Pickering乳液的形成、微觀結(jié)構(gòu)表征及其在香料香精包埋中的研究進(jìn)展

牛云蔚，高雨辰，毛鋮挺，王蕙婷，耿怡佳，郭曉東

1(上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué) 香料香精化妝品學(xué)部，上海，201418)2(江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，江蘇 南京，210019)

固體顆粒穩(wěn)定的乳液稱為Pickering乳液，具有毒性低、界面穩(wěn)定性強(qiáng)和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，固體顆粒的使用避免了由表面活性劑帶來的刺激性、起泡性和與活性物質(zhì)相互作用等問題[1]。固體顆粒不可逆地吸附在水油界面從而形成空間位阻來阻止相鄰液滴的接觸，有效地防止了絮凝、聚結(jié)和奧氏熟化等不穩(wěn)定現(xiàn)象的產(chǎn)生[2-3]。大小、形狀和表面活性不同的有機(jī)和無機(jī)材料都可用于制備Pickering乳液，其中有機(jī)材料包括淀粉、蛋白質(zhì)、糊精和微晶纖維素等，無機(jī)材料包括SiO2、黏土和碳納米管等[4]。

根據(jù)GB/T 21171—2018 《香料香精術(shù)語》中的定義：香料是指具有一定香氣和/或香味的物質(zhì)；香精是指由多種香料和/或香精輔料調(diào)配成的具有一定香氣和/或香味的混合物。香料包括天然香料、合成香料和單離香料，天然香料主要為成分復(fù)雜的精油、浸膏、酊劑和凈油等混合物，合成香料和單離香料為來源不同且成分單一的化合物；香精主要分為食用香精和日用香精，一般用于產(chǎn)品加香后被消費(fèi)[5]。香料香精具有賦予食品風(fēng)味、改善食品氣味以及在食品中起到抗菌、抗氧化等作用。與食用油不同，香料香精主要為酯類、醛類、酮類、醇類、酚類等化合物或其混合物，具有高揮發(fā)性、低水溶性和低沸點(diǎn)，在光照、氧氣及高溫等不良環(huán)境中很不穩(wěn)定，從而限制了其在食品工業(yè)中的應(yīng)用[6]。

將香料香精包埋后可以達(dá)到控制香氣釋放速度、延長(zhǎng)作用時(shí)間和改善香料香精穩(wěn)定性等作用。Pickering乳液體系可用于包埋生物活性物質(zhì)，從而起到緩控釋、遞送和保護(hù)等作用，其在食品、化妝品、制藥及表面活性劑受到限制的領(lǐng)域有很好的應(yīng)用[7-8]。乳液體系可以提高香料香精的水溶性、緩釋性及生物學(xué)特性并使其能夠融入食品體系，在不同的乳液體系中，Pickering乳液具有較高的保留和遞送香料香精的潛力[9]。因此，本文主要從Pickering乳液的形成條件、常用的微觀結(jié)構(gòu)表征方法、包埋香料香精常用的固體顆粒及香料香精Pickering乳液在食品工業(yè)中的應(yīng)用前景等方面進(jìn)行了綜述，以期為香料香精Pickering乳液的制備并擴(kuò)大其在食品工業(yè)中的應(yīng)用場(chǎng)景提供理論參考。

1 Pickering乳液的形成

與使用表面活性劑和兩親性大分子形成的傳統(tǒng)乳液不同，Pickering乳液由固體顆粒不可逆地吸附在水油界面上形成，用于形成Pickering乳液的固體顆粒必須具備以下條件：(1)顆粒必須能被體系的兩相(連續(xù)相和分散相)部分潤(rùn)濕且不溶于兩相；(2)顆粒表面電荷不能過高，以至于顆粒間相互排斥從而不能牢固地吸附在水油界面；(3)顆粒尺寸要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于乳液的液滴尺寸[10]。

