多酚-多糖復(fù)合物在食品級Pickering乳液中的應(yīng)用進(jìn)展

謝 歡，胡梓晴，劉曉艷,4，董 浩,4，白衛(wèi)東,4，曾曉房,4，魏先領(lǐng),4,*

（1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院輕工食品學(xué)院，廣東 廣州 510225；2.廣東省嶺南特色食品科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實驗室，廣東 廣州 510225；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部嶺南特色食品綠色加工與智能制造重點(diǎn)實驗室，廣東 廣州 510225；4.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程創(chuàng)新研究院，廣東 廣州 510225）

Pickering乳液是指使用固體顆粒穩(wěn)定的乳液[1-2]，用于穩(wěn)定Pickering乳液的固體顆粒包括合成顆粒、無機(jī)顆粒、有機(jī)顆粒等，其中，合成顆粒和無機(jī)顆?？赡艽嬖谝欢ǖ纳锇踩詥栴}[3]，因此，研究學(xué)者對于使用天然有機(jī)膠體顆粒（蛋白、多糖等）穩(wěn)定食品級Pickering乳液的興趣與日俱增。然而，大多數(shù)天然有機(jī)膠體顆粒的乳化性較差，功能相對單一，無法滿足市場需求[4-5]，需要使用一定的手段改性。常用的改性方法包括物理改性、化學(xué)改性、非共價以及共價相互作用等[3,6-8]，相比于物理改性和化學(xué)改性，非共價以及共價相互作用改性不僅綠色、安全、簡單，而且可以賦予天然有機(jī)膠體顆粒及其穩(wěn)定的乳液其他優(yōu)異的特性，如抗氧化性、良好的界面黏彈性、緩釋特性等。目前，蛋白基顆粒已被廣泛應(yīng)用于食品級Pickering乳液中，而將多糖基顆粒應(yīng)用于食品級Pickering乳液的研究相對較少，這主要是由于大多數(shù)天然多糖的兩親性較差。另外，相比于多糖-多糖、多糖-蛋白顆粒等（共價或非共價作用改性），將多酚與多糖通過非共價或者共價相互作用改性制備的多酚-多糖復(fù)合顆粒性能更加優(yōu)異。這是由于吸附在Pickering乳液油水界面上的多酚-多糖復(fù)合物能夠形成一層物理屏障，抑制乳液絮凝、凝結(jié)；同時，界面上的多酚能夠清除貯藏過程中產(chǎn)生的自由基，進(jìn)而提高乳液的物理以及氧化穩(wěn)定性[9]。此外，多酚-多糖復(fù)合物還能賦予Pickering乳液其他特性，如廣譜抗菌特性、可調(diào)控的流變特性與消化特性等[9-10]。目前已有研究學(xué)者采用多酚-多糖復(fù)合物構(gòu)建的食品級Pickering乳液用于包封遞送活性物質(zhì)，從而提高活性物質(zhì)的物理化學(xué)穩(wěn)定性及在人體中的消化吸收率。

本文介紹了Pickering乳液的穩(wěn)定機(jī)理和穩(wěn)定Pickering乳液的固體顆粒，綜述了多酚-多糖復(fù)合物的形成機(jī)制及其在食品級Pickering乳液中的應(yīng)用，旨在為多酚-多糖復(fù)合物在食品、藥品、化妝品等領(lǐng)域中的發(fā)展提供參考。

1 Pickering乳液的穩(wěn)定機(jī)理

乳液是一種熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，其分散相以液滴的形式存在于另一種互不相溶的連續(xù)相中，其中液滴的穩(wěn)定往往是通過液滴表面吸附的表面活性劑（如Span 80、Tween等）實現(xiàn)。Pickering乳液是指使用固體顆粒為乳化劑穩(wěn)定的乳液[1-2]，相比于表面活性劑穩(wěn)定的乳液，用固體顆粒穩(wěn)定的Pickering乳液具有低毒性、低成本、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，受到眾多研究學(xué)者的關(guān)注[11-12]。用于穩(wěn)定Pickering乳液的固體顆粒應(yīng)該具有合適的顆粒潤濕性，以便其能穩(wěn)定地吸附在油水界面上，而固體顆粒的潤濕性往往由油水界面的接觸角（θOW）大小決定。如圖1所示，當(dāng)固體顆粒的θOW＜90°時，其主要浸沒于水相中，從而有利于O/W型乳液的形成；反之，固體顆粒則主要浸沒于油相中，從而有利于W/O型乳液的形成。由公式[13]（ΔE＝πr2γ（1-cos2θOW））（其中r與γ分別指顆粒的半徑和油水界面張力），可知，當(dāng)膠體顆粒的θOW為90°時，解吸能（ΔE）最大，此時的膠體顆粒可以很好地吸附并穩(wěn)定于油水界面上，不易脫落。因此，一般情況下，θOW為90°的膠體顆粒（能夠同時被油相和水相同等潤濕）被認(rèn)為能夠很好地穩(wěn)定Pickering乳液，這也是顆粒改性的目標(biāo)。

