雷丹丹，王立敏，張 文，趙 培，錢曉晴，曲 奧，吳子健

（天津商業(yè)大學生物技術與食品科學學院，天津市食品生物技術重點實驗室，天津 300134）

Pickering乳液是由大分子固體膠體顆粒（如蛋白質(zhì)及多糖等）穩(wěn)定的乳液體系。這些大分子顆粒能夠不可逆地吸附于乳液的油水界面上，有效降低兩種不相溶相間的界面能，防止Pickering乳液液滴發(fā)生絮凝、Ostwald熟化和相分離[1]。玉米醇溶蛋白（Zein）是目前應用廣泛的一種天然穩(wěn)定Pickering乳液的顆粒，具有兩親性，可自組裝形成球形納米顆粒，但Zein中50%以上的氨基酸殘基為疏水性殘基[2]，其在水溶液中的分散性差，易產(chǎn)生聚集、沉淀等不穩(wěn)定現(xiàn)象，因此，需要采取有效措施對Zein進行修飾，以改善其穩(wěn)定Pickering乳液的性能。目前有研究報道一些親水性分子（如蛋白質(zhì)、多糖和多酚等）可通過氫鍵、靜電相互作用和疏水相互作用等非共價作用與Zein形成復合納米顆粒，進而改善Zein的表面疏水性和潤濕性，所形成的復合顆粒由于親疏水性得到改善，能很好地吸附于油水界面上，穩(wěn)定Pickering乳液。Jiang Yang等[3]的研究表明低?；Y冷膠可通過靜電相互作用與Zein形成復合顆粒，提高了Zein的表面潤濕性，由于低酰基結冷膠-Zein形成了連續(xù)的交聯(lián)網(wǎng)絡，提高了Pickering乳液的乳化效果及穩(wěn)定性。Tao Shengnan等[4]以淀粉納米晶體修飾Zein可有效提高該蛋白在Pickering乳液中的穩(wěn)定性。Zhao Zijun等[5]利用親水性的沒食子酸修飾Zein，制備的Zein-OSA淀粉復合顆粒所形成的保護層可以降低Pickering乳液的脂質(zhì)氧化速率。因此，通過合適的親水性分子修飾Zein以改善其疏水特性，是提高Zein穩(wěn)定Pickering效率的重要途徑之一。

辛烯基琥珀酸淀粉酯（octenyl succinic anhydridemodified starch，OSA淀粉）是淀粉經(jīng)過辛烯基琥珀酸酐酯化作用得到的，OSA淀粉鏈上同時引入了親水的羧基和疏水的烯基長鏈，因此OSA淀粉同時具有親水性和疏水特性[6]。OSA淀粉在水溶液中可降低界面張力，起到一定的乳化作用，已被廣泛用作微膠囊的壁材以及Pickering乳液穩(wěn)定劑。Yan Chi等[7]以OSA淀粉通過靜電相互作用與殼聚糖復合顆粒，可用于高內(nèi)相乳液的穩(wěn)定劑，其可吸附在油滴界面處，有效防止了油滴聚集。然而目前OSA淀粉和醇溶蛋白形成復合顆粒的研究數(shù)據(jù)缺乏，OSA淀粉的加入對醇溶蛋白理化性質(zhì)的影響也尚屬空白。

本研究以OSA淀粉與Zein形成復合顆粒，探究Zein-OSA淀粉復合顆粒的粒徑和多分散性指數(shù)（polydispersity index，PDI）；利用傅里葉變換紅外光譜、熒光光譜、解離測試和三相接觸角的測量對復合顆粒進行表征，揭示Zein與OSA淀粉的相互作用機制；并將Zein-OSA淀粉復合顆粒用于穩(wěn)定Pickering乳液，探究Zein-OSA淀粉對Pickering乳液貯存穩(wěn)定性、pH值穩(wěn)定性以及流變學性質(zhì)等性能的影響。旨在提高Zein固體顆粒的界面性能，實現(xiàn)對Pickering乳液穩(wěn)定性的調(diào)控，以期為Zein固體顆粒在Pickering乳液中的應用提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

