蛋清是优质膳食蛋白质的来源,富含卵白蛋白和卵转铁蛋白等功能性蛋白质(薛等人,2021年)。由于其出色的发泡、凝胶化和生物相容性特性(李等人,2024年),它被广泛用于食品工业中,以改善肉类、面团和凝胶基产品的质地和结构。热诱导的蛋清蛋白会形成不可逆的三维凝胶网络(马等人,2021年),赋予产品理想的弹性、水分保持能力和咀嚼性,使其成为功能性凝胶食品的理想基质。然而,消费者对提高营养和感官品质的需求日益增长,传统蛋清凝胶存在局限性,如质地不佳、营养负荷能力低以及生物活性化合物稳定性差。尽管已经探索了多种物理、化学和生物方法来改性EWG(李等人,2024年),但在单一凝胶系统中实现多种营养素的协同递送仍然具有挑战性。
乳液填充凝胶将乳液滴作为填充物嵌入凝胶基质中(Torres等人,2016年)。通过将乳液嵌入预凝胶溶液后再进行凝胶化,这种复合系统能够对固液双相结构进行协同控制,从而精确调节润湿性和质地,同时乳液腔室可作为营养物质的载体(Farjami & Madadlou,2019年)。因此,乳液填充凝胶在共包封亲脂性和亲水性生物活性化合物方面引起了广泛关注。然而,传统的乳液凝胶依赖于小分子表面活性剂,这些表面活性剂容易受到温度和离子强度等环境因素的影响,导致储存过程中不稳定和营养素泄漏。
Pickering乳液通过固体颗粒在油水界面的不可逆吸附而稳定(Chevalier & Bolzinger,2013年),由于形成了刚性的界面膜,因此具有更高的稳定性和抗氧化性。这些乳液具有可控释放、高粘弹性、延展性、孔隙率和界面面积等优点(Ortiz等人,2020年),从而提高了脂溶性化合物的溶解度、稳定性和生物利用度。它们在食品和包封系统中的应用日益增多(刘等人,2025b)。Pickering乳液稳定的蛋清凝胶结合了两种系统的优点,提供了更好的稳定性、多功能性(李等人,2021年)和对生物活性成分的有效保护(郑等人,2023年)。然而,目前大多数研究集中在单相(W/O或O/W)乳液上,这些乳液在多组分共包封和协同释放方面的能力有限。
MOFs是一种新型纳米载体,具有可调的孔隙率、高表面积和优异的热稳定性(Nazir等人,2021年),在气体吸附(Achmann等人,2009年)和药物递送(Khafaga等人,2024年)方面显示出巨大潜力。最近的研究探索了将MOFs用作Pickering稳定剂(Fonseca等人,2025年),利用其微孔结构进行界面稳定和活性化合物的负载。然而,传统MOFs由于固有的毒性和高亲水性,在食品应用中存在局限性(Wisniewska等人,2023年)。最近开发了食品级γ-环糊精(CD)基MOFs(CD-MOFs)。CD分子两侧的-OCCO-基团使其能够与碱金属或碱土金属离子配位,形成扩展的MOF结构。与传统MOFs相比,CD-MOFs在控制释放、吸附和催化方面表现出优异的性能(李等人,2023年)。研究表明,CD-MOFs可以有效地包封脂溶性活性成分,如姜黄素,在模拟消化环境中实现持续释放(陈等人,2021年)。此外,它们具有高的结构对称性、丰富的结合位点和易于功能化的特点,使其在超分子组装中具有很高的吸引力。它们的无毒、可食用、可再生和可生物降解的特性(蔡等人,2025年)使其在营养递送(如氨基酸、维生素)和活性包装(王等人,2025年)方面具有广泛应用前景。
在本研究中,我们开发了一种层状W/O/W双乳液系统:首先使用CD-MOFs作为Pickering乳化剂形成W/O初级乳液,然后将其加入蛋清溶液中。蛋清蛋白的内源乳化性能促进了次级O/W乳液的形成,从而得到了稳定的多层乳液(图1)。我们假设乳液填充策略可以通过乳液填充和润滑作用提高凝胶网络的密度和韧性,从而改善EWG的整体性能。此外,CD-MOFs的多孔结构和W/O/W乳液的分隔液滴共同实现了水溶性和油溶性生物活性化合物的共包封,为多组分营养物质的递送提供了一个新平台。本工作旨在克服单相递送系统的局限性,开发出具有优异感官和营养特性的功能性蛋清凝胶。