圖1 O/W和W/O Pickering乳液在微觀尺度上的示意圖Fig.1 Schematic representation of O/W and W/O Pickering emulsion at microscopic scales

2 穩(wěn)定Pickering乳液的固體顆粒乳化劑

隨著學(xué)者對Pickering乳液研究的不斷深入，多種類型的固體顆粒被應(yīng)用于穩(wěn)定食品級Pickering乳液，包括合成顆粒、無機(jī)顆粒、有機(jī)顆粒等。首先，由于合成固體顆粒如合成Fe3O4納米顆粒、合成ZnO/聚苯乙烯復(fù)合顆粒等存在生物安全性的問題，限制了其在食品級Pickering乳液中的應(yīng)用與發(fā)展[14]；其次，對于SiO2、CaCO3、TiO2等無機(jī)顆粒，由于其生物相容性差等問題的存在，使得消費(fèi)者對于其在食品級Pickering乳液中的應(yīng)用產(chǎn)生了一定的質(zhì)疑[15-16]，因此，人們對于使用天然來源的有機(jī)顆粒乳化劑穩(wěn)定Pickering乳液的興趣與日俱增。天然有機(jī)Pickering乳化劑主要分為蛋白源和多糖源，其中，蛋白源膠體顆粒又可分為動物源、植物源和微生物源，包括明膠、乳清蛋白、大豆分離蛋白等[17-19]。Shao Yun等[20]采用豌豆分離蛋白在pH 3.0的條件下得到穩(wěn)定的Pickering乳液，另外，研究發(fā)現(xiàn)高靜水壓力處理后的乳清蛋白微凝膠可以用于穩(wěn)定Pickering乳液[21]。多糖源膠體顆粒則主要包括淀粉、纖維素、殼聚糖（chitosan，CS）和幾丁質(zhì)等，其具有易獲得、價格低廉及可再生等優(yōu)點(diǎn)[22-24]。Sago淀粉納米晶體可作為替代固體乳化劑穩(wěn)定Pickering乳液[25]，類似地，纖維素納米晶體（cellulose nanocrystals，CNCs）也被應(yīng)用于穩(wěn)定Pickering乳液[26]。

大部分天然有機(jī)膠體顆粒并不具備良好的乳化特性以穩(wěn)定食品級Pickering乳液，Timgren等[4]選用7 種不同來源（藜麥、蠟質(zhì)米、蠟質(zhì)玉米、米、玉米、高直鏈玉米和蠟質(zhì)大麥）的淀粉顆粒穩(wěn)定Pickering乳液，發(fā)現(xiàn)僅有高直鏈玉米淀粉以及藜麥淀粉能夠形成相對穩(wěn)定的Pickering乳液；陳雨桐[5]發(fā)現(xiàn)小麥醇溶蛋白顆粒表面親疏水性較差（θOW＝41.6°），其穩(wěn)定的Pickering乳液具有相對較大的粒徑以及較差的貯藏穩(wěn)定性，因此，需要采用一些手段改性天然有機(jī)膠體顆粒以改善其乳化特性，從而將其很好地應(yīng)用于食品級Pickering乳液中。發(fā)展至今，研究學(xué)者已采用多種改性手段改善天然有機(jī)膠體顆粒的乳化性，從而應(yīng)用于構(gòu)建和穩(wěn)定食品級Pickering乳液，包括物理改性、化學(xué)改性、非共價以及共價相互作用等[3,22,26-28]。其中，物理改性包括熱處理、機(jī)械研磨、高壓加工以及超聲等，可以改善天然有機(jī)膠體顆粒的親疏水性，減小粒徑，然而很難達(dá)到滿意的效果。化學(xué)改性包括酸水解、酯化改性、醚化改性等，其效果往往比較理想，但是存在產(chǎn)量低（＜20%）、耗時長、化學(xué)殘留及生物安全等問題[3,27]。相比于物理和化學(xué)改性，非共價及共價相互作用不僅可以改善顆粒的乳化性，還可以賦予顆粒及其穩(wěn)定的乳液其他特性，如抗氧化性、優(yōu)異的流變特性及可控的消化特性等，同時此方法是綠色且安全的，Zou Yuan等[29]發(fā)現(xiàn)玉米醇溶蛋白與單寧酸（tannic acid，TA）通過氫鍵結(jié)合后，乳化特性及親疏水性改善，穩(wěn)定的乳液也獲得了可調(diào)控的流變特性和優(yōu)異的抗氧化性，Keppler等[30]通過總結(jié)蛋白與多酚的共價相互作用發(fā)現(xiàn)，多酚對蛋白質(zhì)的共價修飾不僅能夠提高蛋白質(zhì)的乳化能力，而且可以賦予蛋白質(zhì)一定的廣譜抗菌特性?？傊芯繉W(xué)者對于通過非共價以及共價相互作用修飾的天然有機(jī)膠體顆粒以改善其乳化性及功能特性的興趣越來越大。