Zein、中鏈甘油三酯（medium chain triglycerides，MCT）上海源葉生物科技有限公司；OSA淀粉 嘉吉亞太食品系統(tǒng)（北京）有限公司；氯化鈉、鹽酸、氫氧化鈉、溴化鉀（均為分析純）生工生物工程（上海）股份有限公司；十二烷基硫酸鈉（sodium dodecyl sulfate，SDS）、尿素（Urea）北京索萊寶科技有限公司；8-苯氨基-1-萘磺酸（8-anilino-1-naphthalenesulfonic acid，ANS）美國Sigma-Aldrich公司；實驗用水由實驗室超純水機制備。

1.2 儀器與設備

N-1100D-WD旋轉蒸發(fā)儀 日本EYELA公司；LGJ-20F真空冷凍干燥機 北京松源華興科技發(fā)展有限公司；NanoSight NS300納米顆粒跟蹤分析儀 馬爾文帕納科公司；Phenom XL掃描電子顯微鏡 美國飛納公司；LUMOS傅里葉變換顯微紅外光譜儀 德國布魯克公司；UV-1800紫外-可見分光光度計 蘇州島津儀器有限公司；FL970型熒光分光光度計 上海天美科學儀器有限公司；Infinite M200 Pro多功能酶標儀 瑞士Tecan公司；DSA100液滴形狀分析儀 德國KRUSS公司；AH100B高壓均質(zhì)機 加拿大ATS工程公司。

1.3 方法

1.3.1 Zein-OSA淀粉復合顆粒的制備

參考Li Songnan等[8]的反溶劑沉淀法。具體步驟如下：1.0 g Zein分散于100.0 mL的體積分數(shù)70%乙醇溶液中，磁力攪拌12 h至其完全溶解形成Zein分散液；OSA淀粉溶解于100 mL的去離子水中，沸水浴中充分糊化1 h；再將Zein分散液和OSA淀粉溶液按照質(zhì)量比2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4，于40 ℃充分混合，所得混合溶液于室溫下磁力攪拌2 h后，旋轉蒸發(fā)去除溶液中的乙醇，最后將pH值調(diào)為4，冷凍干燥得到不同質(zhì)量比的Zein-OSA淀粉復合顆粒。

1.3.2 Zein-OSA淀粉復合顆粒Pickering乳液的制備

參考孟令莉等[9]的方法。將Zein-OSA淀粉復合顆粒均勻分散在去離子水中；將MCT作為油相并按照1∶9的油水比添加到Zein-OSA淀粉水相中，高速剪切處理后（10000 r/min，2 min），采用高壓均質(zhì)機在700 bar條件下重復5 次，得到均勻分散的Pickering乳液。

1.3.3 粒徑和多分散性指數(shù)的測定

在25 ℃條件下，利用NanoSight NS300納米顆粒跟蹤分析儀，分別測定Zein-OSA淀粉復合顆粒及其Pickering乳液的粒徑和PDI。

1.3.4 掃描電子顯微鏡

對Zein、OSA淀粉以及Zein-OSA淀粉復合顆粒進行噴金處理，在5 kV的加速電壓下利用掃描電子顯微鏡獲得樣品的微觀結構。

1.3.5 傅里葉變換紅外光譜分析

參考Santos等[10]的實驗方法并適當修改：將復合顆粒樣品與溴化鉀按照1∶100（m/m）混合并研磨成均勻粉末，再壓成透明的薄片，在波數(shù)4000～400 cm-1范圍內(nèi)進行傅里葉變換紅外光譜掃描；通過Peakfit軟件對酰胺I帶（1700～1600 cm-1）采用傅里葉去卷積和高斯擬合計算二級結構組成。

1.3.6 內(nèi)源性熒光測定

使用熒光分光光度計測定Zein及其復合顆粒的熒光光譜。將Zein及其復合顆粒溶解在磷酸鹽緩沖液（pH 7.0，10 mmol/L）中，使得蛋白質(zhì)量濃度為0.02 mg/mL，設備測定條件為激發(fā)波長295 nm、發(fā)射波長300～400 nm、狹縫寬5 nm。

