī)理；影響因素；納米材料；食品應(yīng)用

 Pickering乳化技術(shù)是指利用較小尺寸粒子（納米級或微米級顆粒）本身特性就能起到穩(wěn)定乳液的作用，而可用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)乳化的一種新型乳化技術(shù)。由固體顆粒吸附于油／水界面來穩(wěn)定液滴所形成的乳液被稱為Pickering乳液，所用乳化劑被稱為顆粒乳化劑。

 Pickering孔液是用美國的研究者Pickering的名字而命名的。Ramsden在1903年就已發(fā)現(xiàn)固體顆�？梢栽谟退�界面上發(fā)生吸附作用，在1907年，Pickering發(fā)現(xiàn)固體顆粒吸附在油滴表面形成穩(wěn)定的石蠟油乳，并報(bào)道了利用固體顆粒形成穩(wěn)定的O/W乳液最突出的特征，給出了固體顆粒吸附的證據(jù)并研究了改進(jìn)這種乳液的穩(wěn)定性的方法。

 與傳統(tǒng)的表面活性乳化劑相比，Pickering乳化技術(shù)具有巨大的優(yōu)勢，如顆粒乳化劑用量少、成本低、安全性高等。另外，Pickering乳液穩(wěn)定性很強(qiáng)，泡沫出現(xiàn)少、可再生、不易受體系pH、離子濃度、溫度及油相組成等因素的影響等特點(diǎn)。因此，Pickering乳化在制藥、化妝品、石油和廢水處理等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，受到越來越多研究者們的關(guān)注。

  實(shí)際上，在食品領(lǐng)域，黃油、人造奶油、冰淇淋等食品都是全部或部分通過脂肪晶體粒子在油水界面形成立體屏障阻止液滴的聚集來保持穩(wěn)定。最近，一些蛋白質(zhì)、甲殼素、淀粉、脂肪等生物來源的納米粒子，也表現(xiàn)出穩(wěn)定的Pickering乳化效果。Pickering乳化技術(shù)市場在食品加工領(lǐng)域中具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。

1  Pickering乳化原理及影響因素

1.1乳化原理

 Pickering乳化的目的是為了提高乳化體系的穩(wěn)定性，防止乳液在溫度、存儲等外界條件改變時(shí)發(fā)生分層或破乳。與傳統(tǒng)表面活性劑不同，固體顆粒對乳狀液的穩(wěn)定機(jī)理是分散的固體顆粒吸附于油／水界面形成了物理屏障，從而阻止乳液液滴之間的聚集，減緩乳液分層。Dickinson等已對其詳細(xì)的乳化原理進(jìn)行了綜述。Pickering乳化機(jī)理如圖1所示。

 根據(jù)固體顆粒親疏水性的不同，形成的乳液可以是水包油型或油包水型。在理想情況下，當(dāng)θ<900，球形顆粒優(yōu)先被水潤濕，如圖2，這種情況有利于形成水包油乳液。當(dāng)θ>900時(shí)，顆粒親油性較強(qiáng)，有利于形成油包水乳液；θ=900時(shí)，顆粒在兩相中的分布均衡，表現(xiàn)出親水、親油的兩親特性，形成的乳液體系具有良好的穩(wěn)定性。

  此外，有流變學(xué)研究表明，固體顆�？梢栽谶B續(xù)相中形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使連續(xù)相的黏度增加，提高乳液的穩(wěn)定性。

1.2穩(wěn)定性影響因素

 Pickering乳液穩(wěn)定性的主要影響因素有固體顆粒的表面潤濕性、粒度和濃度等，此外還會受到乳液、分散介質(zhì)等因素的影響。

1.2.1固體顆粒

 (1)顆粒潤濕性：潤濕性決定Pickering乳化類型，親水性強(qiáng)時(shí)易形成水包油乳液，親油性強(qiáng)時(shí)易形成油包水乳液。

 (2)粒度：一般情況下，吸附顆粒的大小應(yīng)該至少比乳液粒徑小一個數(shù)量級。例如，亞微米液滴需要納米粒子來穩(wěn)定，而且固體顆粒尺寸越小，乳滴的粒徑也隨之變小，穩(wěn)定性越強(qiáng)。

 (3)濃度：在一定的乳化條件下，隨著顆粒濃度的提高，乳液粒徑會變小，最后基本保持不變。

 (4)表面粗糙度：穩(wěn)定粒子表面的粗糙度將會影響其乳化能力，增加粗糙度，乳化能力增強(qiáng)。

 (5)相互作用：固體顆粒之間存在相互作用，會影響粒子間三維網(wǎng)絡(luò)形成的程度，從而影響顆粒在油水界面的吸附，進(jìn)而影響乳化液穩(wěn)定性。