目前用于穩(wěn)定食品級Pickering乳液的多糖類膠體顆粒包括單一多糖膠體顆粒以及復(fù)合多糖膠體顆粒，其中，單一多糖膠體顆粒包括物理改性獲得的多糖顆粒（如球磨淀粉顆粒）、酸水解或疏水改性獲得的多糖納米晶體（如CNCs、辛烯基琥珀酸酐（octenyl succinic anhydride，OSA）淀粉等），復(fù)合多糖膠體顆粒則包括多糖-多糖復(fù)合物、多糖-蛋白復(fù)合物、多糖-表面性劑復(fù)合物等[31-33]。用改性單一多糖膠體顆粒穩(wěn)定的Pickering乳液具有較好的物理穩(wěn)定性，這得益于具有較小粒徑或表面疏水性良好的改性單一多糖膠體顆粒很好地吸附在了液滴表面，形成了致密的多糖顆粒覆蓋層，阻止了乳液液滴絮凝。余振宇[34]發(fā)現(xiàn)OSA改性顯著增強(qiáng)了芋頭淀粉的疏水性，促進(jìn)了芋頭淀粉在乳液液滴表面的吸附作用，從而有效地改善了其乳化性，并提高了其穩(wěn)定乳液的穩(wěn)定性。但單一多糖膠體顆粒的制備工藝較為繁瑣，產(chǎn)率較低，Wang Hui等[8]利用H2SO4/HCOOH水解纖維素制備CNCs，涉及水解、離心、洗滌、超聲等工藝，制備周期大約為3 d，最大得率也只有70.65%。據(jù)報道，復(fù)合多糖膠體顆粒的形成能夠提高多糖顆粒的潤濕性，改變其表面電位、顆粒結(jié)構(gòu)和粒徑大小，從而促進(jìn)多糖顆粒在界面的吸附，提高乳液的穩(wěn)定性，這主要是由于多糖與多糖/蛋白/表面活性劑等結(jié)合后，自身的部分親水基團(tuán)被掩蓋[22,31,33,35]。例如，帶正電的CS與具有親水性多糖（帶負(fù)電）以及疏水性多肽鏈的阿拉伯樹膠通過靜電相互作用結(jié)合后，自身親水基團(tuán)被掩蓋，擁有了更多的疏水性多肽鏈，致使其θOW從42.5°增加至89.2°，乳化性提高，同時，其在pH 4.0條件下的Zeta電位變?yōu)?0 mV，乳液的儲存穩(wěn)定性增強(qiáng)[36]；Ren Xiaofei等[37]發(fā)現(xiàn)在酸性條件下，含硒陰離子表面活性劑11-(丁基硒基)十一烷基硫酸鈉可以通過靜電相互作用與CS結(jié)合，使CS帶上疏水側(cè)鏈，提高了CS的疏水性，促進(jìn)了其在液滴表面的吸附，形成了更小粒徑的乳液；Lv Shanshan等[22]將甲殼素溶液和纖維素納米纖維（cellulose nanofibers，CNFs）簡單混合后制備出甲殼素納米纖維顆粒，發(fā)現(xiàn)此顆粒在油水界面形成了較厚的顆粒層，同時納米纖維提高了水相的黏度，抑制了油滴的運(yùn)動，進(jìn)一步提高了Pickering乳液的穩(wěn)定性。因此，學(xué)者多研究多糖基復(fù)合顆粒，并盡可能賦予Pickering乳液更多的理化及生物特性。

目前，僅有少量自然界中存在的多酚被報道能夠穩(wěn)定Pickering乳液，如聚甲氧基黃酮、蘆丁、柚皮苷等[38-39]。據(jù)報道，多酚與多糖的復(fù)合（非共價/共價相互作用）可以降低多糖表面游離羥基的數(shù)目，提高多糖的疏水性，使多糖分子能夠更好地吸附在油水界面上，從而表現(xiàn)出更好的乳化性，同時，乳液液滴表面強(qiáng)吸附的多酚-多糖復(fù)合物覆蓋層充當(dāng)了一層物理屏障，抑制了乳液液滴間的聚集和/或絮凝，從而提高了Pickering乳液的穩(wěn)定性。Wei Xianling等[3]發(fā)現(xiàn)，在低TA/小麥淀粉（wheat starch，WS）質(zhì)量比條件下，TA的添加提高了WS的乳化性，這歸因于TA與WS的相互作用減少了WS表面游離的羥基數(shù)目，從而提高了WS的疏水性，促進(jìn)了WS在界面上的吸附，同時，乳液的乳析穩(wěn)定性隨著TA的添加而增加，這歸因于液滴表面存在的TA-WS復(fù)合物顆粒層。類似地，Yang Fang等[40]發(fā)現(xiàn)，TA的添加降低了甲殼素顆粒的油水界面張力，促進(jìn)了CP在油水界面上的吸附，進(jìn)而使得TA-CP乳液表現(xiàn)出較高的乳層。此外，相比于多糖-多糖、多糖-蛋白、多糖-表面活性劑等這類復(fù)合多糖膠體顆粒，存在于油水界面上和/或游離的多酚-多糖復(fù)合顆?？梢郧宄A藏過程中產(chǎn)生的自由基，提高Pickering乳液的氧化穩(wěn)定性，另外，多酚-多糖復(fù)合顆粒還可以賦予Pickering乳液其他特性，如可調(diào)控的界面流變特性、廣譜抗菌特性等。Wei Xianling等[3]發(fā)現(xiàn)，TA-WS復(fù)合顆粒穩(wěn)定的乳液黏彈性隨著TA的增加而增加，且乳液氧化穩(wěn)定性也得到改善。因此，多酚-多糖復(fù)合顆粒能夠作為食品級Pickering乳液的優(yōu)質(zhì)乳化劑。