1.3.7 表面疏水性測定

參考董世榮等[11]的方法并適當修改。采用ANS熒光探針法，用PBS溶液（pH 7.4，10.0 mmol/L）將待測樣品（Zein蛋白以及Zein-OSA淀粉）稀釋至0.01～0.05 mg/mL，取4.00 mL待測樣品溶液與20.0 μL ANS（8.0 mmol/L）溶液混合均勻，25 ℃反應2 min后測定其熒光強度，設定條件：激發(fā)波長390 nm，發(fā)射波長400～700 nm，表面疏水性以熒光強度和樣品濃度的線性回歸斜率表示。

1.3.8 三相接觸角測量

參考Wang Dandi等[12]的操作步驟，25 ℃條件下，使用液滴形狀分析儀測量Zein及Zein-OSA淀粉復合顆粒的接觸角。將干燥的Zein及其復合顆粒樣品壓縮成厚度為1.0 mm，直徑為10.0 mm的圓柱形薄片。精確地將5.0 μL純水緩慢滴在薄片表面，利用相機拍攝紀錄液滴的形狀，利用LaPlace-Young方程下式得到Zein及其復合顆粒的三相接觸角：

式中：θ為接觸角；σsv、σsl、σlv分別為固-氣界面張力/（mN/m）、固-液界面張力/（mN/m）以及氣-液界面張力/（mN/m）。

1.3.9 解離測試

參考Ji Na等[13]的方法進行。Urea、NaCl溶液和SDS溶液分別是復合顆粒中氫鍵、靜電相互作用和疏水相互作用的解離劑。配制Urea溶液（0、1.0、2.0、3.0、4.0 mol/L）、NaCl溶液（0、50.0、100.0、250.0、500.0 mmol/L）和SDS溶液（0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 g/100 mL）。用上述3 種解離劑分別配制0.1 g/100 mL的Zein-OSA淀粉復合顆粒溶液，室溫保存過夜。利用紫外-可見分光光度計測定600 nm波長處懸浮液的濁度。

1.3.10 Pickering乳液的貯存穩(wěn)定性

將新鮮制備的Zein-OSA淀粉Pickering乳液在25 ℃的環(huán)境中貯存30 d，通過測定Pickering乳液的平均粒徑的變化表示乳液的貯存穩(wěn)定性。

1.3.11 Pickering乳液的pH值穩(wěn)定性

將Zein-OSA淀粉Pickering乳液的pH值分別調(diào)節(jié)為3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0和9.0，于室溫下靜置6 h，使用去離子水將不同pH值的Zein-OSA淀粉Pickering乳液稀釋1000 倍后按照1.3.3節(jié)方法測定乳液的平均粒徑。

1.3.12 Pickering乳液的流變學性質(zhì)

使用旋轉流變儀分析不同質(zhì)量比復合顆粒穩(wěn)定的Pickering乳液的流變學性質(zhì)。轉子選用PP50（平行板直徑為50 mm）。頻率掃描：將應變設定為1%，溫度為25 ℃，頻率變化設定為0.1～10 Hz，測定乳液的儲能模量（G’）和損耗模量（G”）；剪切掃描：將應變設定為1%，溫度為25 ℃，在剪切速率為1～100 s-1范圍內(nèi)記錄乳液的表觀黏度。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

