中国农业科学院生物基材料绿色加工创新团队创建了壳聚糖-褐藻多酚共稳定Pickering制备关键技术并揭示形成机理

(资料图片)

近年来，水土流失和气候变化等环境问题对人类的威胁日益加重。与陆生植物相比，不需要土地和淡水即可进行养殖的海洋褐藻被认为更具可持续性。中国是褐藻的最大生产国，然而，大多数褐藻仅仅作为食品直接食用或藻酸盐的提取来源，其精深加工和高值化利用是目前褐藻工业中亟需解决的问题。在未被广泛利用的生物质中，褐藻多酚是一种具有众多生物活性的天然物质，但较差的水溶性限制了其开发利用，然而这种性质可能有助于其作为Pickering乳液稳定剂。目前，对于褐藻多酚作为Pickering乳液稳定剂的研究在世界范围内仍为空白，亟需进一步探索。

逐层静电沉积是一种常见的乳液制备方法，通常使用两种带有相反电荷的稳定剂沉积在乳液的油水界面上，形成稳定的液滴以封装生物活性成分。壳聚糖因其阳离子特性、成本效益、生物相容性和生物可降解性等优点成为最受瞩目的Pickering乳液稳定剂之一。天然多酚通常带负电荷，可以与带正电荷的壳聚糖形成复合物以稳定乳液。开发基于壳聚糖与褐藻多酚共稳定的Pickering乳液，并将其进一步应用于脂溶性生物活性成分递送系统，有助于拓宽其在营养保健品和功能性食品行业的用途。

本研究优化了逐层静电沉积技术制备壳聚糖与褐藻多酚共稳定Pickering乳液的工艺参数。与仅由壳聚糖稳定的Pickering乳液相比，壳聚糖与褐藻多酚共稳定Pickering乳液的稳定性显著提高；多酚的加入使界面层具有更强的双重润湿性和抗氧化活性，能够更好的保护被包封生物活性成分，防止生物活性成分被氧化降解。此外，傅里叶变换红外光谱、ζ-电位、共聚焦激光扫描显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜的结果表明，壳聚糖与褐藻多酚通过静电相互作用和氢键紧密结合，形成更加致密且稳定的界面层以抵抗不同外界环境因素的影响。

该研究成果发表在化学领域国际顶级期刊《Carbohydrate Polymers》（JCR一区，TOP，IF=11.2）上，并被遴选为ESI高被引论文。中国农业科学院农产品加工研究所与爱尔兰都柏林大学2020级联合培养博士研究生孟维昊为论文第一作者，木泰华研究员、孙红男研究员和Marco Garcia-Vaquero教授为论文共同通讯作者。该研究得到了中国农业科学院科技创新工程（CAAS-ASTIP-202X-IFST）等项目的资助。

关键词：