3 多酚-多糖復(fù)合物的相互作用形式

植物多酚是一類具有多元酚羥基結(jié)構(gòu)的化合物，如花青素、單寧、兒茶素等，廣泛存在于植物的根、莖、葉等中。多酚因具有抗氧化、能清除體內(nèi)自由基、保護(hù)心腦血管、調(diào)節(jié)血脂、預(yù)防高血壓、抗腫瘤等眾多生理活性被廣泛應(yīng)用于食品領(lǐng)域[41]，而多糖則是指由單糖（葡萄糖、果糖、半乳糖等）通過糖苷鍵連接而成的高分子化合物，如淀粉、纖維素、CS等，據(jù)報道，多酚與多糖可以通過非共價或共價相互作用形成多酚-多糖復(fù)合物[42]。

3.1 非共價相互作用

多酚與多糖間的非共價相互作用主要包括氫鍵、疏水相互作用和靜電相互作用。在分子水平上，多酚與多糖之間的相互作用會產(chǎn)生兩種類型的復(fù)合物，一種是V型包合物，即酚類化合物部分被包裹在多糖的內(nèi)部疏水螺旋中；另一種是非包合物，即酚類化合物的羥基和羰基與多糖的羥基和亞甲基（—CH2）發(fā)生相互作用，從而形成分子間聚集體。

在外部條件的影響下（如熱、高壓處理等），多糖外部的親水羥基與水分子結(jié)合形成剛性結(jié)構(gòu)，多糖內(nèi)部則形成疏水空腔或者間隙，此時，小分子多酚則會在疏水相互作用的驅(qū)使下進(jìn)入多糖內(nèi)部的疏水空腔或間隙中，進(jìn)而形成多糖-多酚V型復(fù)合物[43-44]。近年來，有多項研究提出了多糖-多酚V型包合物模型，為描述多糖線性螺旋結(jié)構(gòu)中多酚的分布提供了更多見解。Lorentz等[45]發(fā)現(xiàn)棕櫚?；G原酸（圖2A）可以與直鏈淀粉形成V型包合物（圖2B），其中直鏈淀粉的螺旋腔中僅包含疏水接枝物；Amoako等[46]提出另外一種V型包合物模型，即相對線性和柔韌的原花青素類黃酮環(huán)上的B環(huán)（圖2C）可能被同一直鏈淀粉不同的疏水螺旋所包裹（圖2D），此時，位于直鏈淀粉葡萄糖單元C3和C5位的上H與位于兒茶素B環(huán)C2’、C5’和C6’位的H通過H—H范德華力相連。另外，多酚-多糖間通過非共價相互作用形成的V型包合物主要發(fā)生在多酚與直鏈淀粉中，在其他多糖體系報道較少。

圖2 棕櫚?；G原酸（A）、直鏈淀粉-棕櫚?；G原酸V型包合物示意圖（B）[45]、原花青素單體兒茶素（C）、直鏈淀粉-原花青素包合物結(jié)構(gòu)模型（D）[46]Fig.2 Palmitoyl chlorogenic acid (A),schematic model of amylosepalmitoyl chlorogenic acid V-type inclusion complex (B)[45],procyanidin monomer catechin (C),and structural model of amylose-procyanidininclusion complex[46]

然而，在某些情況下，受限于多酚的分子大小以及某些環(huán)境條件，多糖內(nèi)部的疏水空腔無法包裹多酚形成V型包合物，或者有些多糖無法形成內(nèi)部疏水空腔結(jié)構(gòu)[44]，此時，多酚與多糖發(fā)生非共價相互作用則是形成非包合物，Dai Hongjie等[47]發(fā)現(xiàn)TA通過氫鍵與木質(zhì)纖維素納米晶體（lignocellulose nanocrystals，LCNC）形成LCNC/TA非包合物。為了了解多糖-多酚非包合物中多酚與多糖的分布，Guo Zebin等[48]對蓮子直鏈淀粉和綠茶多酚（green tea polyphenols，GTPs）相互作用產(chǎn)生的非包合物進(jìn)行研究，提出了非包合物的結(jié)構(gòu)模型（圖3），從模型中不難發(fā)現(xiàn)，多個GTPs通過2～3 個弱CH—π鍵和氫鍵包圍一個淀粉分子，一個GTPs可同時與多個淀粉分子發(fā)生非共價相互作用。以上多糖-多酚非包合物模型的提出，對研究多糖-多酚非包合物的結(jié)構(gòu)以及非包合物中多糖與多酚的分布提供了一定的幫助。