2 結果與分析

2.1 Zein-OSA淀粉復合顆粒的粒徑、外觀和微觀結構

如圖1a所示，隨著Zein與OSA淀粉質(zhì)量比的不斷降低，復合顆粒的平均粒徑和PDI均呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，其中，當Zein與OSA淀粉質(zhì)量比為2∶1時，復合顆粒粒徑為756.7 nm，PDI為0.821，此時顆粒不穩(wěn)定并呈現(xiàn)出聚集狀態(tài)，并伴有沉淀現(xiàn)象（圖1b）。當Zein與OSA淀粉質(zhì)量比從2∶1降低到1∶3，復合顆粒的粒徑從756.7 nm減小到163.3 nm，PDI從0.328降低到0.177，表明Zein-OSA淀粉復合顆粒隨著Zein與OSA淀粉質(zhì)量比的降低，粒徑分布更加均勻，這可能是由于二者之間的空間位阻和靜電斥力抑制了液滴的聚集[14]。當質(zhì)量比為1∶4時，復合顆粒的平均粒徑增加到195.0 nm，PDI也升高到0.214，可能是由于過多的OSA淀粉覆蓋在Zein顆粒表面，干擾了復合顆粒的形成。質(zhì)量比為1∶1～1∶4復合顆粒的PDI值均小于0.350，表明復合顆粒的分散性均勻；同時，由圖1b可觀測到此比例下的乳液體系均呈現(xiàn)相對均一、穩(wěn)定的狀態(tài)。

圖1 Zein、OSA淀粉以及不同質(zhì)量比Zein-OSA淀粉復合顆粒的粒徑和PDI（a）、外觀（b）和掃描電鏡圖（c）Fig.1 Particles size and PDI (a),visual appearance (b),and scanning electron micrographs (c) of zein,OSA starch,zein-OSA starch composite particles

如圖1c所示，Zein呈現(xiàn)無規(guī)則的片狀結構，不能形成網(wǎng)絡結構；OSA淀粉呈現(xiàn)多邊形和球形結構，表面凹陷，邊緣較為粗糙；而Zein-OSA淀粉復合顆粒呈現(xiàn)光滑和平整的圓球狀，且隨著Zein與OSA淀粉質(zhì)量比的提高，復合顆粒的顆粒分布變得更加均勻，顆粒大小也逐漸變小，說明OSA淀粉的加入會對Zein固體顆粒的形成產(chǎn)生影響，這可能與Zein和OSA淀粉之間的相互作用有關[15]。在Zein與OSA淀粉比例為1∶3和1∶4條件下形成的Zein-OSA淀粉復合顆粒具有較好分散性。

2.2 傅里葉變換紅外光譜分析

傅里葉變換紅外光譜可通過特征峰位置和強度的變化判斷分子間的相互作用方式[16]。圖2顯示，Zein的特征峰主要出現(xiàn)在3323.28、2959.79、1655.96 cm-1和1537.31 cm-1，分別對應為O—H的拉伸振動、甲基的C—H的伸縮振動、酰胺I帶（1600～1700 cm-1）內(nèi)C＝O的伸縮振動以及酰胺II帶（1500～1600 cm-1）內(nèi)的C—N彎曲振動與N—H彎曲振動。OSA淀粉特征峰主要出現(xiàn)在3413.69、2928.45、1645.29 cm-1和1020.85 cm-1，分別對應O—H的伸縮振動、亞甲基的C—H伸縮振動峰、C＝O的伸縮振動以及淀粉非結晶區(qū)的特征振動[17]。與Zein相比，復合顆粒O—H伸縮振動峰由3323.28 cm-1轉移到3406.25 cm-1，其吸收帶的最大吸收峰波長向長波移動，表明Zein和OSA淀粉在形成復合顆粒的過程中發(fā)生氫鍵相互作用，因此出現(xiàn)了紅移現(xiàn)象。此外，隨著Zein與OSA淀粉質(zhì)量比的降低，復合顆粒的特征峰在酰胺I帶出現(xiàn)了紅移現(xiàn)象，C＝O伸縮振動峰從1655.96 cm-1移動到1658.85 cm-1；而在酰胺II帶出現(xiàn)藍移現(xiàn)象，N—H彎曲振動峰從1537.31 cm-1移動到1534.98 cm-1，說明Zein與OSA淀粉之間存在靜電相互作用。值得注意的是，Zein與OSA淀粉混合后，在2928.45～2929.74 cm-1之間出現(xiàn)OSA淀粉亞甲基C—H伸縮振動的特征峰，在1026.02～1054.49 cm-1之間出現(xiàn)淀粉非結晶區(qū)的特征峰；此外，在1534.98～1536.57 cm-1之間出現(xiàn)屬于Zein的特征峰，說明Zein與OSA淀粉發(fā)生了結合。

