《Polysaccharides》：Fabrication of Microcapsule Powders from Red Palm Oil-Loaded Pickering Emulsions Stabilized by Native and Modified Starches
Abdul Mateen,
Muhammad Waqar,
Khalil Ahmad,
Muhammad Arslan,
Manat Chaijan,
Prawit Rodjan,
Chantira Wongnen,
Ling-Zhi Cheong and
Worawan Panpipat
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为稳定富含生物活性物质但易氧化降解的红棕油，研究人员利用木薯和大米淀粉（天然及改性）制备了无表面活性剂的Pickering乳液微胶囊粉末。该研究揭示了淀粉种类与改性对乳液包封效率、粉末物理性质、活性成分保留（如类胡萝卜素、α-生育酚）及贮藏期间脂质氧化稳定性的关键影响，为清洁标签功能性脂质递送系统开发提供了新策略。
红棕油（Red Palm Oil, RPO）是一种天然宝库，富含类胡萝卜素、生育酚和生育三烯酚等多种生物活性物质，在食品、饲料乃至保健品领域都具有重要应用价值。然而，这些珍贵的成分就像怕见光的“娇贵公主”，在加工、储存过程中极易受到氧化、光和热的破坏，导致其功能大打折扣，这也成为限制红棕油广泛应用的一大瓶颈。传统的解决方案往往依赖添加合成的乳化剂或稳定剂，但这又带来了清洁标签、成本和法规等方面的顾虑。那么，有没有一种方法，既能牢牢“锁住”这些活性成分，又能满足现代消费者对“清洁标签”的追求呢？研究人员将目光投向了由食品级固体颗粒稳定的Pickering乳液，以及一种古老而丰富的天然多糖——淀粉。
淀粉来源广泛、成本低廉且生物相容性好，是理想的Pickering稳定剂候选者。但不同来源（如木薯与大米）以及是否经过改性，其稳定效果可能天差地别。更重要的是，乳液本身含水量高，储存和运输不便。于是，一项旨在解决上述问题的研究应运而生：研究人员试图利用天然和改性的木薯、大米淀粉，构建一种完全无需额外乳化剂的Pickering乳液，并将其通过冷冻干燥转化为易于储存的微胶囊粉末，以期最大化地保护和递送红棕油中的生物活性物质。这项系统的研究最终发表在期刊《Polysaccharides》上。
为开展此项研究，作者团队采用了几个关键的技术路径。首先，他们以特定的油-淀粉比例制备了四种淀粉（天然木薯NT、改性木薯MT、天然大米NR、改性大米MR）稳定的水包油Pickering乳液，并通过冷冻干燥将其转化为微胶囊粉末。在表征方面，研究采用了高效液相色谱（HPLC）和分光光度法评估了包封效率（Encapsulation Efficiency, EE）及关键生物活性成分（总类胡萝卜素TCC、α-生育酚、总酚含量TPC）的含量。利用差示扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry, DSC）和傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR）分析了粉末的热稳定性和化学结构。通过扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy, SEM）观察了微胶囊的形貌。最后，在室温下进行了为期3周的贮藏实验，系统监测了粉末的色度、水分活度（aw）、粒径、Zeta电位、抗氧化活性（DPPH•和ABTS•+清除能力）以及脂质氧化指标（过氧化值PV、共轭二烯CD、硫代巴比妥酸反应物TBARS）。
研究结果揭示了淀粉类型与改性对微胶囊性能的深刻影响：
3.1. 包封效率