圖3 蓮子直鏈淀粉-GTPs非包合物模型[48]Fig.3 Schematic model of lotus seed amylose-green tea polyphenols non-inclusion complex[48]

另外，多糖與多酚間的非共價相互作用主要受多酚的分子質(zhì)量大小、酚羥基的數(shù)目以及分布等因素的影響[49]，多糖的分子質(zhì)量大小、有無分支結(jié)構(gòu)、單糖種類及取代基的不同也會影響兩者的結(jié)合，最終形成不同類型和結(jié)構(gòu)的多酚-多糖復(fù)合物，這些因素也決定著最終多酚-多糖復(fù)合物的理化特性（粒徑、黏彈性、界面活性等），進(jìn)而影響Pickering乳液的穩(wěn)定性及其他性質(zhì)。

3.2 共價相互作用

相比于非共價相互作用，多酚與多糖間的共價相互作用一般是不可逆的，往往伴隨著新的化合鍵的產(chǎn)生。多酚-多糖共價復(fù)合物可以通過自由基接枝、碳二亞胺介導(dǎo)偶聯(lián)、酶法及堿性法等制得，其中，通過自由基接枝制備多酚-多糖共價復(fù)合物最為常見[50]。

自由基接枝是一種快速、環(huán)境友好的方法，不需要使用有機(jī)或者有毒有害化學(xué)試劑就能將多酚與多糖通過共價鍵連接起來，其原理如圖4所示，多糖分子上的敏感殘基（如淀粉—CH2上的H或者CS上的—OH等）在受到氧化還原對（如抗壞血酸/過氧化氫等）相互作用產(chǎn)生的羥自由基攻擊時，會產(chǎn)生相對應(yīng)的自由基，隨后，由于體系中多酚的存在，這些自由基會與多酚發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而將多酚與多糖連接，從而形成多酚-多糖共價復(fù)合物。Lei Fei等[51]運(yùn)用自由基接枝法將CS與表沒食子酸兒茶素沒食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）偶聯(lián)，從而形成CS-EGCG共價復(fù)合物，該復(fù)合物對1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基的清除率明顯增加，乳化活性及乳化穩(wěn)定性均得到改善；類似地，Liu Jun等[52]利用自由基接枝法制備兒茶素-銀耳多糖共價復(fù)合物，發(fā)現(xiàn)相比于銀耳多糖，該復(fù)合物表現(xiàn)出更強(qiáng)的DPPH自由基清除活性和還原能力。

圖4 自由基誘導(dǎo)的多酚與多糖分子共價連接的接枝反應(yīng)示意圖[53]Fig.4 Schematic representation of grafting reactions through the covalent attachment of polyphenols to polysaccharides induced by free radicals[53]

碳二亞胺是一類可以誘導(dǎo)多糖與多酚共價的物質(zhì)，比如1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺、二環(huán)己基碳二亞胺、N,N’-羰基二咪唑等。其接枝過程大概為碳二亞胺與多酚的羧酸基團(tuán)反應(yīng)形成具有高度反應(yīng)活性的中間體，該中間體與多糖上的羥基或氨基反應(yīng)，最終形成多酚-多糖共價復(fù)合物[54]，但是對于未含有羧酸基團(tuán)的多酚，如EGCG、TA等，則需要將其轉(zhuǎn)化為帶有羧酸基團(tuán)的中間體，再進(jìn)行后續(xù)的接枝共價反應(yīng)[55]。Rui Liyun等[56]利用碳二亞胺介導(dǎo)偶聯(lián)的方法制備了溶解性以及抗氧化能力良好的綠原酸-CS共價復(fù)合物。

對于通過酶促反應(yīng)共價接枝而言，首先，多酚會在酶（如漆酶、酪氨酸酶、辣根過氧化物酶等）的作用下被氧化成醌，隨后，醌通過非酶反應(yīng)（如美拉德反應(yīng)）與多糖（如CS等）進(jìn)行共價結(jié)合。Zhang Guoguang等[9]利用酶法制備出沒食子酸-果膠共價復(fù)合物，發(fā)現(xiàn)該復(fù)合物表現(xiàn)出良好的乳化性能、抗氧化性及抗菌性能。但是，值得關(guān)注的是，在酶促反應(yīng)誘導(dǎo)多酚-多糖共價復(fù)合物形成的過程中，不可避免地會有副產(chǎn)物形成，進(jìn)而影響最終產(chǎn)物的品質(zhì)，減少副產(chǎn)物的產(chǎn)生也是酶法研究的熱點(diǎn)[54]。

眾所周知，多酚在堿性條件下容易被氧化成醌，對此，有學(xué)者利用堿性法制備多酚-多糖復(fù)合物，Liu Xiaoling等[57]利用堿性法制備出二氫楊梅素-甜菜果膠（sugar beet pulp，SBP）復(fù)合物，發(fā)現(xiàn)該復(fù)合物能明顯提高乳液的物理穩(wěn)定性，與酶法類似，在堿法制備多酚-多糖復(fù)合物的過程中，不可避免地會有副產(chǎn)物形成，進(jìn)而對終產(chǎn)品的品質(zhì)產(chǎn)生影響。