1.2.2乳液

 (1)液滴大�。盒纬傻腜ickering乳液液滴越小，乳液變成兩相彼此分離所需要的時(shí)間越長，其穩(wěn)定性越強(qiáng)；但是如果液滴粒徑過小，使得界面能越大，液滴反而會趨向于相互聚并，從而影響乳液穩(wěn)定性。

 (2)電荷：乳液大部分都帶有一定的電荷，電荷的帶電量和正負(fù)性會在一定程度上影響顆粒的潤濕性，從而對乳液的穩(wěn)定性也具有一定的影響。

 (3)流變性：一定量的固體顆粒在乳滴表面上形成“保護(hù)”膜，而剩余的固體顆粒會在分散相中形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而使連續(xù)相變黏稠，因此黏度越高，穩(wěn)定性越強(qiáng)。

1.2.3分散介質(zhì)

 部分固體顆粒包含有一個交聯(lián)乳膠體結(jié)構(gòu)，可以發(fā)生膨脹，會因?yàn)榉稚⒔橘|(zhì)環(huán)境的pH、鹽濃度的改變等影響膨脹程度，進(jìn)而影響乳液穩(wěn)定性。

 (1)水相pH：固體顆粒的潤濕性、接觸角及電荷都會受到分散相pH的影響，因此，可以從調(diào)節(jié)分散相的pH方面，來控制乳化液的類型與穩(wěn)定性。

 (2)電解質(zhì)：水相中的電解質(zhì)會使固體顆粒發(fā)生絮凝和聚沉現(xiàn)象，從而影響乳化液的穩(wěn)定性。

2制備技術(shù)

 Pickering乳化液的制備是使一種液體以極小的液滴形式分散在另外一種不相容的液體中，使得分散相的液體表面積增加的一種非自發(fā)形成過程，因此在乳化液形成過程中，需要外加能量。

 高速攪拌和高壓均質(zhì)是制備Pickering乳液的常用方法。Liang等用高速分散和乳化裝置制備了豌豆分離蛋白穩(wěn)定的水包油Pickering乳化液，該乳化液在pH 3時(shí)呈現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。Song等采用辛烯基琥珀酸酐( OSA)改性秈米淀粉為顆粒乳化劑，用高速攪拌的方法制備了以大豆油為油相的O/W乳液。Cofrades等在制備以橄欖油為油相的W/O/W型Pickering乳液時(shí)利用了高壓均質(zhì)裝置。

 除上述方法外，超聲處理法也常常應(yīng)用在Pickering乳液的制備過程。Dffiitry在研究纖維素作為Pickering乳液的兩親性顆粒乳化劑時(shí)，用超聲乳化的方法制備了纖維素溶液的分散液。形成的纖維素分子有很好的流動性，從而更易在油水界面形成封裝涂層。

 此外，為拓展Pickering乳化的研究，國內(nèi)外學(xué)者積極探索新的方法來制備穩(wěn)定Pickering孔液。膜乳化法、定轉(zhuǎn)子乳化、微通道乳化法等方法也應(yīng)用到Pickering乳液的制備過程中。

3可食性顆粒材料

 超細(xì)化、納米化顆粒制備技術(shù)的提高、生物資源的不斷開發(fā)拓寬了Pickering乳化的顆粒材料的選擇范圍，為其快速發(fā)展注入了新的活力。目前，食源性顆粒乳化劑的種類有：生物粒子和無機(jī)粒子。

3.1生物粒子

 來自生物聚合物以及生物有機(jī)體的兩類生物材料粒子，可以被視為“粒子”。  “生物聚合物”指的是高分子化合物與活的生物體，其中包括多糖類：如纖維素、甲殼素、殼聚糖和淀粉等；多肽類：如大豆蛋白、玉米醇溶蛋白、乳鐵蛋白和鐵蛋白等。最近的報(bào)告已經(jīng)證明了許多生物粒子具有Pickering乳化能力，例如纖維素、甲殼素、淀粉、蛋白質(zhì)（玉米醇溶蛋白、豌豆蛋白、乳清蛋白）、脂肪等，這些粒子的粒徑一般在納米和微米級別。

3.2無機(jī)納米粒子

 當(dāng)顆粒的直徑為納米級時(shí)，它本身就會有特殊的表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)和體積效應(yīng)等特性。近年來，隨著納米材料的不斷開發(fā)與發(fā)展，眾多納米材料已成為Pickering乳化技術(shù)中不可多得的優(yōu)良穩(wěn)定劑，像形狀規(guī)則的無機(jī)納米顆粒，如納米二氧化硅顆粒、碳酸鈣顆粒、黏土顆粒、Fe3O4顆粒等，其中一些無機(jī)粒子還沒有被應(yīng)用到食品中。

