添加明胶和麦芽葡萄糖糊可以提高由卵白蛋白-阿拉伯胶聚电解质复合物稳定的金枪鱼油皮克林乳液在喷雾干燥过程中的可扩展性

《Journal of Food Engineering》：Addition of gelatin and maltodextrin increased the scalability of tuna oil Pickering emulsion stabilized by the ovalbumin-gum Arabic polyelectrolyte complex in spray drying

　　

傅瑶瑶|尹新坤|黄国青|肖俊霞

青岛农业大学食品科学与工程学院，中国青岛266109

摘要

在明胶存在下，由卵白蛋白-阿拉伯胶聚电解质复合物稳定的皮克林乳液可以通过喷雾干燥法制备出油微胶囊，但其规模化受到乳液总固体浓度低和微胶囊表面油含量高的限制。为了解决这些问题，研究了明胶和麦芽糊精添加条件对金枪鱼油乳液喷雾干燥的影响。结果表明，添加明胶可以降低乳液粘度，这可能与明胶的网络结构弱化和毛细力减弱有关（通过冷冻扫描电子显微镜观察得出）；在100克、150克和250克的不同添加量中，较低的Bloom值有助于这一效果，而150克的添加量使得最终粉末的表面油含量最低；此外，添加麦芽糊精进一步将表面油含量降低至2.89%，并将乳液的总固体浓度提高至45%。与由卵白蛋白稳定的传统微胶囊相比，优化后的微胶囊具有离散的球形微观结构、减弱了的鱼腥异味、适度的流动性和润湿性，以及更好的热稳定性和光稳定性。因此，通过添加额外的聚电解质和麦芽糊精，可以实现皮克林乳液在喷雾干燥中的规模化。

引言

通过喷雾干燥法生产的成分粉末在食品工业中有广泛的应用。然而，由于乳液制备中可用的表面活性剂种类有限（主要是蛋白质和多糖，如酪蛋白酸盐和改性淀粉），且它们的乳化功能单一，因此喷雾干燥产物在多样性方面存在不足，无法满足食品工业的额外需求，例如抗氧化性和靶向递送能力（Mangope等人，2025年）。

近年来，由固体颗粒而非两亲性表面活性剂稳定的皮克林乳液成为通过喷雾干燥生产新型粉末的有前景的替代方案（Meng等人，2024a）。与传统喷雾干燥原料相比，皮克林乳液在稳定剂类型和功能方面具有明显优势。已有多类食品级纳米颗粒（包括蛋白质、多糖、脂肪（Jiang等人，2020年）和混合颗粒（Xu等人，2024年）被证明能够稳定皮克林乳液，其中一些颗粒还具有抗氧化（Meng等人，2024b）、抗菌（Bao等人，2020年）和靶向递送（Wang等人，2025年）功能，使其在制备具有额外特性的新型粉末方面具有潜力。

几种由食品级颗粒稳定的皮克林乳液，如大豆蛋白/纤维素纳米纤丝（Zhang等人，2022年）、乳清蛋白分离微凝胶（Comunian等人，2020年）和卵白蛋白-阴离子淀粉复合物（Ramzan等人，2025年），已经成功通过喷雾干燥法制备，其中一些产品比传统产品具有明显的优势。例如，由壳聚糖稳定的海藻酸包覆玉米油皮克林乳液显示出了比由阿拉伯胶稳定的传统产品更好的抗氧化稳定性和肠道靶向递送能力（Surjit Singh等人，2021年），这验证了皮克林乳液是喷雾干燥行业的有前途的原料。

蛋白质-多糖聚电解质复合物具有出色的皮克林稳定能力，并且比单一蛋白质和多糖基颗粒具有更多样的功能，而且制备过程较为简单（Ribeiro等人，2021年）。然而，只有少数由这类复合物稳定的乳液经历了喷雾干燥处理。本研究探讨了通过常规工艺对这些复合物稳定的皮克林乳液进行喷雾干燥的可行性，包括通过高速分散制备粗乳液、高压均质化制备细乳液以及喷雾干燥。研究发现，由卵白蛋白（OVA）-阿拉伯胶（GA）复合物稳定的乳液可以成功制备出高油载量的微胶囊；然而，在高压均质化后，当总固体浓度较低（10%）时，乳液粘度会增加（Li、Zhou等人，2022年），这与大多数传统乳液的行为相反（Xiang等人，2024年）。这种现象也在由茶水不溶性蛋白质纳米颗粒稳定的大豆油皮克林乳液（Ren等人，2020年）和由卵白蛋白-壳聚糖复合物稳定的金枪鱼油皮克林乳液（Gu等人，2024年）中观察到。这种特殊性质限制了乳液的总固体浓度，影响了后续喷雾干燥过程的效率。为了解决这个问题，我们的进一步研究表明，在粗乳液中添加明胶可以有效降低最终细乳液的粘度（Li等人，2023年），这意味着通过添加额外的聚电解质可以调节皮克林乳液原料的粘度，为促进其在喷雾干燥中的工业应用提供了可行的解决方案。

Bloom值是决定明胶在食品中应用的重要参数之一（Ahmad等人，2017年），以及它与其他生物大分子的相互作用（Cheng等人，2025年）。此外，麦芽糊精（MD）是喷雾干燥行业中常用的填充剂，可以改善脂质粉末的质量（Xiao等人，2022年）。为了进一步推动OVA-GA聚电解质复合物稳定的皮克林乳液在喷雾干燥中的实际应用，研究了明胶的Bloom值以及添加MD对乳液总固体浓度的影响，以使其达到可规模化水平，并对最终粉末的性能进行了表征和与传统产品进行了比较。我们相信，这项工作可以为蛋白质-多糖聚电解质复合物稳定的皮克林乳液在喷雾干燥中的规模化提供有价值的信息。

章节摘录

材料

纯度大于80%的卵白蛋白（OVA）购自上海Ryan生物工程有限公司（中国上海）。阿拉伯胶（GA）购自中国上海的中国制药化学试剂有限公司。Bloom值为100克、150克和250克的明胶购自中国滨州市晶亨达明胶有限公司。麦芽糊精（MD）购自中国上海的上海Macklin生化有限公司。金枪鱼油由青岛Seawit生命科学有限公司提供。

明胶Bloom值的影响

我们之前的研究表明，在高压均质化之前添加明胶可以有效降低OVA-GA复合物稳定的皮克林乳液的粘度（Li等人，2023年）。在本研究中，进一步优化了明胶的Bloom值的影响。如图1A所示，明胶的存在显著降低了细乳液的粘度，较低的Bloom值更有利于这一效果，即100克和150克的Bloom值。

结论

添加Bloom值适中的明胶可以有效降低由卵白蛋白-阿拉伯胶聚电解质复合物稳定的金枪鱼油皮克林乳液的粘度，同时添加麦芽糊精可以将总固体浓度提高至45%，并将最终微胶囊的表面油含量降低至2.87%。优化后的微胶囊具有明显的球形微观结构、适度的流动性和润湿性，以及更好的稳定性。

作者贡献声明

傅瑶瑶：撰写——原始草稿、方法学设计、实验研究、数据分析。尹新坤：撰写——审稿与编辑、数据分析。黄国青：撰写——审稿与编辑。肖俊霞：撰写——审稿与编辑、资金获取

Li等人，2022a；Li等人，2022b；Wang等人，2025。

作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。

数据可用性

数据可应要求提供。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

我们非常感谢中国国家自然科学基金（项目编号32272272）的财政支持。