【摘 要】
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皮克林(Pickering)乳液是一种由固体颗粒稳定的乳液,具有良好的稳定性和生物相容性,在食品工业中具有广阔的应用前景。在食品级Pickering稳定剂中,以多糖为原料制备Pickering稳定剂具有巨大的应用潜力。本研究以琼脂为原料制备了球形和不规则形的琼脂凝胶以及“非溶解型”的琼脂粉末三种琼脂微粒,并对其理化特性、乳化性能、稳定机制进行系统研究,构建耦合式“颗粒结构-乳液稳定性”的关系模型,
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皮克林(Pickering)乳液是一种由固体颗粒稳定的乳液,具有良好的稳定性和生物相容性,在食品工业中具有广阔的应用前景。在食品级Pickering稳定剂中,以多糖为原料制备Pickering稳定剂具有巨大的应用潜力。本研究以琼脂为原料制备了球形和不规则形的琼脂凝胶以及“非溶解型”的琼脂粉末三种琼脂微粒,并对其理化特性、乳化性能、稳定机制进行系统研究,构建耦合式“颗粒结构-乳液稳定性”的关系模型,最终实现Pickering乳液的稳定制备。研究结果对丰富现有多糖软固体颗粒稳定乳液的作用机理和拓展非溶解型琼脂稳定剂在食品加工中的应用均有重要意义。本文主要研究内容和结果如下:(1)成功制备了琼脂凝胶微球稳定的Pickering乳液。以琼脂溶液为基质,采用乳化固化法制备小粒径(<10μm)琼脂凝胶微球(AMs),采用辛烯基琥珀酸酐(OSA)对琼脂凝胶微球(AMs)进行疏水改性,调节琼脂凝胶微球的表面润湿性,最终构建结构及形态可控的新型琼脂凝胶微球Pickering乳液稳定剂。采用红外光谱、激光共聚焦显微镜、Zeta电位、接触角等分析仪器对OSA改性琼脂凝胶微球(OSAMs)及其制备的乳液进行表征分析,结果表明:OSAMs稳定的Pickering乳液可通过调控OSAMs的表面润湿性、颗粒浓度、油相比例来调节乳液的结构。润湿性接近于中性(θ≈90°)的OSAMs对乳液的稳定效果最好,在合适的颗粒浓度和油相比例条件下,OSAMs在油水界面的吸附可以多颗粒聚集体、单颗粒层、桥接结构的形式来阻止乳液液滴聚并,从而实现乳液的稳定。此外,OSAMs稳定的Pickering乳液具有较好的温度稳定性,对盐离子和p H具有较强的响应性。(2)成功制备了琼脂微凝胶颗粒稳定的Pickering乳液。以琼脂溶液为基质,采用己酸酐(HA)对琼脂溶液进行均相疏水改性,调节琼脂的表面润湿性,待琼脂溶液凝固成宏观凝胶后采用凝胶破碎法制备小粒径(<10μm)不规则琼脂微凝胶颗粒,最终构建结构及形态可控的新型琼脂微凝胶颗粒Pickering乳液稳定剂。采用红外光谱、激光共聚焦显微镜、冷冻电镜、Zeta电位、接触角等分析仪器对己酸酐改性琼脂微凝胶颗粒(HAGs)及其制备的乳液进行表征,结果表明:不同取代度(DS)的HAGs对乳液稳定效果不同,DS 0.05的HAGs接触角为96°,具备更好的表面润湿性,对乳液的稳定效果最好。通过调控颗粒浓度和油相比例可实现Pickering乳液到Pickering乳液凝胶的转变。HAGs由于其颗粒的柔软性及形状的不规则性,在油水界面的填充效率更高,在油滴表面多呈单颗粒层及多颗粒层两种吸附状态。(3)成功制备了“非溶解型”琼脂粉末颗粒稳定的Pickering乳液。以含有不同硫酸基团的琼脂为原料,通过硫酸基团调控琼脂的表面电荷,采用湿法球磨结合干法球磨的二次球磨工艺制备小粒径(<10μm)琼脂粉末颗粒,最终构建非溶解型琼脂粉末颗粒Pickering乳液稳定剂。采用红外光谱、激光共聚焦显微镜、Zeta电位、接触角等分析仪器对非溶解型琼脂粉末颗粒(BMA)及其制备的乳液进行表征,结果表明:含有不同硫酸基团的琼脂经球磨处理后,粉末颗粒的表面电荷量不同,最终表面电荷量最高的BMA(-18.1 m V)对乳液的稳定效果最好。BMA稳定的乳液对颗粒浓度及油相比例具有较强的依赖性。不规则BMA粉末颗粒具有表面形态粗糙、粒径小及溶胀效果佳等特点,主要通过形成“水化膜”的形式来阻止乳液液滴的聚并,维持乳液稳定。
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