原花青素（PC）是天然多酚类化合物，具有良好的抗氧化、抗炎等作用。然而，PC稳定性较差，在特定pH值、光、热作用下易降解，导致生物利用度低，限制了其在食品及医药行业中的应用。为了改善花青素的稳定性和生物利用度，常对其进行适宜的包封和负载。 乳液凝胶是基于蛋白质、多糖等大分子制备的一种复杂的胶体材料，其中既有乳液滴又具有凝胶结构，兼备了乳液和凝胶的双重优点，具有更好的贮藏稳定性和肠道给药性。 乳液凝胶在包埋和递送活性分子方面具有优异的性能。

酪蛋白胶束（MC）是乳中酪蛋白的天然存在形态，具有纳米级多孔结构和两亲性，可作为一种天然载体，用于负载活性物质。在前期研究基础上，甘肃农业大学理学院的乔蕾蕾、秦娟娟、杨敏*等以MC、酪蛋白-海藻酸钠（SA）为基质，以葡萄糖酸-δ-内酯（GDL）为酸化试剂，制备含油量为70%的乳液凝胶，研究GDL添加量对乳液凝胶微观结构、稳定性和流变行为的影响；分析乳液凝胶对PC的释放特性。研究结果可为乳液凝胶在负载PC方面的应用提供参考依据，也可为MC在乳液凝胶中的应用提供理论基础。

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乳液凝胶的微观结构及贮藏稳定性

由图1a可以看出，乳液凝胶为O/W型结构，MC分布于油滴表面。由图1b可知，乳液凝胶呈半固体状，倒置后未见流动，说明其为凝胶。空白或负载了PC的乳液凝胶放置420 d后没有出现相分离，也未见油相析出，说明凝胶具有极好的贮藏稳定性。

由图2可知，随着GDL添加量的增大，乳液凝胶中油滴的平均粒径减小，这是因为GDL添加量越大，酸化反应越快，酸化后终点pH值越低。SA在酸的作用下由负电荷变为正电荷，与MC间的相互作用由静电斥力变为静电引力，相互结合形成复合物；另一方面，MC在酸化作用下解离出钙离子，而钙离子具有交联SA的作用，因此MC与SA复合物结构收缩，致使油滴粒径减小。相同添加量的GDL下，添加PC的乳液凝胶中油滴粒径略小于未添加PC的乳液凝胶，这可能是由于PC与MC可通过非共价作用结合，且由于PC为聚合物，可同时与MC上多个氨基酸残基或不同MC上的氨基酸残基结合，起到交联作用，使MC结构更加紧缩和致密。因此，所有样品中G/PC-15的油滴粒径最小。有研究发现，酚类分子的数量和组成可能影响乳液凝胶的物理性质和稳定性。PC的加入使得乳液凝胶的油滴粒径更小，有利于提升其稳定性。

在贮藏期间，随着放置时间的延长，添加了GDL的凝胶中油滴的粒径出现先减小后增大的趋势，说明贮藏初期，pH值逐渐变化，乳液凝胶微观结构不断调整，且其稳定的微观结构形成需要较长时间。当贮藏420 d时，油滴的粒径与0 d样品的粒径相差不大，证实了乳液凝胶未发生明显的油滴合并和析出，说明其具有极高的稳定性，与外观观察结果一致。

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乳液凝胶的热稳定性及酸碱稳定性

2.1 热稳定性

如图3所示，热处理后，乳液凝胶倒置均未见流动，并且没有出现油相析出和相分离行为，说明其热稳定性较高。MC在90 ℃以下具有较好的稳定性，而且向蛋白质中添加多糖可以提高凝胶稳定性。另一方面，拥挤的油滴限制了油滴的运动，降低了其在热处理过程中合并析出的可能性，提升了乳液凝胶稳定性。因此MC与SA形成的乳液凝胶具有较高的热稳定性。

2.2 稀释稳定性

将制备的乳液凝胶浸泡在不同pH值溶液中放置7 d后的表观状态如图4所示。所有凝胶均具有较好的酸碱稳定性，未见油相析出。经不同pH值溶液处理后，乳液凝胶G-0上清液具有一定程度的浑浊，其中pH 1、7、9时浑浊程度较大，而pH 5时上清液澄清透明。这是因为MC在远离等电点的pH值下溶解性较好，凝胶中的MC在水溶液稀释下因溶解进入了稀释液中。另外，G/PC-0上清液较G-0上清液澄清，说明PC具有交联MC的作用，使其更好地固定在凝胶网络中，难以溶出。添加GDL后，乳液凝胶在不同pH值下稀释后上清液较为澄清，因为MC经GDL酸化，逐渐团聚或沉淀，稳定性提升，在不同pH值下难以溶出。由此可见，GDL的添加提升了乳液凝胶的酸碱稳定性，使其在pH 1～9范围内保持凝胶结构稳定，有利于乳液凝胶在酸碱环境中的加工。