1.1 潤(rùn)濕性

固體顆粒的潤(rùn)濕性是影響Pickering乳液形成和穩(wěn)定的關(guān)鍵因素，可以用三相接觸角(θ：連續(xù)相、分散相及固體顆粒交界處的角度)來評(píng)估這一性質(zhì)，它影響固體顆粒在水油界面吸附的位置，從而決定形成的乳液是水包油型(O/W)還是油包水型(W/O)[11]，不同接觸角形成的O/W和W/O型乳液示意圖如圖1所示[12]。在水油界面上，固體顆粒使界面朝向?qū)︻w粒潤(rùn)濕性較弱的一相彎曲，如果固體顆粒優(yōu)先被水相潤(rùn)濕，說明固體顆粒有較好的親水性，此時(shí)θ<90 °，形成O/W型乳液；反之，如果固體顆粒優(yōu)先被油相潤(rùn)濕，說明固體顆粒有較好的親油性，此時(shí)θ>90 °，形成W/O型乳液；θ=90 °時(shí)，可得到O/W或W/O型乳液，且乳液穩(wěn)定性較好；親水性或親油性較強(qiáng)的固體顆粒(θ趨近于0 °或180 °)更容易保留在水相或油相中，從而不能形成穩(wěn)定的乳液[13-14]。θ越趨近于70 °，所得O/W型乳液越穩(wěn)定；θ越趨近于110 °，所得W/O型乳液越穩(wěn)定[15]。

a-θ<90 °;b-θ<90 °時(shí)形成的O/W型乳液;c-θ>90 °;d-θ>90 °時(shí)形成的W/O型乳液圖1 不同接觸角形成的O/W和W/O型乳液示意圖[12]Fig.1 Schematic diagram of O/W and W/O emulsions formed with different contact angles[12]

1.2 表面電荷

表面電荷不僅影響固體顆粒的膠體性質(zhì)，還影響固體顆粒在水油界面的吸附，對(duì)于膠體分散系統(tǒng)的穩(wěn)定性至關(guān)重要，可以通過測(cè)量分散系統(tǒng)的Zeta電位進(jìn)行分析[10]。Zeta電位可用于衡量分散系統(tǒng)中固體顆粒間相互排斥或相互吸引的強(qiáng)度，具有較高Zeta電位的顆粒間排斥作用較強(qiáng)，使得分散系統(tǒng)傾向于穩(wěn)定；反之，具有較低Zeta電位的顆粒間排斥作用較弱，可能導(dǎo)致顆粒絮凝并沉降[16]。一般而言，Zeta電位絕對(duì)值≥30 mV時(shí)，體系穩(wěn)定性較好；而Zeta電位絕對(duì)值在5～15 mV時(shí)，顆粒間容易發(fā)生絮凝[17]。此外，電解質(zhì)的加入不僅影響固體顆粒的表面電荷，還影響固體顆粒的絮凝程度和界面吸附行為，從而影響所得Pickering乳液的穩(wěn)定性，低濃度電解質(zhì)的加入會(huì)導(dǎo)致固體顆粒適當(dāng)絮凝從而有利于穩(wěn)定乳液；高濃度電解質(zhì)的加入會(huì)導(dǎo)致固體顆粒絮凝物的尺寸過大從而不利于穩(wěn)定乳液[18]。

1.3 顆粒尺寸

固體顆粒的大小影響所形成Pickering乳液的穩(wěn)定性和液滴尺寸。適當(dāng)大小的顆粒可以在水油界面產(chǎn)生較大的脫附能從而能形成較穩(wěn)定且液滴尺寸適中的乳液，顆粒從水油界面的脫附能隨顆粒尺寸的增加而增加，然而并不是顆粒越大所形成的Pickering乳液穩(wěn)定性越好[10,19]。顆粒越大，在水油界面的吸附時(shí)間越長(zhǎng)，最終會(huì)導(dǎo)致液滴尺寸增加[20]。與大顆粒相比，小顆粒在水油界面的吸附更快且堆積效率更高，顆粒尺寸比液滴尺寸小一個(gè)數(shù)量級(jí)時(shí)所制備的乳液穩(wěn)定性較好，并且液滴尺寸隨所用固體顆粒尺寸的減小而減小[21-22]。固體顆粒的尺寸<0.5 nm時(shí)，顆粒脫附能較低，從而使顆粒容易脫離水油界面，導(dǎo)致乳液穩(wěn)定性降低；尺寸>10 nm時(shí)，顆粒脫附能比熱能和表面活性劑分子脫附能高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，顆粒不可逆地吸附在水油界面[23]。