圖2 Zein及其復合顆粒的傅里葉變換紅外光譜圖（a）和二級結構組成（b）Fig.2 Fourier transform infrared spectra (a) and secondary structure compositions (b) of zein and its composite particles

傅里葉變換紅外 光譜中的酰胺 I 帶（1600～1700 cm-1）含有豐富的蛋白質(zhì)二級結構信息，常用來反映蛋白質(zhì)二級結構的變化[9]，如α-螺旋（1650～1600 cm-1）、β-折疊（1610～1640 cm-1）、β-轉角（1660～1700 c m-1）和無規(guī)卷曲（1640～1650 cm-1）。Zein和Zein-OSA淀粉復合顆粒的二級結構組成如圖2b所示。與Zein相比，復合顆粒的α-螺 旋（38 .21 %～20 .61 % ）和β-轉 角（36.17%～28.54%）減少；β-折疊（16.39%～36.31%）和無規(guī)卷曲（9.23%～14.54%）增加。這些二級結構的變化可能是由于Zein與OSA淀粉的相互作用導致了Zein蛋白的構象松弛[18]，表明OSA淀粉一定程度可以修飾Zein的結構。

2.3 內(nèi)源性熒光光譜分析

蛋白質(zhì)與其他分子之間的相互作用會引起蛋白質(zhì)構象或局部環(huán)境的改變，并且蛋白質(zhì)分子中的內(nèi)源性熒光發(fā)色基團對這些局部環(huán)境變化較為敏感，因此可通過內(nèi)源性熒光表征由于分子間相互作用引起的蛋白質(zhì)構象變化[19]。如圖3a所示，Zein與復合顆粒在309 nm波長處出現(xiàn)最大吸收波長，且隨著Zein與OSA淀粉質(zhì)量比不斷降低，復合顆粒的熒光強度逐漸降低。該結果在圖3b更易觀察，結果顯示不同質(zhì)量比的Zein與復合顆粒的熒光強度差異顯著（P＜0.05），且不同質(zhì)量比下熒光強度由高到低依次為Zein＞2∶1＞1∶1＞1∶2＞1∶3＞1∶4。這可能是由于OSA淀粉與Zein蛋白的疏水區(qū)域結合，導致了Zein中發(fā)色氨基酸殘基周圍環(huán)境極性升高，從而出現(xiàn)熒光猝滅現(xiàn)象[20]。內(nèi)源性熒光光譜結果表明Zein與OSA淀粉之間發(fā)生了相互作用，這與傅里葉變換紅外光譜的結果一致。

圖3 Zein、OSA淀粉以及Zein-OSA淀粉復合顆粒的內(nèi)源性熒光光譜（a）和其在309 nm波長處的熒光強度（b）Fig.3 Intrinsic fluorescence spectra (a) and fluorescence intensity at 309 nm (b) of zein,OSA starch,and zein-OSA starch composite particles

2.4 表面疏水性測定結果

Zein具有最高的表面疏水性，這是由于Zein的分子組成中超過50%的氨基酸殘基為疏水性殘基[21]（包括約20%的亮氨酸殘基、約10%的脯氨酸殘基、約10%的丙氨酸殘基等）。OSA淀粉由于存在親油的辛烯基長鏈而具有一定的疏水性，表現(xiàn)出最低的表面疏水性（圖4）。與Zein相比，Zein-OSA淀粉復合顆粒的表面疏水性顯著降低（P＜0.05），表明OSA淀粉的引入降低了Zein的疏水性。當Zein與OSA淀粉質(zhì)量比從2∶1降低至1∶4，復合顆粒的表面疏水性呈明顯下降趨勢（P＜0.05），這是由于越來越多的OSA淀粉的介入提高了復合顆粒的親水性，另外也可能是OSA淀粉的遮蔽作用降低了熒光針與Zein表面的疏水區(qū)域結合[22]。上述表面疏水性結果表明OSA淀粉對Zein的表面親疏水性具有一定調(diào)節(jié)作用。