通过乳液凝胶在不同pH值溶液中浸泡后油滴粒径的变化进一步评价其酸碱稳定性，如表1所示，不同pH值溶液浸泡后乳液凝胶油滴粒径不同；溶液pH值由低到高变化时，油滴的平均粒径逐渐增大，即pH 1时油滴粒径最小，pH 9时粒径最大。这是因为MC在酸化过程中结构变得更加致密，且充斥在油滴间的SA由负电荷变为正电荷，与MC形成静电引力而结合在一起，进一步促使油滴粒径收缩。当pH 9时，MC所带负电荷增加，结构变得松散，因此油滴粒径增大。

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乳液凝胶的热分解特性

图5 为乳液凝胶的TG和微商热重（DTG）曲线。所有样品在100 ℃内出现第一失重阶段，为水分蒸发所致。SA的第二失重阶段在225～275 ℃，为其热分解所致，分解温度为237 ℃。MC在200～460 ℃出现第2次失重，为蛋白质的热分解，分解温度为316 ℃。PC的降解温度为295 ℃。油的失重主要发生在320～460 ℃范围内，分解温度为406 ℃，残留量为1.84%，基本分解完全。乳液凝胶的第二失重阶段与油类似，其分解温度为407.5 ℃，这是因为乳液凝胶中70%为油相。但是，乳液凝胶残余量大于油，因为其中含有SA和MC。另外，由于GDL和PC添加量较少，对乳液凝胶的TG曲线及分解温度没有显著影响。

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乳液凝胶中MC的解离特性

4.1 MC的解离程度分析

对乳液凝胶放置0 h和72 h的离心清液进行SDS-PAGE分析，结果如图6所示。就新制备的乳液凝胶而言，未添加GDL的样品上清液基本没有酪蛋白条带，说明酪蛋白以胶束态存在，全部位于凝胶内部用于乳化和稳定油滴。添加GDL后，上清液中出现酪蛋白条带，其含量在GDL添加量为10 mg/mL时达到最大值。当GDL添加量为15 mg/mL时，酪蛋白条带消失，且乳清蛋白含量降低，明显低于G-0。GDL添加量较低时，虽然酸化程度较弱，但仍然在短时间内引起MC的局部酸化，使其出现轻度解离，因此上清液中出现酪蛋白单体，且其含量随着GDL添加量的增大而增大。当GDL添加量为15 mg/mL时，其对局部接触的MC酸化程度较强，pH值迅速下降，MC尚未解离便开始聚沉，因此上清液中未见酪蛋白单体。添加PC后，上清液中酪蛋白解离程度与未添加PC的乳液凝胶变化趋势一致，但酪蛋白单体含量明显低于未添加PC组，可见PC具有交联酪蛋白的作用，使其解离程度降低，稳定性提高。

就放置72 h后的乳液凝胶而言，在不添加PC的情况下，GDL添加量为0、5 mg/mL的乳液凝胶上清液中酪蛋白单体含量高于0 h的样品，这是因为随着放置时间的延长，MC在SA的静电斥力作用下出现了轻度解离，加上少量GDL的酸化诱导并未达到等电点，使MC解离程度增大。添加PC后，其通过交联作用将酪蛋白连接在一起，GDL酸化使交联的MC相互聚集，成为一个整体，加上SA的静电作用，使MC解离程度大幅度降低，因此上清液中未见酪蛋白单体。由此可见，GDL添加量为15 mg/mL时，可防止MC的解离；添加PC也可降低MC的解离程度，提高其稳定性。

4.2 MC中钙离子的解离程度分析

如图7所示，未添加PC时，随着GDL添加量的增大，清液中钙离子含量显著增加（P＜0.05），可见GDL诱导了MC酸化，钙离子解离。添加PC后，清液中钙离子浓度随着GDL添加量的增加而增大，但当GDL添加量为0～10 mg/mL时，其钙离子含量均低于未添加PC的样品，再次证实了PC的交联作用；当GDL添加量为15 mg/mL时，清液中钙离子含量迅速增大，且大于未添加PC的样品。这可能是因为PC交联使酪蛋白分子间、酪蛋白与SA之间的间隙增大，酸化虽然使酪蛋白、SA相互聚集，但分子间具有一定的间隙，因此钙离子易于逸出至清液。

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乳液凝胶流变性

如图8a所示，乳液凝胶的表观黏度随剪切速率的增加而降低，表现出剪切稀化行为，因为随着剪切速率的增加，乳液凝胶网络结构被破坏，油滴开始出现移动，表观黏度降低。随着GDL添加量的增大，乳液凝胶表观黏度增大，这归因于GDL改变了凝胶体系的pH值，使MC与SA分子间的相互作用发生变化，油滴粒径减小，凝胶结构变得致密，所以表观黏度增加。另外，由于PC与MC和SA之间产生交联作用，因此添加PC后乳液凝胶的表观黏度均高于未添加组。