1.4 其他因素

除了上述條件外，顆粒濃度、類型和形狀，油相類型和濃度，連續(xù)相pH值，乳化方法、速度和時(shí)間等因素都會(huì)影響Pickering乳液的形成，各個(gè)因素間相互關(guān)聯(lián)[18]。例如，Pickering乳液的液滴尺寸一般隨著固體顆粒濃度的增加或油相濃度的減小而減小，固體顆粒足夠多時(shí)液滴表面才能被充足的固體顆粒覆蓋，從而阻止了液滴間的聚結(jié)。pH的變化會(huì)影響固體顆粒的潤(rùn)濕性和表面電荷，從而影響其穩(wěn)定乳液的能力[20]。因此，為了制備穩(wěn)定性較好的Pickering乳液，需要對(duì)乳液的配方參數(shù)和制備條件進(jìn)行優(yōu)化。

2 Pickering乳液的微觀結(jié)構(gòu)表征

通過普通光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡、熒光顯微鏡和激光共聚焦顯微鏡(confocal laser scanning microscope，CLSM)等表征方法可以獲得Pickering乳液的微觀結(jié)構(gòu)信息，如液滴尺寸、形狀和分散情況以及固體顆粒的大小及其在液滴表面吸附情況等，從而可以更好地了解不同因素對(duì)Pickering乳液形成的影響。

2.1 普通光學(xué)顯微鏡

光學(xué)顯微鏡的使用簡(jiǎn)單易行，雖然無法觀察1 μm以下的固體顆粒在水油界面的吸附和分布情況，但可以觀察到由大顆粒穩(wěn)定的乳液的微觀結(jié)構(gòu)[24]，Pickering乳液的光學(xué)顯微鏡圖像如圖2所示[25]。LI等[25]用天然大米淀粉和液體石蠟制備了Pickering乳液，并觀察了液滴尺寸和淀粉顆粒在液滴表面的覆蓋情況，發(fā)現(xiàn)淀粉顆粒吸附在水油界面，并且液滴尺寸隨淀粉顆粒濃度的增加而減小，而液滴表面覆蓋率隨淀粉顆粒濃度的增加而增加。MAREFATI等[26]和MATOS等[27]用辛烯基琥珀酸酯化淀粉(octenyl succinic anhydrate starch，OSAS)和Miglyol 812制備了Pickering乳液，發(fā)現(xiàn)淀粉顆粒吸附在液滴表面并形成了三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且淀粉顆粒在液滴表面的覆蓋情況會(huì)影響液滴間的聚結(jié)。

a-3%；b-30%圖2 不同濃度淀粉穩(wěn)定的Pickering乳液的光學(xué)顯微鏡圖像[25]Fig.2 Optical microscope images of Pickering emulsions stabilized by different concentrations of starch[25]

2.2 電子顯微鏡

常用于研究Pickering乳液微觀結(jié)構(gòu)的電子顯微鏡包括掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope，SEM)和透射電子顯微鏡(transmission electron microscope，TEM)，通過利用電子束將微觀結(jié)構(gòu)可視化。

2.2.1 SEM

SEM利用信號(hào)電子成像，主要用來研究樣品的表觀形貌，具有制樣和操作簡(jiǎn)單、對(duì)樣品污染和損傷小、放大倍數(shù)和分辨率高以及成像立體感強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[28]，Pickering乳液的SEM圖像如圖3-a所示[29]。WANG等[2]用大米蛋白、鱈魚蛋白、淀粉納米晶和大豆油制備了Pickering乳液，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)和淀粉納米晶的復(fù)合物吸附在水油界面，并且游離在連續(xù)相中的淀粉納米晶可以形成屏障從而進(jìn)一步防止液滴間的接觸。KALASHNIKOVA等[29]分別用細(xì)菌纖維素納米晶(bacterial cellulose nanocrystal，BCNC)和棉花纖維素納米晶制備了Pickering乳液，發(fā)現(xiàn)2種纖維素納米晶(cellulose nanocrystal，CNC)均勻地分布在液滴表面并且沿著液滴表面彎曲，BCNC可以形成更明顯的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

a-BCNC穩(wěn)定乳液的SEM圖像；b-CNC穩(wěn)定乳液的TEM圖像圖3 兩種CNC穩(wěn)定的Pickering乳液的電子顯微鏡圖像[29,31]Fig.3 Electron microscope images of Pickering emulsions stabilized by two types of CNC[29,31]