圖4 Zein、OSA淀粉以及Zein-OSA淀粉復合顆粒的表面疏水性Fig.4 Surface hydrophobicity of zein,OSA starch and zein-OSA composite particles

2.5 潤濕性分析

潤濕性是衡量固體顆粒能否穩(wěn)定Pickering乳液的重要因素，一般用顆粒在油水界面的三相接觸角（θ）表示[23]。一般來說，θ＞90°表明固體膠體顆粒的疏水性較強，易形成油包水型（W/O）乳液；θ＜90°代表固體膠體顆粒的親水性較強，易形成水包油型（O/W）乳液；當θ=90°時說明顆粒呈現(xiàn)均衡的親水親油特性，利于其在油水界面吸附，所以一般認為θ越接近90°時，形成的Pickering乳液越穩(wěn)定[24]。如圖5所示，Zein的接觸角為115.1°（圖5a），這是由Zein含50%以上的疏水性氨基酸導致。OSA淀粉的接觸角為45.6°（圖5b），說明OSA淀粉親水性較強。當Zein與OSA淀粉質(zhì)量比為2∶1時，復合顆粒的接觸角為55.7°（圖5c），說明OSA淀粉可以提高Zein的親水性。隨著OSA淀粉濃度的不斷升高，復合顆粒的接觸角不斷接近90°。在Zein與OSA淀粉質(zhì)量比為1∶3時，Zein-OSA淀粉的接觸角為87.4°（圖5f），此時最接近90°，有利于形成穩(wěn)定的界面屏障以形成具有優(yōu)良特性的Pickering乳液。潤濕性分析結果表明OSA淀粉可以通過調(diào)節(jié)Zein的接觸角改善其Pickering乳液的穩(wěn)定性。

圖5 Zein、OSA淀粉以及Zein-OSA淀粉復合顆粒的接觸角Fig.5 Contact angles of zein,OSA starch,and zein-OSA starch composite particles

2.6 分子間相互作用力分析

分子之間的非共價相互作用力（疏水相互作用力、氫鍵和靜電相互作用力）的定性和定量測定可通過向分子體系內(nèi)加入解離劑，測定解離后溶液體系的濁度表征[25]。SDS、Urea和NaCl分別為表征疏水相互作用力、氫鍵和靜電相互作用力的解離劑，復合膠體顆粒形成和穩(wěn)定過程中涉及的分子間相互作用力可以通過在不同解離液中的濁度變化表征。Zein-OSA淀粉復合顆粒在不同濃度的解離液中的濁度變化如圖6所示，不同解離液中復合顆粒的濁度大小均呈降低的趨勢，但不同解離液的變化略有差異，表明Zein和OSA淀粉之間相互作用力的強弱。在解離劑SDS中（圖6a），復合顆粒濁度下降的趨勢最為顯著（P＜0.05），隨著SDS質(zhì)量濃度的不斷升高，復合顆粒的濁度從0.435降低到0.054；在解離劑Urea中（圖6b），隨著Urea濃度增大，復合顆粒的濁度從0.458降低到0.259；在解離劑NaCl中（圖6c），復合顆粒濁度的下降趨勢較為平緩，復合顆粒的濁度從0.455降低到0.374。上述結果表明，Zein-OSA淀粉復合顆粒濁度降低的趨勢為：SDS＞Urea＞NaCl，表明Zein-OSA淀粉復合顆粒中參與的相互作用力強弱順序為：疏水相互作用＞氫鍵作用＞靜電相互作用。該結果表明疏水相互作用和氫鍵作用在Zein-OSA淀粉復合顆粒的形成和穩(wěn)定過程中為主要的驅動力，靜電相互作用也起到一定作用，但作用效果不顯著。本研究結果與Li Songnan等[8]的研究結果一致，即氫鍵、疏水相互作用和靜電相互作用是Zein和藜麥淀粉形成復合顆粒的重要分子間相互作用力。

圖6 解離劑對Zein-OSA淀粉復合顆粒懸浮液濁度的影響Fig.6 Influence of different dissociating solvents on the turbidity of zein-OSA starch complex nanoparticle dispersions

