1. 研究目的与意义
与小分子表面活性剂和以天然大分子稳定的传统乳液相比，Pickering乳液中起到乳化作用的固体颗粒在水-油界面上的吸附过程不可逆，因为颗粒不仅降低了体系的总自由能，也为液滴之间的接触提供了空间上的物理屏障，赋予了Pickering乳液更强的稳定性[1]。 Pickering乳液具有乳化剂用量少、环境友好、稳定性高等优势，在化妆、医药、化工等领域已广泛应用。目前可以稳定 Pickering 乳液的颗粒多为 SiO2 、TiO 2 等在内的无机材料颗粒，这些非食品级纳米颗粒表现出的生物相容性差、生物可降解性低等问题限制了 Pickering 乳液在食品工业中的应用。乳液对食品工业的发展至关重要，例如蛋白饮料、冰激凌、蛋黄酱等都是食品消费中常见的乳液体系。乳液不仅赋予产品独特的感官品质，而且在营养传递方面也有着重要的价值。乳化剂的添加是乳液制备的必要条件，随着消费者环保意识和食品安全意识的提高，以多糖、蛋白等天然分子制备的刚性和柔性颗粒乳化剂是近年来研究开发的主要趋势。
壳聚糖（CS）是自然界中储量第二的天然多糖, 其纳米颗粒作为水包油型乳化体系乳化剂是近年来研究开发的热点之一。然而，壳聚糖纳米颗粒的强亲水性（较差的润湿性）及对酸碱度和温度敏感性使其单独作为 Pickering 乳化剂时在低 pH 和高温下表现出较差的稳定性和乳化能力。为提高壳聚糖纳米颗粒表面润湿性和环境中的稳定性，与天然阴离子高分子复合是一种简单而又高效的方法。阿拉伯胶(GA)是一种天然的阴离子植物胶，其结构中含有蛋白和鼠李糖，是良好的水包油型乳化体系的稳定剂，并且在较宽的酸碱环境下、高离子强度和高温环境下表现出良好的稳定性而广泛用于食品工业[2]-[5]。近来研究表明壳聚糖中的氨基基团可与阿拉伯胶分子上的羧基发生静电相互作用形成微纳米复合体，酸碱度、离子强度、混合比等因素可以改变壳聚糖/阿拉伯胶复合体的粒径、表面电荷和晶体结构。[6]聚电解质复合体的粒径、表面电荷等结构的不同决定了Pickering 乳液稳定性的差异。目前关于壳聚糖/阿拉伯胶纳米复合物结构的认识还不充分，其与 Pickering 乳液稳定性的构效关系也尚不清楚。 因此，深化壳聚糖 /阿拉伯胶纳米复合物多层次结构及其与 Pickering 乳液稳定性能相关性的认识，对进一步阐明聚电解质颗粒稳定 Pickering 乳液的机理有重要的科学意义，同时对多糖基 Pickering乳化剂的开发和多糖的高值化利用具有重要的现实意义。
2. 研究内容和预期目标
2.1研究内容
（1）壳聚糖/阿拉伯胶纳米复合体的构建及多层级结构研究
(2)壳聚糖/阿拉伯胶纳米复合体的稳定性研究
3. 国内外研究现状
近年来，伴随越来越多以各类蛋白质、多糖等为原料的食品级胶体颗粒稳定的 Pickering 乳液的出现，以及这种食品级 Pickering 乳液在食品加工中的不断深入应用，食品级 Pickering 乳液的研发已经成为近年来的研究热点[7]。Pickering 乳液在加工或储藏过程中仍可能会出现絮凝、聚集、沉淀、分层、奥氏熟化等失稳现象，这会严重影响 Pickering 乳液的货架期。 [8]-[ 9] 自 Ramsden和 Pickering 等[10]-[11] 发现无机粒子可以在油水界面形成稳定乳液以来，人们不断探索 Pickering 乳液稳定机理。现有研究指出连续相中颗粒吸附到界面上形成高强度的空间阻隔作用从而保护油滴不发生凝聚，起到乳液稳定作用。因此，界面层性能对于乳液稳定性至关重要。其中，界面层结构包括界面覆盖率、吸附层厚度、纳米颗粒排布方式及界面层在剪切作用下的稳定性是影响乳液稳定性的重要因素。而终其原因取决于纳米颗粒-油相、纳米颗粒-水相及纳米颗粒-纳米颗粒之间的相互作用关系，特别是纳米颗粒结构的贡献。目前存在两种粒子，即刚性颗粒和柔性的颗粒（凝胶），稳定 Pickering 乳液，这两种颗粒稳定 Pickering乳液机理不完全相同。对于刚性颗粒乳化剂，刚性颗粒的粒径、形貌、表面的粗糙度、结晶度等结构参数是影响 Pickering 乳液稳定性的主要原因，这些参数会影响颗粒的疏水程度、润湿性及吸附性。 对于柔性凝胶[12]—[14]，由于物理交联的凝胶是由可逆的非共价键连接的，其尺度能根据外界环境如温度、pH 值、溶剂、外加应力、电磁场等刺激，凝胶内部发生溶剂的挤出或溶胀导致凝胶体积发生膨胀或收缩，并引起如孔隙度、流变性、表面电荷密度和凝胶稳定性等许多物理化学性质变化。当它吸附在界面时会引起较大形变，凝胶外壳和内核的性质都会影响其乳化性能。上述这些成果促进了 Pickering 乳液稳定性机理的发展。然而，现有研究更集中通过考察颗粒乳化剂对 Pickering 乳液粒径和电位的影响评估 Pickering 乳液稳定性，关于颗粒乳化剂如何影响界面结构进而影响Pickering 乳液稳定性的认识还不够深入。为进一步阐明 Pickering 乳液稳定机理，深入研究纳米颗粒多层次结构对于其在油水界面处的吸附和流变性能的影响规律和机制是有必要的。
4. 计划与进度安排
（1）壳聚糖/ 阿拉伯胶多层级结构纳米复合体的构建、结构及基本性质
壳聚糖/阿拉伯胶多层级结构纳米复合体（凝胶颗粒和固体颗粒）构建将壳聚糖和阿拉伯胶分别分散于溶剂中，然后通过调节内因（壳聚糖分子量和脱乙酰度）和外因（混合顺序、混合参数、共混比例、pH、离子强度）的方式构建不同粒径、形貌、粗糙度、孔径、固态和胶态分形结构、结晶结构的刚性壳聚糖/阿拉伯胶固体颗粒和柔性壳聚糖/阿拉伯胶凝胶颗粒。将制得的样品进行
冷冻干燥（干态）进行结构和基本性质测试，或根据实验内容直接对其分散溶液进行测试。
5. 参考文献
[1]焦博, 石爱民, 刘红芝, 等. 基于食品级固体颗粒稳定的Pickering乳液研究进展[J]. 食品科学,2018, 39(5): 296-303
[2]Dai, L.;Sun, C.; Wei, Y.; Mao, L.; Gao, Y., Characterization of Pickering Emulsion GelsStabilized by Zein/Gum Arabic Complex Colloidal Nanoparticles. FoodHydrocolloids 2018, 74,239-248.
[3]Bai, L.;Huan, S.; Li, Z.; McClements, D. J., Comparison of Emulsifying Properties of Food-GradePolysaccharides in Oil-in-Water Emulsions: Gum Arabic, Beet Pectin, and Corn FiberGum Food Hydrocolloids 2017, 66, 144-153.
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