2.2.2 TEM

TEM利用電子束穿過樣品，從而獲得樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息，并顯示出其高倍率圖像[30]。TEM是透射成像，主要用來研究樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和形態(tài)[28]，Pickering乳液的TEM圖像如圖3-b所示[31]。YU等[31]用CNC和丁香精油制備了Pickering乳液，發(fā)現(xiàn)液滴尺寸約為550 nm且表面粗糙，這可能是棒狀的CNC在水油界面的吸附導(dǎo)致的。SOUZA等[32]用纖維素納米纖維(cellulose nanofiber，CNF)分別和樟樹精油、肉桂精油和豆蔻精油制備了Pickering乳液，發(fā)現(xiàn)CNF和樟樹精油制備的乳液液滴尺寸較大，通過TEM對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)液滴間產(chǎn)生了聚結(jié)。

2.3 熒光顯微鏡

熒光顯微鏡一般以汞燈為光源，可發(fā)出全波段的激發(fā)光，分辨率高于普通顯微鏡且便于觀察，需要事先用熒光染料對(duì)所用固體顆粒染色[33]，Pickering乳液的熒光顯微鏡圖像如圖4所示[34]。JIA等[34]用無定形纖維素和十二烷制備了Pickering乳液，發(fā)現(xiàn)無定形纖維素吸附在液滴表面，這種吸附可能是因?yàn)闊o定形纖維素鏈具有兩親性，纖維素鏈的羥基吸附在水相，而吡喃葡萄糖環(huán)的疏水平面吸附在油相。YAN等[35]分別用細(xì)菌纖維素(bacterial cellulose，BC)、BCNC和橄欖油制備了Pickering乳液并用熒光顯微鏡對(duì)纖維素在水油界面的吸附情況進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)2種纖維素基本上都吸附在水油界面，在水相中幾乎沒有觀察到纖維素。

a-0.55%；b-0.83%圖4 不同濃度無定形纖維素穩(wěn)定的Pickering乳液的熒光顯微鏡圖像[34]Fig.4 Fluorescence microscopy images of Pickering emulsions stabilized by different concentrations of amorphous cellulose[34]注：纖維素用卡爾科弗盧爾熒光增白劑染色

2.4 CLSM

CLSM可以利用激光束從選定深度獲取Pickering乳液亞微米級(jí)分辨率的聚焦圖像，為了觀察顆粒在水油界面的位置和形態(tài)，需要事先用熒光染料染色，與熒光顯微鏡相比可以獲得更清晰的二維和三維圖像[11]，Pickering乳液的CLSM圖像如圖5所示[1]。XU等[36]用β-環(huán)糊精(β-cyclodextrin，β-CD)、酪蛋白酸鈉和大豆油制備了Pickering乳液，發(fā)現(xiàn)酪蛋白酸鈉的加入與否以及加入順序的不同都會(huì)對(duì)液滴尺寸和界面吸附情況產(chǎn)生影響。LPEZ-HERNNDEZ等[37]用大麥淀粉納米晶和菜籽油制備了Pickering乳液，發(fā)現(xiàn)大麥淀粉納米晶濃度較低時(shí)，大部分納米晶分散在水相中，只有少部分納米晶吸附在水油界面，液滴表面覆蓋率隨著納米晶濃度的增加而增加，并且水相中的納米晶會(huì)相互吸引而產(chǎn)生團(tuán)聚。

a-尼羅紅染色的油相；b-尼羅藍(lán)A染色的淀粉顆粒；c-a和b的疊加圖5 OSAS穩(wěn)定的Pickering乳液的CLSM圖像[1]Fig.5 CLSM images of Pickering emulsion stabilized by OSAS[1]

2.5 其他表征方法

除上述表征方法外，偏光顯微鏡、拉曼顯微鏡和原子力顯微鏡等也可用于Pickering乳液微觀結(jié)構(gòu)的表征，每種方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)固體顆粒和Pickering乳液液滴的大小和性質(zhì)等情況來選擇合適的表征方法?？赏ㄟ^使用微米粒徑儀或納米粒徑儀來獲得乳液的液滴尺寸和分布情況，進(jìn)而選擇合適的表征方法。一般情況下，光學(xué)顯微鏡不適合表征液滴尺寸<500 nm的乳液，而電子顯微鏡可用于表征尺寸<100 nm的液滴微觀結(jié)構(gòu)，并可以觀察到納米級(jí)固體顆粒在界面上的形貌[13]。對(duì)于一些用不耐電子束的固體顆粒制備的Pickering乳液，可以選用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行表征，也可通過調(diào)節(jié)拍攝時(shí)的參數(shù)或選用不同類型的電子顯微鏡進(jìn)行表征。例如，可使用冷凍電鏡來減輕電子束給材料帶來的電子損失。熒光顯微鏡和CLSM可以較好地判斷分散相和連續(xù)相的分布，而CLSM可獲得更清晰的二維、三維圖像。

