皮克林乳液界面调控油脂氧化稳定性的途径及机理

The susceptibility of lipids to oxidation is the major cause of quality deterioration in many types of foods containing fat. Interfacial regulation is one of the most important methods to control lipid oxidation. Based on the state-of-the-art knowledge in the Pickering emulsions stabilized by colloidal particle and interfacial dependence of lipid oxidation, we are conducting this project to investigate mechanism and approaches of particle interface regulating lipid oxidation by understanding the relationship between particle interface and lipid oxidation. First, we prepared Pickering emulsions by three types of food grade particle such as modified starch particle, cellulose particle and soy protein particle and then characterized their interfacial properties. Then, the influence of the surface properties such as charge, the amount of interfacial adsorbed emulsifiers and interfacial packing on lipid oxidation under various condition was studied, as well as the mechanism of lipid oxidation regulating by surface properties. Last, many approaches such as controlling particle size, mixed surface by different emulsifiers and particle loaded with anti-oxidative active compounds were used to conduct interfacial oxidative barrier and fish oil against oxidation. The research findings of this project will not only have important implications in thoroughly understanding the regulation mechanism and approaches against lipid oxidation, but also expand the application of food grade Pickering emulsions.

油脂氧化是含脂食品品质变差的主要原因。界面调控是减少乳液油脂氧化的重要途径。前期研究发现食品级颗粒稳定的皮克林乳液具有抑制脂质氧化的效果，但对其机理及调控途径不十分清楚。本项目拟从颗粒“皮克林”稳定理论及乳液脂质氧化的界面控制原理出发，通过研究皮克林乳液的界面性质对其脂质氧化影响的基本规律，揭示皮克林乳液抑制脂质氧化的机理及调控途径。首先研究3种常见食品级颗粒（改性淀粉颗粒、纤维素颗粒及大豆蛋白颗粒）稳定皮克林乳液的制备其界面性质；其次研究了界面性质（电荷、界面吸附量及界面排列等）对不同促氧化条件下乳液脂质氧化的规律，揭示界面性质抑制脂质氧化的机理；最后通过控制颗粒大小、多乳化剂复合界面及颗粒复合抗氧化活性物质等手段，调控乳液界面的厚度、致密度及抗氧化性等，并验证其对极易氧化鱼油的保护作用。研究结果对丰富现有乳液脂质氧化的机理及调控手段，以及拓展食品级皮克林乳液的应用均有重要意义。

油脂氧化是含脂食品劣变的主要原因之一。油水界面是乳液体系发生氧化的重要场所，因此研究乳液界面对油脂氧化的影响规律及开发相应控制策略显得十分重要。尽管皮克林乳液相对于传统乳液更加稳定，但其颗粒界面对油脂氧化稳定性的影响机制及调控策略研究还不完备。鉴于此，本项目主要研究皮克林乳液界面调控油脂氧化稳定性的机理和途径。主要研究结果如下：1）发现一种非热方式构建蛋白颗粒皮克林稳定剂。利用大豆分离蛋白通过Ca2+诱导形成絮凝皮克林颗粒，并且通过戊二醛交联可以进一步提高颗粒的稳定效果。2）利用茶叶渣副产物构建纤维素类皮克林稳定剂。采用物理球磨方式制备茶叶渣纳米纤维素，具有良好的皮克林稳定效果。3）蛋白包覆是改善性质不佳食品颗粒并将其转化为皮克林稳定剂的安全有效途径之一。在pH3.0时，牛血清蛋白（BSA）与纤维素纳米晶（CNCs）可以通过静电作用复合，并在0.5% w/v CNCs和0.01-0.5% w/v BSA范围内二者能够协同稳定皮克林高内相乳液。4）研究了不同的皮克林乳液界面对油脂氧化稳定性的调控作用。大豆蛋白颗粒可以通过疏水作用荷载姜黄素在提高其抗氧化活性的同时保留乳化性，其稳定皮克林乳液的氧化稳定性得到很大的提升；CNCs颗粒通过结合氧化多酚及蛋白从而间接提升了颗粒的抗氧化特性及乳化性，最终提高了乳液的氧化稳定性。5）基于上述研究结果并总结文献报道结果，阐述了皮克林乳液界面对乳液油脂氧化的影响规律并提出参考应对策略。项目研究结果对丰富现有乳液脂质氧化的机理及调控手段，以及拓展食品级皮克林乳液的应用均有重要意义。