[发明专利]一种利用纳米纤维素水凝胶稳定的Pickering乳液

说明书

本发明公开了一种利用纳米纤维素水凝胶稳定的Pickering乳液，属于Pickering乳液技术领域。本发明专利以纤维素纳米晶体为原料，通过添加阳离子诱导纤维素悬浮液形成水凝胶。基于水凝胶的凝胶特性稳定高内相Pickering乳液，且仅仅一步乳化法即可制备出稳定的高内相Pickering乳液。本发明专利的乳液制备简单，原料绿色安全，可广泛应用于食品和化妆品领域。

技术领域

本发明涉及一种利用纳米纤维素水凝胶稳定的Pickering乳液，属于Pickering乳液技术领域。

背景技术

乳液是一种或多种液体以液滴形式分散在另一种与之不相溶的液体中形成的分散体系。高内相乳液(high internal phase emulsion,HIPE)，又被称为超浓乳液，是指分散相体积分数在74％以上的一类乳液。高内相乳液在食品和化妆品中的应用非常广泛，比如经常食用的蛋黄酱、冰淇淋；经常涂膜的乳霜、护手霜等等。由于油相的体积分数较大，传统的HIPEs需要大量的表明活性剂(5～50％)去稳定乳液。表明活性剂的大量使用不仅增加成本，还对健康有着潜在的危害。近年来，利用固体颗粒稳定Pickering乳液受到越来越多的关注，这些固体颗粒不可逆的吸附在油水界面，展现出非常好的乳液稳定能力。

目前，已经有相当多的研究证实了二氧化硅、二氧化钛纳米颗粒等无机粒子可以有效稳定Pickering乳液，但这些无机粒子在生物安全性和环境相容性方面有一定的风险，导致其在食品领域的应用受到限制。因此，开发出食品级固体颗粒稳定剂是重要且具有挑战性的工作。

作为自然界来源最为丰富的生物聚合物，纤维素具有良好的生物相容性，生物降解性，可再生性，低成本等特点，在材料、生物医药和化妆品领域受到广泛关注。纤维素纳米晶体(CNCs)，也被称为纳米晶纤维素或纤维素纳米晶须，是一种从木质纤维素生物质中提取出来的呈现宽棒状或针状的具有高结晶度(CrI)和高纵横比的纳米纤维颗粒。近年来，已有相关研究报道利用CNCs制备出稳定的高内相Pickering乳液。但是，这些文献和专利中形成高内相乳液的前提是需要对CNCs进行适当的疏水改性，或者加入一定量的蛋白质提高疏水性，这些操作不仅繁琐，而且增加了成本。

比如与本发明专利相似的SCI文章[Food Hydrocolloids 75(2018)125-130]，作者采用辛烯基琥珀酸酐(OSA)对CNCs进行疏水改性提高其乳化性质，随后利用改性后的纤维素制备出高内相乳液。但是这个疏水改性过程相对繁琐，需要样品混合、冻干、反应和清洗多个步骤，不仅增加成本，还不利于工业大规模加工。

与本发明专利相似的中国发明专利“一种改性细菌纤维素纳米纤维稳定的高内相Pickering乳液及其制备方法”(CN 111205479 A)，其将细菌纳米纤维素溶液和大豆分离蛋白溶液混合，通过剪切均质和浓缩操作，得到混合胶体溶液，随后将油脂加入到胶体溶液中经过剪切乳化得到高内相乳液。尽管胶体溶液的获得是简单的物理混合过程，但后续的水浴旋蒸过程(在45℃下旋蒸至原来质量的20％)相对于本发明专利是非常耗时的过程。本发明专利的CNCs水凝胶制备时间明显小于胶体溶液的制备时间。并且，该发明专利的胶体溶液中纤维素的用量始终小于大豆蛋白的用量(细菌纤维素纳米纤维:大豆分离蛋白的质量比为(3～10):(22～28))，这可能意味着在稳定高内相乳液中蛋白质起到更加重要的作用。

与本发明专利相似的中国发明专利“一种纤维素纳米晶稳定的高内相皮克林乳液的制备方法”(CN 108530649 A)，以棉花为原料，采用酸水解法制备纤维素纳米晶，将一定浓度的纤维素纳米晶分散相作为水相，将一定量的碱性聚合物溶于有机溶剂作为油相，通过一步剪切法制备出高内相Pickering乳液。该发明专利的高内相乳液制备方法简单，易于操作。但是乳液油相为有机溶剂，且油相中必须加入一定量的碱性聚合物，比如聚N,N-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、聚N,N-甲基丙烯酸二乙氨基乙酯，这完全限制了这种高内相Pickering乳液在食品体系中的应用。

发明内容

【技术问题】