綜上所述，相比于自由基接枝，碳二亞胺和酶促誘導(dǎo)以及堿性法較為復(fù)雜，同時，在反應(yīng)過程中，后3 種方法會引入其他雜質(zhì)和/或伴有副產(chǎn)物的生成，影響了多酚-多糖共價復(fù)合物的性質(zhì)和品質(zhì)，其應(yīng)用與發(fā)展受到了限制。雖然研究學(xué)者已經(jīng)對多酚-多糖復(fù)合物的形成機(jī)制有著較為清晰的認(rèn)知，同時構(gòu)建出了許多種類的多酚-多糖復(fù)合物，但是僅有少量的多酚-多糖復(fù)合物被用作食品級Pickering乳液的乳化劑。因此，開發(fā)新型多酚-多糖復(fù)合物顆粒用于穩(wěn)定食品級Pickering乳液是亟待研究學(xué)者們拓展的領(lǐng)域。

4 多酚-多糖復(fù)合物在食品級Pickering乳液中的應(yīng)用

表1 總結(jié)了近5 a 來多酚-多糖復(fù)合物在食品級Pickering乳液中的應(yīng)用，可以發(fā)現(xiàn)多酚-多糖復(fù)合物的制備主要通過非共價相互作用[3]，而在共價復(fù)合物的構(gòu)建中，以自由基接枝法為主。通過表1可知，多酚-多糖復(fù)合物在食品級Pickering乳液中的應(yīng)用包括：1）提高乳液的物理及化學(xué)穩(wěn)定性；2）包封生物活性物質(zhì)，提高其化學(xué)穩(wěn)定性、生物可及性等；3）控制乳液中的脂質(zhì)消化。

表1 多酚-多糖復(fù)合物在食品級Pickering乳液中的應(yīng)用Table 1 Application of polyphenol-polysaccharide complexes in foodgrade Pickering emulsions

4.1 提高Pickering乳液的穩(wěn)定性

乳液是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，在貯藏、運(yùn)輸過程中容易發(fā)生絮凝、凝結(jié)、分層與出油等問題。Pickering乳液油水界面上存在膠體顆粒，在液滴之間形成了空間位阻，阻礙了液滴間的相互作用，抑制了乳液的絮凝和凝結(jié)，因此，膠體顆粒能否在Pickering乳液油水界面上穩(wěn)定，在一定程度上影響著乳液的穩(wěn)定性。據(jù)報道，單一多酚、多糖形成的Pickering乳液均不具備較好的乳液穩(wěn)定性，這歸因于其較差的親疏水性、界面活性等[3,60]，Li Ruyi等[58]發(fā)現(xiàn)，在高TA或β-葡聚糖質(zhì)量濃度下（1.0 g/100 mL），二者達(dá)到的界面張力處于14～16 mN/m，明顯大于生物表面活性劑的界面張力（5～10 mN/m），說明TA和β-葡聚糖均不具有良好的界面活性。而當(dāng)多酚與多糖相互作用形成多酚-多糖復(fù)合物后，由多酚-多糖復(fù)合物形成的Pickering乳液的穩(wěn)定性進(jìn)一步增加[58,64]，表明多酚與多糖在Pickering乳液油水界面具有協(xié)同增效的作用。Yang Fang等[40]發(fā)現(xiàn)，CP質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%～0.4%時，CP-TA復(fù)合物的界面張力隨著TA比例的增加而逐漸減?。?4.1～17.4 mN/m），乳液穩(wěn)定性增強(qiáng)。同時，在高多酚/多糖比例下，多酚（TA、TPs等）會促進(jìn)多酚-多糖復(fù)合物在Pickering乳液油水界面上的吸附，從而在油水界面上形成厚且致密的多酚-多糖復(fù)合物（或在水相中形成致密的多酚-多糖復(fù)合物網(wǎng)絡(luò)），進(jìn)一步抑制乳液液滴之間的相互作用，從而使得多酚-多糖Pickering乳液具有較好地物理穩(wěn)定性[3,59,61]。Wei Xianling等[3]發(fā)現(xiàn)，在WS質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%的體系中，相比于低TA/WS質(zhì)量比（0.005～0.050）的乳液，在高TA/WS質(zhì)量比（0.50和0.75）的乳液中，TA會促進(jìn)WS在油水界面上的吸附，在液滴表面形成TA-WS復(fù)合物網(wǎng)絡(luò)，乳液物理穩(wěn)定性較高。