3 包埋香料香精常用的固體顆粒

3.1 有機(jī)材料

3.1.1 多糖類材料

多糖是由單糖通過糖苷鍵連接而成的聚合物，主要包括淀粉、纖維素、甲殼素、果膠和阿拉伯膠等，低成本、普遍性和生物相容性使其成為食品、化妝品和制藥等領(lǐng)域的首選材料[38]。為了得到所需性能，常通過物理、化學(xué)和酶法等方式對(duì)多糖進(jìn)行改性。目前，用于包埋香料香精的多糖類固體顆粒主要包括OSAS、β-CD、納米纖維素和殼聚糖(chitosan，CS)納米粒等。

OSAS是由淀粉和辛烯基琥珀酸酐發(fā)生酯化反應(yīng)產(chǎn)生的，在淀粉長(zhǎng)鏈中同時(shí)引入親水基(羧酸基或羧酸鈉基團(tuán))和疏水基(辛烯基)，使其可以穩(wěn)定地存在于水油界面并防止液滴團(tuán)聚[39-40]。SUN等[41]用OSAS和含肉桂精油的混合油相制備了Pickering乳液，隨著精油濃度的增加，Zeta電位絕對(duì)值增加、液滴尺寸減小、多分散性指數(shù)降低，說明精油的存在可能增加了混合油相的親水性以及與淀粉顆粒的相容性，從而降低了液滴尺寸和界面張力。HUANG等[42]用OSAS和雪松精油制備了Pickering乳液，淀粉濃度的增加使液滴尺寸減小，使乳液穩(wěn)定性先增加后降低，可能是因?yàn)榈矸蹪舛冗^高時(shí)導(dǎo)致淀粉分子自聚集形成了膠束，從而降低了其乳化能力。

β-CD是由7個(gè)葡萄糖單元通過α-1，4-糖苷鍵連接而成的環(huán)狀低聚糖，具有可食用、可降解和生物相容性等優(yōu)點(diǎn)，疏水空腔和親水表面使其可以包埋和遞送疏水性物質(zhì)，與α-CD和γ-CD相比其乳化能力最強(qiáng)[43]。王相凡等[44]用β-CD和檸檬醛制備了Pickering乳液，液滴呈球形且尺寸在100～1 000 nm，水油比較高時(shí)乳液中析出較多水相，說明乳液容納水的能力較差，乳液有較好的貯存穩(wěn)定性和耐熱性，但耐凍性能較差。李學(xué)紅等[45]用β-CD和檸檬醛制備了Pickering乳液，乳液呈淺黃色質(zhì)地均勻的膏狀，液滴尺寸為1.17 μm。

納米纖維素是纖維素通過物理、化學(xué)和酶處理等方法獲得的至少一個(gè)尺寸(長(zhǎng)、寬、高)<100 nm的產(chǎn)物，主要包括CNC、CNF和BC，兩親性分子鏈有助于其在水油界面的吸附[46-47]。WEN等[48]用CNC和D-檸檬烯制備了Pickering乳液，靜電屏蔽效應(yīng)使乳液在鹽濃度較高或pH較低時(shí)穩(wěn)定性較差，乳液溫度從20 ℃升高至70 ℃過程中穩(wěn)定性增加，可能是因?yàn)镃NC吸附在液滴上形成了二維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。SOUZA等[32]用CNF分別與豆蔻精油、肉桂精油和樟樹精油制備了Pickering乳液，發(fā)現(xiàn)乳液液滴呈球形且平均尺寸在10～20 μm，CNF在液滴表面的覆蓋率顯示為：豆蔻精油>肉桂精油>樟樹精油，可能是因?yàn)榫屠砘再|(zhì)差異所導(dǎo)致的。

