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近日,国际期刊《Journal of Agricultural and Food Chemistry》在线发表了华南理工大学食品科学与工程学院万芝力团队的题为“Self-Assembled Egg Yolk Peptide Micellar Nanoparticles as a Versatile Emulsifier for Food-Grade Oil-in-Water Pickering Nanoemulsions”的封面文章。
Pickering乳液是一种无表面活性剂的亚稳态分散体,通过胶体粒子在两不相溶液体例如油和水界面自组装作用来进行稳定。在过去几十年中,由于其优越的性能例如在对抗液滴聚合和Ostwald熟化上的高稳定性以及具有大量的潜在应用例如加工食品、个人护理品、药物递送系统、生物催化以及原料合成等,已经成为研究的热点。
很多胶体粒子例如二氧化硅、二氧化钛、粘土、磁铁矿、微凝胶、胶乳已经作为颗粒乳化剂应用于制备Pickering乳液。这些无机粒子具有清晰的形状、狭窄的粒径分布、可调的颗粒湿润性,这些特性可以控制Pickering乳液的稳定性和类型。
然而这些无机粒子的使用具有局限性,特别是在食品、化妆品和药物领域;因为它们的生物相容性、生物分解性和环境可持续性较差,也可能存在潜在的安全风险。另外,对使用纯天然成分来生产“清洁标签”产品的需求越来越多,特别是在食品工业。(清洁标签(clean label)起源于欧盟,清洁标签(clean label)就是在产品标签中尽可能少出现E编码、保持标签配料栏中的食品天然的属性。)
基于以上原因,对Pickering乳液稳定性的研究已经从使用无机颗粒转变为使具有潜在应用于生产乳液型食品、化妆品和药物的天然来源颗粒。在过去的几十年内,由脂肪晶体、变性淀粉、纤维素、壳聚糖、玉米蛋白、大豆蛋白、乳清蛋白、多酚类物质或其他制成的各种食品级颗粒已经成功应用于制备和稳定食品级的Pickering乳液。但是在使用这些可食用的食品级颗粒制备纳米级的Pickering乳液方面还存在很大的挑战。
在本研究中,万芝力团队使用一种来自双亲蛋黄多肽的自组装形成球状胶束纳米粒子 (EYPNs)。使用这种纳米粒子作为可食用的颗粒乳化剂,可以形成的一种新的Pickering纳米乳液,这种乳液具有稳定、单分散、可控制的特点。作为一种天然的基于多肽的纳米粒子,EYPNs具有小粒径、中性湿润、高表面活性以及在界面可变形性的特点,这可以保证一种稳定的、平均动态光散射直径低于200 nm、多分散指数低于0.2的Pickering纳米液滴形成。对于不同的各种极性的油相来说,这种纳米粒子系统是万能的。研究证实,通过调整微流化状况或EYPNs与油相的比率可以轻松控制纳米液滴的大小。
当内相是一种可食用的蔬菜油时,形成的食品剂Pickering纳米乳液在长期储存和喷雾干燥过程中能够保持高度的稳定。这是因为完整的EYPNs能够在纳米液滴表面形成不可逆的紧密吸附。该研究首次发现一种天然的纳米Pickering乳化剂可以单独用于制备一种稳定的食品级Pickering纳米乳液。这种Pickering纳米乳液具有制备简便、低成本、用途广泛、潜在的可控制和可大量生产等特点,从而使得它们具有很多可持续性的应用。
通讯作者简介:
万芝力,男,博士,副研究员,硕士研究生导师。2016年毕业于华南理工大学,获博士学位;2014-2015年在荷兰瓦格宁根大学开展博士联合培养(食品物理及物理化学);2016年7月任职于华南理工大学食品科学与工程学院(II类师资博士后、助理研究员);2017年4月破格晋升为副研究员。
主要从事食品胶体、界面与营养健康,食品蛋白质化学与营养等相关领域的基础及应用研究。在Langmuir, Advanced Materials Interfaces, ACS Biomaterials Science & Engineering, Journal of Agricultural and Food Chemistry, Food Hydrocolloids等国际刊物上发表SCI论文40余篇,被选为期刊封面论文3篇,年度热点论文及亮点介绍论文各1篇。申请国家发明专利7项,授权 3项。主持包括国家自然科学基金、广东省自然科学基金、中国博士后科学基金面上一等及特别资助、中央高校基本科研业务费及企业横向技术研发等多项科研项目;骨干参与广东省重点领域研发计划、国家自然科学基金面上项目等项目。目前担任Langmuir, Trends in Food Science & Technology, Food Hydrocolloids, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Journal of Agricultural and Food Chemistry, Food & Function, Journal of Functional Foods, RSC Advances等多个国际期刊审稿人。
目前研究方向包括:(1)植物蛋白、天然表面活性剂与功能性应用;(2)食品乳化、起泡、增稠与稳定;(3)分子界面组装、界面流变与智能食品胶体;(4)食品级纳米材料与活性包埋、控释。
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