由于羥基的存在，多酚具有出色的抗氧化能力。多酚與多糖復(fù)合后，會賦予多酚-多糖復(fù)合物一定的抗氧化能力，進(jìn)而使得多酚-多糖復(fù)合物具有能夠清除在貯藏過程中產(chǎn)生的自由基的能力[9,60]，因此，多酚-多糖復(fù)合物能夠提高Pickering乳液的氧化穩(wěn)定性，抑制在貯藏、運(yùn)輸過程中內(nèi)部油脂氧化的發(fā)生。Wang Ran等[61]發(fā)現(xiàn)，在45 ℃貯藏15 d，相比于WMS Pickering乳液，TPs-WMS Pickering乳液過氧化值較低，硫代巴比妥酸反應(yīng)物值基本不變，表明TPs-WMS復(fù)合物能夠有效抑制Pickering乳液的脂質(zhì)氧化，提高了乳液的氧化穩(wěn)定性。綜上所述，多酚-多糖復(fù)合物能提高Pickering乳液的物理以及氧化穩(wěn)定性。

4.2 包封、遞送生物活性物質(zhì)

許多疏水性活性物質(zhì)，如β-胡蘿卜素、姜黃素、蝦青素、活性肽等，具有多個不飽和雙鍵或者其他一些不穩(wěn)定的基團(tuán)（如酚羥基、氨基等），暴露在環(huán)境中不穩(wěn)定，容易發(fā)生氧化，從而失去自身的生物活性，造成食品營養(yǎng)價值的降低[64,70]。用多酚-多糖復(fù)合物Pickering乳液對這類物質(zhì)進(jìn)行包封，多酚-多糖復(fù)合物可以為乳液在油水界面提供物理屏障，延緩自由基與反應(yīng)產(chǎn)物的移動與接觸，從而起到保護(hù)活性成分的作用，同時，多酚-多糖復(fù)合物能夠充當(dāng)抗氧化劑，進(jìn)一步提高這類物質(zhì)的穩(wěn)定性。Zhao Qiaoli等[6]發(fā)現(xiàn)，相比于CS復(fù)合物，包封于PA-CS復(fù)合物穩(wěn)定的Pickering乳液中的β-胡蘿卜素經(jīng)紫外光照射后保留率更高，這主要是因為PA-CS在油水界面上形成了更厚的顆粒層，從而阻止了β-胡蘿卜素與水相中的促氧化物的接觸。此外，Liu Yikun等[62]利用TAOSA淀粉復(fù)合物穩(wěn)定的高內(nèi)相Pickering乳液對β-胡蘿卜素進(jìn)行包封，發(fā)現(xiàn)在所有pH值條件下，β-胡蘿卜素的紫外光穩(wěn)定性均得到改善，這得益于體系中的TA-OSA改性淀粉復(fù)合物以及TA的存在。

同時，這類疏水性活性物質(zhì)還具有水溶性差、生物可及性低等缺點(diǎn)，一般被溶解在中鏈脂肪酸甘油酯、甘油、食用油中，這限制了其在食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域中的應(yīng)用與發(fā)展[71]。目前，已有學(xué)者利用多酚-多糖復(fù)合物穩(wěn)定的Pickering乳液包封這類活性成分，提高其水溶性，進(jìn)而應(yīng)用于更多的食品體系中。例如，包封在TA-SBP穩(wěn)定的Pickering乳液中的姜黃素能夠均勻地分散在口腔消化液中，而溶解在玉米油中的姜黃素則不能[65]。此外，相比于蛋白基Pickering乳液，多糖基Pickering乳液能夠在胃消化過程中維持穩(wěn)定，這是因為胃蛋白酶不能水解乳液油水界面上的多糖顆粒，例如，在胃消化過程中，大豆可溶性多糖和大豆殼多糖穩(wěn)定的Pickering乳液液滴粒徑僅發(fā)生輕微變化[72]。據(jù)報道，向乳液中添加抗氧化劑可以提高生物活性物質(zhì)在消化過程中的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高其生物可及性[71]。因此，具有一定抗氧化能力的多酚-多糖復(fù)合物穩(wěn)定的Pickering乳液能夠提高生物活性物質(zhì)在消化過程中的穩(wěn)定性，從而提高生物活性物質(zhì)的吸收率。

4.3 調(diào)控乳液中的脂質(zhì)消化

理論上，多酚-多糖復(fù)合物乳液可以被設(shè)計用于控制胃腸道消化過程中脂質(zhì)的消化和吸收，增加食物的飽腹感、降低食欲，從而達(dá)到控制肥胖的目的[31]，同時，控制脂肪消化有利于包埋營養(yǎng)素長效、穩(wěn)定地釋放與吸收，提高營養(yǎng)素的吸收率和生物可及性。有報道顯示，多糖基乳液調(diào)控脂質(zhì)消化的機(jī)理有兩種：1）在油水界面形成顆粒層，充當(dāng)一層物理屏障，從而減少脂肪酶與內(nèi)部油脂的接觸[73]；2）多糖類復(fù)合物在油水界面的強(qiáng)吸附阻礙膽鹽的取代以及脂肪酶的吸附[74]。此外，多酚-多糖乳液中存在的部分游離多酚會與脂肪酶結(jié)合，從而抑制脂肪酶的活性，減緩脂質(zhì)消化的進(jìn)行。Miao Jinyu等[65]對TA-SBP乳液進(jìn)行體外模擬消化，發(fā)現(xiàn)小腸消化后，游離脂肪酸釋放量僅為38%，說明TASBP乳液中的脂質(zhì)消化受到抑制，這歸因于油滴表面TASBP復(fù)合物顆粒層的形成。