CS是由甲殼素脫乙酰基得到的線狀多糖，pH值較低時(shí)，CS中的氨基質(zhì)子化并帶正電，使其具有可溶性；pH值較高時(shí)，CS中的氨基被去質(zhì)子化，使其不帶電并能夠聚集和沉降，表面活性較低使其不能很好地用于穩(wěn)定乳液[49-50]。通過離子凝膠化、聚電解質(zhì)絡(luò)合、自聚集和疏水改性等方法得到的CS納米粒改善了CS的潤(rùn)濕性，從而有利于穩(wěn)定Pickering乳液[51]。NIU等[51]用CS納米粒和肉桂醛制備了Pickering乳液，CS納米粒的Zeta電位為(28.8±4.2) mV，乳液的Zeta電位為(14.1±0.7)mV，說明肉桂醛的加入導(dǎo)致體系靜電斥力減弱，這可能導(dǎo)致乳液穩(wěn)定性下降。SOTELO-BOYS等[52]也發(fā)現(xiàn)了類似現(xiàn)象，在CS納米粒體系中，酸橙精油的加入也導(dǎo)致了Zeta電位的降低，這可能是因?yàn)榫秃虲S之間相互作用導(dǎo)致CS中可用的-NH3+減少。

3.1.2 蛋白質(zhì)類材料

大多數(shù)蛋白質(zhì)顆粒常用于制備O/W型乳液，但其優(yōu)先被體系的水相或油相潤(rùn)濕，從而可能導(dǎo)致所形成的乳液不穩(wěn)定，在一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生破乳，并且蛋白質(zhì)顆粒在水油界面吸附后其結(jié)構(gòu)特性會(huì)發(fā)生變化，通常會(huì)導(dǎo)致界面膜變薄，從而使乳液產(chǎn)生絮凝和聚結(jié)等不穩(wěn)定現(xiàn)象[2,53]。因此，蛋白質(zhì)顆粒常與其他材料復(fù)配使用來穩(wěn)定乳液。

玉米醇溶蛋白是從玉米中提取出的水不溶性蛋白質(zhì)，較高的非極性氨基酸含量使其具有疏水性，可以通過反溶劑法生產(chǎn)玉米醇溶蛋白膠體顆粒(zein colloid particle，ZCP)[54]。pH值、顆粒濃度及離子強(qiáng)度會(huì)顯著影響ZCP的理化性質(zhì)和穩(wěn)定乳液的能力，因此可通過這些因素來調(diào)節(jié)其疏水性，從而制備更穩(wěn)定的乳液[55]。XU等[56]用ZCP和丁香精油制備了Pickering乳液，液滴尺寸隨ZCP濃度增加而減少，雖然乳液的Zeta電位絕對(duì)值>30 mV，但在儲(chǔ)存過程中仍然發(fā)現(xiàn)了ZCP的絮凝。FENG等[57]用ZCP和肉桂精油制備了Pickering乳液，乳液的液滴尺寸和Zeta電位分別為(3.92±0.81)μm和(-45.20±5.93)mV，玉米醇溶蛋白的氨基可以與肉桂醛的醛基相互作用從而可以更穩(wěn)定地吸附在水油界面。

蛋白質(zhì)類材料常與多糖類材料復(fù)配使用來穩(wěn)定乳液，蛋白質(zhì)的疏水性可以通過多糖的親水性得到改善，并且復(fù)配增強(qiáng)了顆粒間的靜電作用和空間位阻，從而改善了顆粒穩(wěn)定乳液的能力[58]。利用亞麻籽蛋白-亞麻籽膠(可溶部分)復(fù)合物與含有百里香酚的混合油相制備的Pickering乳液，液滴尺寸隨油相中百里香酚濃度的增加而減小[59]，這可能是因?yàn)榘倮锵惴拥募尤敫淖兞怂徒缑娴慕缑鎻埩?。ZHANG等[60]用玉米醇溶蛋白-果膠納米粒和牛至精油制備了Pickering乳液，乳液的液滴尺寸和Zeta電位分別為(571.48±8.03) nm和(-30.74±0.6) mV，液滴尺寸在30 d內(nèi)沒有發(fā)生明顯變化。