4 Pickering乳化在食品中的應(yīng)用

 Pickering乳化在食品中的應(yīng)用，主要是用于食品的制備過程，如乳制品、冰淇淋、飲料等的制備過程，使制得的產(chǎn)品質(zhì)地均勻，口感好，穩(wěn)定性更強(qiáng)。根據(jù)Pickering乳化顆粒選用材料不同，將食品級Pickering乳化歸納為蛋白質(zhì)類、多糖類和脂肪類。

4.1蛋白質(zhì)類

 蛋白質(zhì)具有兩親性和強(qiáng)表面活性，常被用來制備和穩(wěn)定可食性O(shè)/W型Pickering乳液，乳清蛋白可以作為乳化劑制備出乳液液滴粒徑小于1 nm的O/W乳液。Wu等用分離乳清蛋白(WPI NPs)納米粒子來制備和穩(wěn)定Pickering( O/W)乳化液，發(fā)現(xiàn)200～500 nm WPI NPs制備的O/W乳狀液更穩(wěn)定。通過測定WPI納米薄膜與水的接觸角，發(fā)現(xiàn)在大多數(shù)情況下，WPI

納米粒子呈現(xiàn)良好的部分潤濕性能。WPI NPs具有耐熱性，因此在使用過程中可以允許一定的加熱處理，應(yīng)用范圍更廣。另外，Han報(bào)道了豌豆分離蛋白( PPI)在酸性條件下可以作為一種優(yōu)良的食品級Pickering乳液穩(wěn)定劑。在pH 3的乳液中，PPI顆粒濃度從0.25 g/100 m L增加到3g/100 m L導(dǎo)致乳滴尺寸大幅度減少，而其形成乳液的穩(wěn)定性逐漸增加。激光掃描共聚焦顯微鏡觀察表明，增加顆粒濃度可以形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有效地穩(wěn)定Pickering乳液。

4.2多糖類

 多糖類可食性粒子大部分為親水性顆粒，目前發(fā)現(xiàn)一些多糖及其衍生物可作為Pickering乳化劑，如淀粉、纖維素和殼聚糖等。

4.2.1淀粉

 淀粉顆粒主要來源于塊莖和谷物，價(jià)格相對低廉且無過敏性，可被用于穩(wěn)定Pickering乳液。天然淀粉分子具有親水性，由于表面存在蛋白質(zhì)，淀粉顆粒略少，天然淀粉顆粒通常不適合吸附在乳液的油水界面。然而一些研究已經(jīng)成功采用天然淀粉顆粒來穩(wěn)定Pickering乳液。Li等分別用大米、糯米和小麥淀粉顆粒成功制備乳液，且由大米顆粒制備的乳液穩(wěn)

定性最好，在幾個月后仍保持穩(wěn)定。Malin等對淀粉顆粒穩(wěn)定的油包水乳狀液在不同條件下進(jìn)行加熱處理，并評估了溫度對乳滴特征的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，淀粉加熱糊化的特性使其在油滴界面膨脹形成一個更好的封閉屏障，形成的乳液更加穩(wěn)定。Song等采用辛烯基琥珀酸酐( OSA)改性秈米淀粉為顆粒乳化劑制備以大豆油為油相的O/W乳液。系統(tǒng)地研究了影響乳液穩(wěn)定性的主要因素和乳液的流變性質(zhì)。發(fā)現(xiàn)制備該乳液合適的參數(shù)如下：淀粉顆粒濃度4.0%（取代度0.028 7），大豆油體積分?jǐn)?shù)50%，乳液系統(tǒng)的pH 6～7。流變性能表明，Pickering乳液呈假塑性流體特征。頻率在0.01～10 Hz時(shí)，彈性模量(G’)總是比損耗模量(G’’)高。此外，隨著淀粉顆粒濃度的增加，G和G’’呈現(xiàn)增加的趨勢。Pickering乳液的微觀結(jié)構(gòu)表明，淀粉顆粒積累在油水界面形成一個密集層，保持乳液的穩(wěn)定。這些結(jié)果表明液滴之間可能形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使乳液呈現(xiàn)凝膠行為。這些研究對食品及相關(guān)行業(yè)開發(fā)新的淀粉顆粒穩(wěn)定劑有重要的意義。