2.7 Pickering乳液的粒徑分布

粒徑分布可以反映Pickering乳液的均勻程度，粒徑分布范圍越集中，表明Pickering乳液的均勻度越高[26]。如圖7所示，當Zein與OSA淀粉質(zhì)量比為2∶1時，乳液的粒徑分布為多峰，粒徑范圍為191.05～522.43 nm，推測是由于顆粒濃度不足以覆蓋油水界面，導致液滴的聚集[27]。隨著Zein與OSA淀粉質(zhì)量比從2∶1降低到1∶2，乳液的粒徑分布從多峰轉變成單峰。Ding Mengzhen等[28]研究表明乳液液滴的尺寸可能隨著固體顆粒濃度的增加而減小。Zein與OSA淀粉質(zhì)量比為1∶3時，Pickering乳液具有最小的粒徑（104.91～245.90 nm），且乳液的粒徑分布最窄，表明該質(zhì)量比下形成的Pickering乳液液滴最均勻，原因可能是由于復合顆粒在油水界面處充分吸附，形成了界面層，有效防止了乳液液滴的聚集[29]。值得注意的是，當Zein與OSA淀粉質(zhì)量比降低到1∶4，Pickering乳液的平均粒徑有所增大，且粒徑分布呈現(xiàn)雙峰，可能是由于OSA淀粉過多，干擾了復合顆粒的形成，使得復合顆粒對液滴的包裹性減弱，最后導致了乳液的聚集。綜合前面傅里葉變換紅外光譜和熒光光譜的實驗結果，可以推斷出：OSA淀粉可以通過修飾Zein的結構，促進Zein顆粒在油水界面上有效吸附，以提高Pickering乳液的穩(wěn)定性。

圖7 Pickering乳液的粒徑分布Fig.7 Particle size distribution of Pickering emulsions

2.8 Pickering乳液的貯存穩(wěn)定性

Pickering乳液通常會隨著貯藏時間的延長發(fā)生絮凝、聚結等失穩(wěn)現(xiàn)象，導致乳液液滴粒徑的增大，降低Pickering乳液的品質(zhì)和性能[9]。Zein-OSA淀粉Pickering乳液在25 ℃貯存30 d后，乳液的平均粒徑有不同程度的改變（圖8a），其中，質(zhì)量比為2∶1的Pickering乳液的平均粒徑由421.33 nm升高到702.67 nm，差異顯著（P＜0.05）；同時，從乳液的外觀上看，該乳液在貯存30 d后出現(xiàn)相分離現(xiàn)象（圖8c）。質(zhì)量比為1∶1的Pickering乳液的平均粒徑由292.67 nm增長到373.74 nm，差異較顯著（P＜0.05）。Zein與OSA淀粉質(zhì)量比為1∶2、1∶3和1∶4的Pickering乳液經(jīng)貯存30 d后粒徑的變化不明顯，其平均粒徑分別增長到277.05、199.72、234.53 nm，從宏觀上看，它們均沒有出現(xiàn)絮凝和聚集現(xiàn)象，具有相對均一的狀態(tài)，說明質(zhì)量比為1∶2～1∶4的Zein-OSA淀粉Pickering乳液具有良好的貯存穩(wěn)定性。該結果表明可通過調(diào)節(jié)Zein與OSA淀粉的質(zhì)量可抑制Pickering乳液的聚結。

圖8 Pickering乳液平均粒徑（a）以及Pickering乳液在貯存0（b）、30 d（c）的外觀Fig.8 Mean particles size of Pickering emulsion (a),and appearance of Pickering emulsion at days 0 (b),and 30 (c) of storage