4.4 其他應(yīng)用

近幾年來，研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)，多糖基Pickering乳液能夠改善食品的質(zhì)構(gòu)、感官品質(zhì)以及消化率等[31]，將淀粉基乳液應(yīng)用于無麩質(zhì)大米面包的生產(chǎn)中，能夠在無其他添加劑的存在下，很大程度地保留面團(tuán)發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氣體，提高面包/面糊的膨脹特性[75]。此外，多糖基乳液亦能夠被用于降低食物中的熱量和油脂含量，增加食物中膳食纖維的含量[76]，Wang Yanan等[77]將CNFs以及CNFs棕櫚油Pickering乳液以1∶1的比例加入乳化香腸中以取代部分30%或50%的原始脂肪，發(fā)現(xiàn)這樣可以降低香腸在烹飪中的損失以及脂肪含量，同時能夠改善肉的彈性、質(zhì)地以及色澤。而作為多糖基乳液的一種，多酚-多糖復(fù)合物乳液也可以添加在食品中，降低脂肪含量，改善食品的質(zhì)構(gòu)、色澤、感官品質(zhì)等，但鮮有學(xué)者將多酚-多糖復(fù)合物乳液應(yīng)用食品中的報道。多酚的存在能夠進(jìn)一步提高食品體系的氧化穩(wěn)定性，因此，將多酚-多糖復(fù)合物乳液應(yīng)用于食品中，以改善食品的性質(zhì)或者作為脂肪替代品值得學(xué)者進(jìn)行深入研究，但是，多酚本身具有一定的收斂感、澀感等，在一定程度上會影響食品本身的味感，因此，選擇合適的添加量值得學(xué)者注意。

5 結(jié)語

食品級Pickering乳液發(fā)展至今，已有研究學(xué)者采用多酚-多糖復(fù)合物構(gòu)建和穩(wěn)定Pickering乳液，提高營養(yǎng)素的穩(wěn)定性及吸收率，調(diào)控脂質(zhì)代謝。總的來說，相比于其他類型的多糖基Pickering乳液，多酚-多糖復(fù)合物的研究相對較少，對此，基于多酚-多糖復(fù)合物在食品級Pickering乳液中的應(yīng)用現(xiàn)狀，提出以下幾點(diǎn)展望：

1）多酚-多糖復(fù)合物穩(wěn)定的Pickering乳液綠色、安全、可食用，具有優(yōu)良的物理穩(wěn)定性以及氧化穩(wěn)定性，因此，接下來可以開發(fā)出針對不同應(yīng)用場景的乳液。比如，基于其優(yōu)良的抗氧化性，將其制成食品包裝膜，用于延長易氧化食品的貨架期；將其與聚乙烯醇、聚丙烯酸酯等材料復(fù)合制成具有良好抗菌性能、機(jī)械性能、水蒸氣阻隔性的復(fù)合多層膜，從而應(yīng)用于蔬菜、水果等的保鮮；研發(fā)具有優(yōu)良凍融穩(wěn)定性的多酚-多糖復(fù)合物穩(wěn)定的Pickering乳液，將其應(yīng)用于冰淇淋等低溫食品中，解決其在常溫下容易變形、失穩(wěn)等問題，改善產(chǎn)品品質(zhì)。

2）目前對于多酚-多糖復(fù)合物穩(wěn)定的Pickering乳液的研究基本處于實驗室階段，體系較為簡單，而日常所見的食品體系成分復(fù)雜，常常需要應(yīng)對各種復(fù)雜的環(huán)境應(yīng)激（溫度波動、剪切力等），因此，將其應(yīng)用于實際食品體系中還會面臨許多問題。研究其對食品品質(zhì)的影響以及在食品中與其他組分的互作，必將拓寬多酚-多糖復(fù)合物的應(yīng)用范圍，豐富食品的種類和功能。

3）目前用于構(gòu)建多酚-多糖復(fù)合物中的多糖多為淀粉、纖維素、CS、葡聚糖，多酚多為TA、TPs，對于其他多酚、多糖的開發(fā)還相對較少。因此，開發(fā)新型多酚-多糖復(fù)合物顆粒來穩(wěn)定食品級Pickering乳液也值得研究。

4）多酚-多糖復(fù)合物穩(wěn)定的Pickering乳液能夠提高活性成分的消化吸收率，有學(xué)者指出，在制備復(fù)合物和乳液時，原料（多酚、多糖、油脂、營養(yǎng)素等）的添加順序會影響其在油水界面的吸附和分布情況，從而影響在消化過程中的水解情況，進(jìn)而影響乳液內(nèi)部營養(yǎng)素、活性成分的釋放。通過研究制備乳液時的添加順序，研究其與乳液界面結(jié)構(gòu)、乳液消化以及營養(yǎng)素的吸收等之間的關(guān)聯(lián)性，改善遞送載體在胃腸消化遞送過程的穩(wěn)定性，達(dá)到精準(zhǔn)遞送的目的。