在所有样品中，改性大米淀粉（MRPE）制备的微胶囊显示出最高的包封效率（27.41%），而天然大米淀粉（NRPE）最低（17.54%）。改性木薯淀粉（MTPE）的包封效率（24.82%）也显著高于其天然对应物。这表明淀粉的化学改性（本研究中使用的是交联类型）能有效提升其稳定油滴和形成保护屏障的能力。
3.2. 粉末流动特性
通过分析堆积密度、振实密度、豪斯纳比和卡尔指数，评估了粉末的流动性。研究发现，MTPE样品具有最佳的流动性能（豪斯纳比最低，为1.35），而NTPE的流动性最差。这归因于木薯淀粉颗粒相对较大，颗粒间摩擦较小。
3.3. 热性能
DSC分析显示，所有样品均显示出与淀粉糊化或熔融相关的吸热峰。大米基淀粉样品（NRPE和MRPE）显示出比木薯基样品更高的峰温和熔融焓，表明其与红棕油形成了更强的相互作用（如直链淀粉-脂质复合物），热稳定性更高。
3.4. FTIR光谱
FTIR光谱证实了淀粉和油脂特征官能团的存在。与原始红棕油相比，微胶囊粉末在酯羰基伸缩振动区（~1735-1750 cm-1）的峰强度降低，表明表面油减少，成功实现了红棕油的物理包埋，且未形成新的共价键。
3.5. 形态特征
SEM图像显示，所有微胶囊均成功包埋了油滴，但表面可见油迹，表明冷冻干燥过程中存在部分油分迁移。MRPE微胶囊结构更为致密，表面空隙更小。
3.6. 贮藏期间理化性质变化
在为期3周的室温贮藏研究中，所有样品的颜色、水分活度（aw）均有所变化。MTPE在整个贮藏期内保持了最低的水分活度。颗粒粒径和Zeta电位在贮藏期间发生波动，其中Zeta电位甚至在后期由负值反转为正值，表明体系静电稳定性发生变化。
3.7. 贮藏期间生物活性物质稳定性
总酚含量（TPC）、总类胡萝卜素含量（TCC）和α-生育酚含量在整个贮藏期内均呈下降趋势。其中，MTPE样品在各项指标上均表现出最高的保留率，说明改性木薯淀粉对活性成分的保护效果最佳。
3.8. 贮藏期间自由基清除活性稳定性
DPPH•和ABTS•+自由基清除活性也随贮藏时间延长而下降。MTPE样品始终保持着最高的自由基清除能力，这与其中较高的活性成分保留率相一致。
3.9. 贮藏期间脂质稳定性
衡量脂质水解的酸价（AV）和游离脂肪酸（FFA），以及衡量脂质氧化的过氧化值（PV）、共轭二烯（CD）和TBARS值，在贮藏期间均呈上升趋势。在所有样品中，MTPE consistently表现出最低的氧化和水解指标，而NRPE则通常最高。这强有力地证明了改性木薯淀粉基微胶囊在抑制脂质劣变方面的卓越性能。
结论与讨论部分对全文发现进行了凝练。本研究成功开发了基于天然与改性淀粉（木薯和大米）稳定的红棕油Pickering乳液微胶囊粉末。尽管改性大米淀粉（MRPE）取得了最高的包封效率，但综合评价贮藏稳定性后发现，改性木薯淀粉（MTPE） 才是综合性能最优的候选者。其在室温贮藏期间表现出最低的水分活度、最轻微的脂质氧化（PV、CD、TBARS值最低）和最高的关键生物活性物质（类胡萝卜素、α-生育酚、总酚）保留率，同时具备最优的DPPH•和ABTS•+自由基清除活性。这些结果突显了淀粉来源及其化学改性在调控Pickering乳液及其干燥粉末功能特性中的决定性作用。
本研究的重要意义在于，它证实了不使用任何额外合成乳化剂，仅通过选择合适的淀粉并进行改性，即可构建出高效的清洁标签递送系统，用于保护红棕油中易降解的生物活性化合物。这为功能性食品、营养保健品和饲料添加剂领域开发新型、稳定、健康的脂质配料提供了有前景的策略。然而，研究也指出了当前体系的包封效率仍有提升空间，且为期3周的贮藏实验属于短期评估。未来研究可聚焦于通过优化淀粉颗粒尺寸、油-淀粉比例等参数来提高包封率，并开展更长期的贮藏或加速试验以准确预测货架期，同时将这些微胶囊粉末整合到真实食品基质中验证其实际应用效能。