如图8b所示，在角频率低于100 rad/s时，所有样品的G ’ 大于G ” ，说明在此频率范围内所有样品都表现出较强的弹性特征且为固态。随着角频率的增大，所有样品的G ’ 和G ” 逐渐增加，这是凝胶的典型动态流变特性。随着GDL添加量的增加，乳液凝胶的G ’ 和G ” 交叉点向更高频率移动，说明凝胶结构的松弛过程和结构的转化需要更长时间和更高频率，且G ’ 和G ” 之间的差异增大，表明在较短的时间尺度上液滴间运动减少，主要为凝胶状行为。因此，GDL添加量越多，乳液凝胶网络结构越稳定。GDL添加量越大，乳液凝胶体系的pH值越小，MC与SA之间的相互作用由静电斥力变为静电引力，使得乳液凝胶的网络结构更加紧密，更不容易被破坏。加入PC后，乳液凝胶的G ’ 和G ” 交叉点向更高频率移动，说明PC与MC之间的交联作用使得乳液凝胶的网络结构更加稳定。

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乳液凝胶对PC的控释特性

如图9所示，在2 h的模拟胃液消化过程中，乳液凝胶中PC的释放率均小于游离PC的释放率，这是因为游离PC在酸性条件下具有较好的溶解性，而乳液凝胶中的PC被结合和包覆于凝胶网络结构中，难以扩散至模拟胃液中。在模拟肠液中，乳液凝胶中PC的释放率显著高于游离PC。就乳液凝胶组而言，模拟消化4～8 h时，未添加GDL的乳液凝胶中PC释放率最低，其次为G/PC-5；G/PC-10和G/PC-15中PC的累计释放量最高，且二者差异不大。

PC在酸性条件下稳定，而在中性和碱性条件下会快速降解。因此，游离PC在模拟肠液环境中发生降解，其释放率最低。经过乳液凝胶包封后，PC被包封于凝胶网络内部，难以直接接触肠液，从而保护了其结构稳定，因此释放率较高。另外，添加适量的GDL赋予了乳液凝胶酸性环境，可用于抵消肠液的弱碱性，进而保护了PC的稳定。因此，当GDL添加量为10、15 mg/mL时PC的释放率最高。由此可见，添加GDL有利于提升乳液凝胶中PC的稳定性。有研究指出，果胶负载对胃肠系统中的花青素具有保护作用，在肠道消化过程中释放更多的花青素，并提高其生物利用度，这与本实验的研究结果一致。

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结 论

以MC和SA为基质，以GDL为酸化试剂，制备了含油量70%的乳液凝胶。该乳液凝胶贮藏420 d后仍保持结构稳定，未见油相析出。随着GDL添加量的增加，乳液凝胶中油滴粒径减小。添加5 mg/mL和10 mg/mL GDL诱导了MC的解离，部分酪蛋白单体析出；但当其添加量为15 mg/mL时，酪蛋白单体未见析出，且在GDL的酸化作用下，MC中大量钙离子解离，与SA交联，显著改善了乳液凝胶的稳定性和黏弹性。因此，随着GDL添加量的增大，乳液凝胶的表观黏度和储能模量增大。另外，添加PC也具有提高乳液凝胶黏弹性的作用。GDL诱导酸化后，乳液凝胶的酸性环境可有效防止PC在肠道环境下的降解，提高PC的累计释放率，有利于改善其生物利用度。

由此可见，GDL酸化的MC-SA基乳液凝胶负载可显著改变PC的肠道释放特性，且该体系具有极高的稳定性，具备开发功能食品的潜力。

作者简介

通信作者：

杨敏，甘肃农业大学理学院教授，博士/博士后，博士研究生导师，澳大利亚墨尔本大学访问学者，《食品工业科技》青年编委。主持国家自然科学基金、博士后面上项目、甘肃省自然科学基金、甘肃省陇原人才创新创业项目等10余项。以第一作者及通讯作者发表高水平研究论文40余篇。荣获甘肃省科技进步二等奖1 项、三等奖1 项，甘肃省农牧渔业丰收一等奖1 项，甘肃省高等学校科技进步二等奖1 项。以第一发明人申请及授权发明专利12 件。主编“十三五”规划教材1部，独立出版专著1 部。研究领域涉及乳蛋白分离纯化、乳品加工技术、功能食品开发、食药植物资源化利用、功能小分子递送体系构建等。

第一作者：

乔蕾蕾，甘肃农业大学理学院硕士研究生，现就读于甘肃农业大学理学院，研究方向为乳蛋白功能食品开发及活性小分子递送体系构建。

本文《酸诱导酪蛋白胶束-海藻酸钠乳液凝胶性质及其对原花青素的负载性能》来源于《食品科学》2023年44卷第16期50-60页，作者：乔蕾蕾，杨 敏*，秦娟娟，廖海周，季 伟，李 茜。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20221117-206。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑；云南师范大学生命科学学院 母朵银；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网。