4.2.2纖維素

 纖維素具有各向異性分子結(jié)構(gòu)，各向異性晶體表面結(jié)構(gòu)可以表現(xiàn)為宏觀效應(yīng)。纖維素主要表現(xiàn)為親水性，未經(jīng)改性的纖維素只能穩(wěn)定W/O乳液。纖維素納米顆粒通常是棒狀的，具有低密度、環(huán)境可持續(xù)性和可調(diào)性、低成本等性質(zhì)，是理想的生物乳化材料。Kalashnikova等研究了3種不同起源且縱橫比不同的纖維素納米晶體對Pickering乳液的影響。發(fā)現(xiàn)這些納米晶體在油水界面發(fā)生不可逆吸附形成超穩(wěn)乳液，且縱橫比直接影響覆蓋率，從綠色藻類中提取的纖維素晶體縱橫比為160，能形成高度纏結(jié)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在覆蓋率為44%時(shí)即可有效穩(wěn)定乳液。W en用納米纖維素( CNCS)作為顆粒乳化劑來制備D-檸檬烯Pickering乳液，發(fā)現(xiàn)CNCS質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%時(shí)，能夠保護(hù)檸檬烯不被化學(xué)降解并改善其在水中的分散度。

4.2.3殼聚糖

 殼聚糖是由幾丁質(zhì)經(jīng)過脫乙酰作用得到的，具有疏水性。Nan等用膜乳化法制備了均勻的亞微米到微米大小的海藻酸鈉顆粒。然后在其表面涂覆一層具有相對疏水性殼聚糖，使形成的殼聚糖海藻酸鈉顆粒既具有生物相容性和pH敏感性，又可以克服其親水性，能夠有效穩(wěn)定W/O型Pickering乳液。

4.3脂肪類

 脂肪晶體顆粒一直被用來穩(wěn)定W/O食品乳液。在許多乳液中，固體顆粒是食品乳化生產(chǎn)中必不可少的，如冰淇淋中的冰晶、沙拉醬中的卵黃顆粒、奶油中的脂肪顆粒等。決定脂肪晶體顆粒對食品乳液的影響主要有：脂肪晶體顆粒的潤濕性、流變性、粒子的微觀結(jié)構(gòu)和脂肪晶體顆粒在連續(xù)相或分散相中的位置。脂肪晶體不具有表面活性，但在到達(dá)一定濃度時(shí)可以在連續(xù)相中形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包裹其中的分散液滴以減少液滴擴(kuò)散和聚集。Derick探索了不同脂肪作為顆粒乳化劑防止乳液聚結(jié)和相分離的能力。發(fā)現(xiàn)乳化劑的選擇和油相的組成強(qiáng)烈影響W/O乳液的穩(wěn)定性；乳化劑如甘油單油酸酯( GMO)和單硬脂酸甘油酯( GMS)的乳化能力主要取決于其與油相之間的氫鍵強(qiáng)度。Sarah用單甘脂和甘油三酯混合穩(wěn)定的乳液來控制鹽在不同溫度梯度下的釋放，調(diào)整食品合適的咸味，有利于減少高鹽對冠狀動脈、高血壓和心臟病的影響。隨著研究的深入，很快將會有更多Pickering乳化應(yīng)用在食品工業(yè)中，將脂肪轉(zhuǎn)化成具有穩(wěn)定Pickering乳液能力的納米或微米粒子的結(jié)構(gòu)，將會是食品科學(xué)家們未來研究的一個新方向。

5結(jié)語

 隨著超微超細(xì)顆粒制備技術(shù)的提高及表面修飾技術(shù)的完善，Pickering乳化技術(shù)迎來了新的機(jī)遇，成為乳化技術(shù)領(lǐng)域新的研究熱點(diǎn)。目前，Pickering乳化研究已經(jīng)在乳液穩(wěn)定性及影響因素等方面取得一定的成果，目前顆粒穩(wěn)定粒子的制備、穩(wěn)定粒子和表面活性劑協(xié)同作用、穩(wěn)定粒子的界面吸附等眾多方面也逐漸成為研究重點(diǎn)，受到越來越多研究者們的關(guān)注。

 食品級納米顆粒如蛋白質(zhì)、多糖、脂肪等生物粒子具有生物相容性，來源廣泛，環(huán)境友好，無毒，成本低等特點(diǎn)，采用生物粒子作為Pickering乳液的穩(wěn)定粒子，在飲料、乳制品等領(lǐng)域中具有潛在的重要應(yīng)用。目前，Pickering乳化技術(shù)在食品領(lǐng)域中的研究剛剛開始，還未真正進(jìn)入應(yīng)用階段。因此，未來應(yīng)針對食源性乳化粒子的篩選、乳化制備技術(shù)以及穩(wěn)定性評價(jià)等方面加大Pickering乳化技術(shù)在食品加工領(lǐng)域中的開發(fā)力度，促進(jìn)綠色、健康、安全的食品乳化技術(shù)發(fā)展。