Pickering乳液因其可以有效阻碍乳滴聚并而具有长期稳定性,是构筑具有复杂多级结构新材料的理想前躯体,近来受到了越来越多的关注。二氧化硅、粘土颗粒、乳胶粒子和微凝胶等都被广泛应用于制备Pickering乳液。近年来,生物基来源的颗粒乳化剂引起了人们的极大兴趣。相对于合成高分子和无机颗粒乳化剂,这些生物基来源的颗粒乳化剂在食品、生物医药和化妆品等领域具有更广阔的应用前景。在众多的天然来源微纳颗粒中,淀粉基微纳颗粒由于价格低廉、来源广泛、可食用而在食品、化妆品和医药等领域具有重要的潜在用途。本文以淀粉为基质来构筑新型颗粒乳化剂,并对其乳化性能、稳定机理及在油脂氧化稳定性方面的应用进行了系统研究,旨在制备出乳化性能优异的新型可食用颗粒乳化剂。本文主要研究内容如下:(1)通过接触角、zeta电位和表面张力等手段对大米、蜡质玉米、小麦以及马铃薯共四种原淀粉颗粒的表面性质进行研究。然后以液体石蜡为油相、原淀粉颗粒为唯一乳化剂研究其乳化性能。结果表明,大米、蜡质玉米和小麦原淀粉颗粒可以稳定乳液,而马铃薯淀粉颗粒即使在浓度为15 wt%(相对于水相)时也不能稳定乳液。在这四种原淀粉颗粒中,尺寸最小的大米淀粉颗粒具有最好的乳化性能。当大米淀粉颗粒的浓度超过3 wt%(相对于水相)后就可以制备出稳定的Pickering乳液。随淀粉颗粒浓度的增加,乳液粒径变小且稳定性增加,淀粉颗粒在乳滴表面的吸附结构也由单层的“丛”状结构转变为单层的致密结构。水相pH值和离子强度对原淀粉颗粒稳定的Pickering乳液没有明显的影响。当升温到淀粉颗粒的糊化温度以上,乳液并不破乳而是形成“凝胶”状乳液,这可以用于制备新型的淀粉基微胶囊。(2)采用物理方法将可食用的蜂蜡和壳聚糖涂覆在大米淀粉颗粒表面,制备出具有不同表面疏水性的复合颗粒,通过扫描电镜、接触角等手段对产物进行表征并对其乳化性能进行研究。结果表明,蜂蜡和壳聚糖的确涂覆在大米淀粉颗粒表面使其疏水性增加,并且只需要添加极少量就可以使复合颗粒的乳化性能明显提高。蜂蜡/大米淀粉复合颗粒的乳化性能随疏水性的增大而提高;而壳聚糖/大米淀粉复合颗粒的乳化性能在疏水性适当时乳化性能最好,疏水性过高或过低时其乳化性能都有所下降。(3)以蜡质玉米淀粉为原材料,采用硫酸水解法成功制备出淀粉纳米晶(SNC),并对其稳定Pickering乳液的影响因素进行探讨。结果表明,当SNC水分散液浓度由0.05wt%升高到3.0 wt%时,其表面张力由71.7降低到45.8 mN/m。通过离心SNC水分散液,发现其清液并没有乳化性能;此外,将SNC稳定乳液加温至SNC结晶熔化则会破乳完全,这证明降低表面活性且稳定乳液的的确是SNC,而不是其它具有表面活性的小分子物质。随SNC浓度的增加,乳液的粒径减小、稳定性增加。流变学研究表明,在高SNC浓度下,颗粒之间的相互作用是抑制乳液乳析的主要原因。由于SNC表面带有大量负电荷,在低水相pH值或高离子强度下,SNC静电相互作用被抑制,SNC易于聚集,导致乳液的粒径随水相pH值的减小而增大,随离子强度的增加而增大。当水相pH值≤4.4时,不能形成稳定乳液;当氯化钠浓度为500 mmol/L时,乳液的粒径可增大至约1000μm。(4)在低水相pH值下(pH≈2.2),单一的氨基酸和SNC都不能稳定乳液。采用氨基酸和淀粉纳米晶的混合分散液来制备Pickering乳液,对氨基酸种类和乳液稳定性的关系、氨基酸和SNC之间的作用方式进行了探讨。结果表明,疏水性强的缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸可以协同淀粉纳米晶稳定乳液。氨基酸主要通过静电引力、疏水作用和酯化反应附着在SNC表面,因氨基酸碳链之间会形成空间位阻从而使颗粒的聚集程度降低,进而制备出稳定的乳液。随吸附在SNC表面的氨基酸形成空间位阻能力的增加,乳液的稳定性提高,而氨基酸形成空间位阻的能力是由吸附量和侧链性质共同决定的。(5)通过酯化反应将烯基琥珀酸酐接枝到SNC表面,可以降低颗粒在水相中的絮凝程度,旨在制备出可以在低水相pH值或高离子强度下稳定的乳液。通过调节酯化反应的条件制备出不同取代度的辛烯基琥珀酸酐改性淀粉纳米晶(OSA-SNC)和相近取代度的不同酸酐改性淀粉纳米晶,并对其稳定乳液的机理进行了探讨。结果表明,OSA-SNC在水相中的分散性随取代度的增加而提高,取代度为0.019的OSA-SNC在水相中可以稳定分散一个月而不发生絮凝,而取代度为0.006的OSA-SNC在1 h内即可絮凝完全。对于具有不同烷基链长度的酸酐改性的SNC(取代度相近),颗粒在水相中的分散性随酸酐链长的增加而逐渐提高。当OSA-SNC颗粒在水相中分散性较好或呈强絮凝时,乳液的稳定性较差;只有当颗粒在水相中发生微絮凝时才可以得到稳定的Pickering乳液。类似的,不同酸酐改性SNC稳定的乳液也遵循相同的规律。根据此规律,通过调节颗粒在水相中的分散性可以制备出在低水相pH值或高离子强度下稳定的乳液。(6)采用不同取代度的OSA-SNC为乳化剂,橄榄油为油相制备出稳定的Pickering乳液,对分别由Tween-20和OSA-SNC稳定乳液的过氧化值(POV)进行测定,对比探讨了乳化剂浓度、水相pH值对乳液中油脂氧化稳定性的影响。结果表明,OSA-SNC稳定乳液的油脂氧化稳定性显著优于Tween-20稳定的乳液。随着乳化剂浓度的增大,Tween-20稳定乳液的POV升高,而OSA-SNC稳定乳液的POV降低;Tween-20稳定乳液的POV随着水相pH值的增大先降低再升高,而水相p H值对OSA-SNC稳定乳液的影响与OSA-SNC的取代度相关。究其原因,Tween-20稳定乳液的POV与界面总表面积呈正相关;而OSA-SNC稳定乳液的POV是由颗粒在油/水界面上的吸附行为、界面总表面积和体系黏度(或G′)等因素来共同影响的。