此外，蛋白質(zhì)間的相互作用可以改善其乳化性、溶解性和凝膠性等特性，從而彌補(bǔ)了其本身功能性質(zhì)的不足[61]。HUA等[62]用玉米醇溶蛋白-酪蛋白酸鈉納米粒和丁香精油制備了Pickering乳液，液滴尺寸和Zeta電位絕對(duì)值隨酪蛋白酸鈉濃度的增加分別呈現(xiàn)減少和增加的趨勢(shì)，可能是因?yàn)橛衩状既艿鞍缀屠业鞍姿徕c之間發(fā)生了靜電相互作用并形成了分子絡(luò)合物。CHEN等[63]用玉米醇溶蛋白-酪蛋白納米粒和丁香酚與百里香酚的混合油相制備了Pickering乳液，納米粒的尺寸隨pH的降低而增大，可能是因?yàn)閜H接近玉米醇溶蛋白等電點(diǎn)時(shí)使疏水相互作用增強(qiáng)以及pH降低使酪蛋白所帶負(fù)電荷減少，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)顆粒絮凝。

3.2 無機(jī)材料

ZnO是美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局列為一般認(rèn)為安全(Generally Recognized as Safe，GRAS)的食品添加劑，粒徑在1～100 nm的ZnO納米粒被廣泛用作食品抗菌劑，ZnO納米粒制備的Pickering乳液可以較好地包埋精油并進(jìn)一步提高所制備薄膜的抗菌性能[64-65]。WU等[65]用ZnO納米粒和含牛至精油的混合油相制備了Pickering乳液，當(dāng)顆粒濃度增加時(shí)，乳液穩(wěn)定性增加且液滴尺寸減小，但顆粒濃度過高可能會(huì)導(dǎo)致顆粒沉降和液滴團(tuán)聚；當(dāng)油相濃度增加時(shí)，液滴尺寸隨之增加，可能是因?yàn)轭w粒濃度不足時(shí)水油界面不能被充分覆蓋，導(dǎo)致液滴間相互接觸從而產(chǎn)生較大的液滴。

SiO2具有較高的親水性，常用物理或化學(xué)方法改變顆粒表面性質(zhì)從而用于穩(wěn)定Pickering乳液[66]。LI等[67]用SiO2納米粒和肉桂精油制備了Pickering乳液，液滴近似球形且液滴尺寸隨均質(zhì)速度和顆粒濃度的增加而減小，但顆粒濃度過高會(huì)導(dǎo)致多余顆粒的沉積。LI等[68]分別用親水SiO2、疏水SiO2和含有石香薷精油的混合油相制備了Pickering乳液，乳液中精油的釋放量隨時(shí)間的增加而增加，其中疏水SiO2穩(wěn)定的乳液中精油釋放速度最快，說明SiO2的類型顯著影響生物活性物質(zhì)的釋放，通過改變所用SiO2的類型可實(shí)現(xiàn)活性物質(zhì)的控釋。

TiO2納米?？捎糜诜€(wěn)定Pickering乳液，表面改性所用的有機(jī)和無機(jī)材料影響TiO2納米粒表面的潤(rùn)濕性，從而影響所制備的乳液類型和穩(wěn)定性[69]。XU等[70]分別用疏水改性TiO2納米粒、未改性TiO2納米粒與含有桂花香精的混合油相制備了Pickering乳液，疏水改性TiO2納米粒制備的乳液粒徑更小更均勻且分散性和穩(wěn)定性較好，可能是因?yàn)槭杷男愿纳屏祟w粒表面的潤(rùn)濕性。

羥基磷灰石(hydroxyapatite，HAP)是脊椎動(dòng)物牙齒和骨骼的主要無機(jī)成分，具有良好的可吸收性、生物活性、生物相容性和機(jī)械性能，廣泛用于藥物遞送與控釋以及骨修復(fù)與再生等領(lǐng)域[71-72]。HU等[73]用HAP納米粒和艾蒿油制備了Pickering乳液，HAP納米粒在水油界面自組裝從而降低了體系的界面自由能并形成了剛性顆粒界面層，從而有效穩(wěn)定了乳液。

4 香料香精Pickering乳液在食品工業(yè)中的應(yīng)用前景

香料香精Pickering乳液利用固體顆粒對(duì)香料香精進(jìn)行包埋，避免了由小分子表面活性劑的添加所帶來的食品安全問題并具有環(huán)境友好和生物相容性等優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)乳液相比，固體顆粒在水油界面形成一層或多層吸附層，通過空間位阻和靜電斥力阻礙了油滴間的接觸，從而有效防止了絮凝、聚結(jié)和奧氏熟化等不穩(wěn)定現(xiàn)象的產(chǎn)生。