2.9 Pickering乳液的pH值穩(wěn)定性

流體食品在加工過程中通常會涉及到不同的pH值處理，因此有必要探究Zein-OSA淀粉Pickering乳液在不同pH值下的穩(wěn)定性。如圖9所示，不同質(zhì)量比下的所有Zein-OSA淀粉Pickering乳液在pH值為4.0下均表現(xiàn)出最小平均粒徑。在pH值為5.0和6.0時，平均粒徑明顯增大，這是由于該pH范圍接近Zein的等電點（等電點pI為5.6），因此容易發(fā)生沉聚。當pH＜pI，Zein分子表面帶正電荷，此時，帶負電荷的OSA淀粉會利用靜電相互作用吸附在Zein表面，對Zein起到界面修飾的作用；同時，OSA淀粉所帶的負電荷和其側鏈可以提供靜電斥力和空間位阻，抑制Pickering乳液中液滴的聚集和絮凝。隨著Zein與OSA淀粉質(zhì)量比的降低，Pickering乳液平均粒徑隨pH變動的幅度越來越小。當Zein與OSA淀粉質(zhì)量比低于1∶1時，Pickering乳液的平均粒徑均小于300 nm，且變化不明顯，因此，Zein-OSA淀粉Pickering乳液具有良好的pH值穩(wěn)定性。

圖9 Pickering乳液在不同pH值的平均粒徑Fig.9 Mean particle sizes of Pickering emulsions at different pH values

2.10 Pickering乳液的流變學性質(zhì)

對不同復合顆粒穩(wěn)定的Pickering乳液進行動態(tài)黏彈性分析，結果如圖10a所示。隨著剪切頻率的增加，G’均大于G”，G’和G”分別代表Pickering乳液的彈性和黏性，即表明Zein-OSA淀粉Pickering乳液具有彈性的凝膠狀結構。在Zein與OSA淀粉質(zhì)量比為1∶3時，Pickering乳液具有最高的G’和G”，表明1∶3的乳液具有更強的三維網(wǎng)絡結構和更高的穩(wěn)定性，可能是由于固體顆粒層形成的物理屏障可以防止乳液液滴的聚集，在彈性和黏性越高的乳液體系中，液滴的沉降速度越慢，Pickering乳液的穩(wěn)定性更強[30]。圖10b顯示，Pickering乳液的表觀黏度均隨著剪切頻率的增大而減小，呈現(xiàn)出典型的剪切稀化現(xiàn)象，表明Zein-OSA淀粉復合顆粒穩(wěn)定的Pickering乳液為非牛頓流體，這與葛思彤等[16]的研究結果一致。乳液的表觀黏度隨著OSA淀粉使用量的升高不斷增大，在Zein與OSA淀粉質(zhì)量比為1∶3時具有最高的表觀黏度，可能是因為質(zhì)量比為1∶3的復合顆粒具有最穩(wěn)定的網(wǎng)絡結構，對Pickering乳液的液滴具有穩(wěn)定作用，從而增強了在乳液體系中的抗剪切作用力，提高了乳液的黏度。

3 結論

為改善Zein的疏水特性，本實驗利用OSA淀粉修飾Zein，并通過反溶劑沉淀法制備Zein-OSA淀粉復合顆粒。結果表明OSA淀粉可通過靜電相互作用、氫鍵作用和疏水相互作用與Zein形成復合顆粒。OSA淀粉的引入增加了Zein的親水性，當Zein與OSA淀粉質(zhì)量比從2∶1降低到1∶3時，復合顆粒的平均粒徑逐漸減小，接觸角變大，證明OSA淀粉可對Zein的表面性質(zhì)進行調(diào)控。此外，OSA淀粉可以通過修飾Zein的結構，促進Zein顆粒在油水界面上有效吸附，以提高Pickering乳液的穩(wěn)定性。Zein與OSA淀粉質(zhì)量比為1∶3的復合顆粒形成的Pickering乳液具有良好的貯存穩(wěn)定性、pH值穩(wěn)定性和流變學性質(zhì)，表明OSA淀粉可以有效對Zein進行修飾，形成界面屏障以制備均一、穩(wěn)定的Pickering乳液。本研究為Zein-OSA淀粉復合顆粒的開發(fā)提供了理論依據(jù)；同時，Zein-OSA淀粉穩(wěn)定的Pickering乳液對于開展對藥物、活性功能因子等營養(yǎng)素的負載，拓寬可食性Pickering乳液在傳遞系統(tǒng)中的實際應用具有積極意義。