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Pickering乳液是最近新兴的由固体颗粒作为乳化剂吸附并包裹于乳液界面上的新型乳液。它与常规的小分子乳化剂相比具有净能量大、不易在界面发生解吸、乳液稳定性好等多种优点。蛋白质作为重要的Pickering乳液乳化剂由于其高分子且易于在界面展开重排的特性得到了广泛的应用。然而,蛋白质颗粒大小与结构形态的不同,对Pickering乳液稳定性的影响规律还缺乏明确的认知。近年来纳米纤维聚合物作为蛋白质独特的组装结构也被用于Pickering乳液的研究,与常规蛋白质聚合颗粒相比,稳定乳液的能力各有利弊。因此,本课题为了克服不同种类蛋白质结构形态与组成差异的影响,以相同组成的乳清分离蛋白为原料,系统分析不同颗粒尺寸以及不同组装结构的乳清蛋白Pickering乳液稳定性的差异,阐明颗粒大小和组装方式带来的结构变化对界面吸附性能以及乳液稳定性的影响,通过循环诱导方式对纳米纤维的结构缺陷进行改善,结合飞行时间质谱、原子力显微镜、X-射线衍射以及液-质分析等手段研究纤维循环周期排布变化、晶体松散程度以及所释放出疏水肽段序列的差异,从分子层面探讨乳清蛋白组装结构-界面特性-乳液稳定性与控释性之间的内在关系,为实现蛋白质组装的动态控制和Pickering乳液功能协同提供理论依据。具体研究结果如下:(1)不同大小乳清蛋白颗粒对Pickering乳液稳定性的影响:乳清蛋白颗粒尺寸不同形成的Pickering乳液的稳定性也不同,过大或过小的蛋白颗粒都会导致其Pickering乳液稳定性的降低。乳清蛋白小颗粒(S)的颗粒大小具有最好的乳化稳定性,与大颗粒乳清蛋白(L)相比,提高了62.71%,与小颗粒乳清蛋白2(SSS)相比,提高了29.16%。Pickering乳液稳定性的不同来源于界面吸附性质和蛋白结构差异的影响。乳清蛋白颗粒大小会影响界面吸附量和分子结构特性,小颗粒乳清蛋白(S)具有较好的分子柔性,同时,具有最好的界面吸附能力、和降低界面张力的能力,界面吸附量相比大颗粒乳清蛋白(L)提高47.05%,相比小颗粒乳清蛋白2(SSS)提高35.29%。因此,对于乳清蛋白而言,颗粒尺寸的改变会带来蛋白质结构的变化,影响界面吸附性质,乳清蛋白颗粒大小范围在20-50 nm左右形成Pickering乳液的稳定性相对最好。(2)不同乳清蛋白组装结构对Pickering乳液稳定性的影响:小颗粒(S)是乳清蛋白的常规存在结构,而纳米纤维聚合物是乳清蛋白通过β-折叠堆叠而成的独特结构,相同蛋白质组成的不同结构形态Pickering乳液稳定性不同。乳清蛋白纳米纤维聚合物Pickering乳液具有低油分数下不稳定,高油分数下稳定的特点,随着油分数的提升,Pickering乳液稳定性增强,70%油分数比25%油分数的Pickering乳液稳定性提升156.81%。纳米纤维聚合物分子结构特性具有一定优势,其表面疏水性比小颗粒乳清蛋白(S)高73.26%;Zeta电位高58.95%。疏水性的增加增大了乳清蛋白的界面吸附量,也使油滴间蛋白更容易发生相互作用,高油分数下通过交联作用稳定乳液。同时,较高的电荷斥力导致了油滴间排列更有序,也有利于Pickering乳液的稳定,然而,纳米纤维聚合物分子结构也存在缺陷,其分子柔性差,仅是小颗粒乳清蛋白(S)分子柔性的50.67%。这是由于纳米纤维聚合物拥有更加紧密的晶体结构,较高的刚性不利于其在界面展开形成膜结构,虽然25%油分数下单位界面吸附量提高288.89%,絮凝指数低35.57%,但是,纳米纤维聚合物的这种刚性结构特性在低油分数条件下不能很好的稳定Pickering乳液。(3)循环诱导方式对乳清蛋白纳米纤维聚合物Pickering乳液稳定性的影响:制约乳清蛋白纳米纤维聚合物Pickering乳液稳定性的主要因素是纤维刚性过强。同为纳米纤维聚合物形成方式不同也会带来结构差异,本研究通过循环诱导方式改善了乳清蛋白纳米纤维聚合物的分子柔性并进一步提升了表面疏水性能,随着循环诱导次数的增加改善能力增强,相比自发组装方式,6次诱导形成的乳清蛋白纳米纤维聚合物柔性提高33.33%,疏水性增加20.06%。这导致了界面吸附特性的进一步提升。相比于自发组装方式,6次诱导乳液絮凝指数降低83.25%;低油分数下,6次诱导吸附量增高245.93%。最终导致了其Pickering乳液稳定性得到提升,低油分数下6次诱导所形成纳米纤维聚合物的Pickering乳液稳定性分别比小颗粒乳清蛋白(S)提高了6.15%,比自发组装方式提高了9.79%。(4)循环诱导方式对乳清蛋白纳米纤维聚合物分子柔性改善的结构变化:分子柔性改善来自于纤维结构两个方面的改变,一方面是来自于晶体结构的层间距离增大、纤维的周期性变长以及直径变粗。从AFM和X-衍射结果可以看出自发组装方式的周期结构紧密,随着诱导次数的增加纤维周期结构和直径变大,晶体结构更加松散,与自发组装方式相比,6次诱导纤维周期长度从30-40 nm增加到50-70 nm、纤维直径从2.0-2.5 nm增加到3.5-4.0 nm;晶体片层距离从10.01(?)增加到10.69(?)。另一个方面来自于β-折叠区域肽段的释放,增加了它的分子柔性,改变了纤维β-链间堆叠形成的致密结构。循环诱导与自发组装方式相比释放了更多肽段,这23个肽段很大一部分来自于纤维核心结构——β-折叠结构的位置,导致纤维结构变得松散,柔性得到改善,同时也导致了存在于晶体结构的疏水肽段释放出来,增加了表面疏水性。(5)不同组装结构的乳清蛋白对Pickering乳液活性保护的影响:3种不同组装结构的乳清蛋白其Pickering乳液对活性物质的保护能力和控释能力也存在不同。对于包埋稳定性,6次循环诱导获得的纳米纤维结构其Pickering乳液包埋率最高,初始包埋率可达到98%,30天最终包埋率可达到81.20%,分别比小颗粒乳清蛋白(S)提高7.73%,比自发组装形成的纳米纤维聚合物提高6.02%。对于控释稳定性,6次诱导形成的乳清蛋白纳米纤维聚合物控释能力最好,抗胃酸和酶解能力较高,小颗粒乳清蛋白(S)包埋稳定性相对较差;从体外试验肠道释放率上看,6次诱导获得的乳清蛋白纳米纤维聚合物Pickering乳液3 h释放率为26.14%,相比小颗粒乳清蛋白(S)和自发组装形成的纳米纤维聚合物释放缓慢,释放率分别减少32.22%,20.43%。因此,对于一些脂溶性药物或活性物质的运载,6次诱导形成的乳清蛋白纳米纤维聚合物可能比常规结构的乳清蛋白更有优势。