香料香精被固體顆粒包埋后，減少了其在儲(chǔ)存和使用過程中由不良環(huán)境引起的揮發(fā)和變質(zhì)，并提高了香料香精的穩(wěn)定性、延緩了釋放速度。根據(jù)所用固體顆粒的不同，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)香料香精的控釋。一方面，可通過對(duì)材料物理化學(xué)改性來實(shí)現(xiàn)控釋；另一方面，可通過改變體系的溫度、pH、離子濃度等環(huán)境條件來實(shí)現(xiàn)控釋。例如，LI等[68]發(fā)現(xiàn) SiO2的類型顯著影響精油的釋放，通過改變所用SiO2的類型可實(shí)現(xiàn)精油的控釋。LIU等[74]發(fā)現(xiàn)可通過控制體系pH使CS溶解，導(dǎo)致CS穩(wěn)定的Pickering乳液發(fā)生破乳，從而實(shí)現(xiàn)pH響應(yīng)。因此，可根據(jù)食品體系的不同選擇不同顆粒穩(wěn)定的香料香精Pickering乳液。此外，根據(jù)包埋的香料香精不同，還可在食品體系中實(shí)現(xiàn)抗菌、抗氧化等功能。例如，F(xiàn)ENG等[57]發(fā)現(xiàn)含有肉桂精油的Pickering乳液可替代磅蛋糕中的部分黃油并可抑制霉菌的生長(zhǎng)，在不改變顏色和質(zhì)地的前提下降低了磅蛋糕的熱量并延長(zhǎng)其貨架期。目前，香料香精Pickering乳液在食品工業(yè)中的應(yīng)用較少，可結(jié)合固體顆粒的性質(zhì)和香料香精的性能進(jìn)一步研究其在食品領(lǐng)域的用途。

香料香精Pickering乳液的穩(wěn)定性影響其在食品工業(yè)中的應(yīng)用，雖然Pickering乳液具有較好的抗絮凝、聚結(jié)和奧氏熟化等不穩(wěn)定現(xiàn)象的能力，但在制備和儲(chǔ)存過程中仍然會(huì)因?yàn)橹苽浜蛢?chǔ)存條件的差異而產(chǎn)生分層或破乳。因此，為保持香料香精Pickering乳液的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，需要對(duì)配方參數(shù)、制備和儲(chǔ)存條件進(jìn)行優(yōu)化。香料香精在食品中的添加量較少，而香料香精Pickering乳液在食品中的加入量以及加入體系的不同都可能對(duì)整個(gè)食品體系的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。因此，Pickering乳液中香料香精的含量、Pickering乳液所用的固體顆粒、香料香精Pickering乳液的添加量等情況都需要根據(jù)具體食品體系來選擇。

5 結(jié)論與討論

Pickering乳液在食品、醫(yī)藥和化妝品等領(lǐng)域中有很好的應(yīng)用，具有毒性低、界面穩(wěn)定性強(qiáng)和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，可用于香料香精的包埋、保護(hù)、遞送及緩控釋，避免了表面活性劑使用帶來的刺激性、起泡性和與活性物質(zhì)相互作用等問題，從而有利于改善香料香精的使用性能并擴(kuò)大其應(yīng)用場(chǎng)景。固體顆粒的潤(rùn)濕性、表面電荷、尺寸和類型以及香料香精的類型等因素都會(huì)影響所制備Pickering乳液的形成與穩(wěn)定，從而影響其使用性能，因此通過控制多種因素來制備性能優(yōu)良的Pickering乳液是至關(guān)重要的。目前，香料香精Pickering乳液主要在食品領(lǐng)域中用于抗菌和抗氧化，而用于穩(wěn)定香料香精Pickering乳液的固體顆粒主要為多糖、蛋白質(zhì)及部分無機(jī)材料。因此，香料香精Pickering乳液在食品等領(lǐng)域的其他用途需要進(jìn)一步研究。同時(shí)，香料香精和食用油同為疏水物質(zhì)，但香料香精成分復(fù)雜，用于包埋食用油的固體顆粒也可嘗試用于包埋香料香精，但香料香精與固體顆粒之間的相互作用機(jī)制可能相對(duì)較復(fù)雜，從而影響Pickering乳液的形成與穩(wěn)定，因此需要進(jìn)一步發(fā)掘用于包埋香料香精的固體顆粒并研究它們之間的相互作用機(jī)制。