藜麦蛋白纳米粒子组装

体系构建及高内相皮

克林乳液表征

周彦兵，洪宾，张辉

李维维，*张晓雪，张小燕

殷欣，彭涛，张金虎

（甘肃省轻工研究院有限责任公司）

摘要：以藜麦蛋白为原料，调控超声密度制备纳米粒子组装体系，表征其理化及抗氧化特性；以最优纳米粒子为稳定剂，制备高内相皮克林乳液，探究工艺参数与环境因素对乳液性能的影响。结果表明，4%（W/V）藜麦蛋白经超声处理后，纳米粒子粒径随超声密度增大降至181.9 nm，Zeta电位绝对值超30 mV，亚铁离子螯合能力为吐温- 80的6.5倍，兼具弱抗氧化性；制得的乳液最大载油量89%~90%，pH值3~9内贮藏7 d仍稳定，仅pH值为5时有轻微析油，4%蛋白组稳定性更佳。超声改性可构建稳定藜麦蛋白纳米粒子体系，以此制备的高内相皮克林乳液性能优良，在食品脂肪替代、活性物质包埋等领域应用前景广阔。

关键词：藜麦蛋白；纳米粒子；皮克林乳液；高内相乳液；稳定性；抗氧化活性

引用格式：周彦兵，洪宾，张辉，等.藜麦蛋白纳米粒子组装体系构建及高内相皮克林乳液表征[J].农产品加工,2026,(12):15-18.

基金项目：甘肃省科协企业技术创新项目“藜麦活性肽关键技术研究及功能性产品开发”（GXHQY20250325-5）；兰州市科技计划项目“藜麦抗氧化蛋白肽制备及其在维护肠道健康中的作用机制研究”（2025-2-85）；甘肃省科协企业青年科技人才项目“奶酪发酵菌种与工艺协同优化关键技术研究及产品开发”（KPZX-010896）

高内相皮克林乳液是指油相体积分数高于74.05%、由固体颗粒替代传统小分子乳化剂稳定的胶体体系，具有载油量高、稳定性强、绿色安全等优势，在食品脂肪替代、活性成分递送、结构化油脂开发等领域备受关注。目前，食品级皮克林颗粒多来源于淀粉、多糖、植物蛋白等天然原料，其中植物蛋白因营养全面、生物相容性好、界面活性优异，成为制备皮克林颗粒的优选原料。

藜麦作为优质全蛋白谷物，含有人体必需的全部氨基酸，营养价值突出，且蛋白分子兼具亲疏水基团，具备天然界面活性。此外，藜麦因其全面而均衡的营养结构，被誉为“超级谷物”。与传统谷物相比，藜麦在蛋白质含量、矿物质含量及功能活性物质含量方面具有显著优势。甘肃作为国内藜麦核心种植产区之一，凭借高海拔、冷凉干旱的独特气候条件，所产出的藜麦蛋白含量高、品质优良，具备极高的深加工开发潜力，但目前针对甘肃藜麦蛋白的高值化利用研究相对匮乏。未经处理的藜麦蛋白颗粒均匀性差、乳化性能有限，通过物理超声改性可制备纳米级蛋白颗粒，优化其空间结构与表面特性，提升颗粒润湿性与乳化能力。目前，针对藜麦蛋白纳米粒子组装及高内相乳液的系统性研究较少。因此，以甘肃产藜麦蛋白为原料，通过调控超声密度构建稳定藜麦蛋白纳米粒子体系，深入表征其理化与功能特性，并以此为基础制备食品级高内相皮克林乳液，探究其稳定性与应用潜力，以期为甘肃藜麦资源深加工及绿色乳化体系开发提供理论依据与技术支撑。

2.1   材料与试剂

藜麦蛋白，在实验室优化提取法制备所得；鲁花花生油，市售；1,1 -二苯基- 2 -三硝基苯肼（2,2-Diphenyl-1-Picrylhydrazyl，DPPH）、氢氧化钠、乙二胺四乙酸等，均为分析纯；试验用水为超纯水。

2.2   仪器与设备

WFJ-15型藜麦籽粒超微粉碎机、SXSONIC型超声处理装置，江阴市佳科机械制造公司产品；电位分析仪，济南博纳生物公司产品；IKA-T18 型高速均质器，德国艾卡集团产品；BT-801型激光粒度仪、激光共聚焦显微镜，丹东百特仪器有限公司产品；凝胶电泳系统和紫外可见分光光度计，美国伯乐公司产品。

2.3   试验方法

2.3.1   藜麦蛋白的提取

基于文献的碱溶酸沉法提取藜麦蛋白。

2.3.2   藜麦蛋白纳米粒子组装体系制备

将提取的藜麦蛋白分别配制成0.5%，1.0%，2.0%，4.0%（W/V）的水化悬液，用浓度为1 mol/L的NaOH溶液调节pH值至7.4，磁力搅拌2 h后于4 ℃下水化过夜。采用超声功率360 W处理，设置超声密度分别为1.0，2.5，5.0，10.0 kJ/mL，制备不同参数的藜麦蛋白纳米粒子悬液，4 ℃下冷藏，备用。

2.3.3   纳米粒子理化特性表征

采用SDS-PAGE凝胶电泳分析蛋白亚基分布；氨基酸自动分析仪测定氨基酸组成；BT-801型粒度仪检测纳米粒子粒径与Zeta电位；亚铁离子螯合能力、DPPH自由基清除率评价抗氧化活性。

2.3.4   高内相乳液制备与表征

取藜麦蛋白纳米粒子悬液与鲁花花生油按比例混合（油相占比75%~90%），体系总体积15 mL；采用IKA-T18型均质器3档均质2 min，制得新鲜高内相皮克林乳液，避光贮藏待测。

2.3.5   乳液性能表征

观察乳液表观形貌与倒置流动性；光学显微镜、激光共聚焦显微镜观察乳液微观结构；粒度仪检测乳液粒径；设置不同pH值（3，5，7，9，11）、不同贮藏时间（0，5，7 d），评价乳液贮藏稳定性。

2.4   数据处理

采用Graphpad prism 5软件进行数据分析并作图。

3.1   藜麦蛋白纳米粒子组装体系表征

3.1.1   纳米粒子制备与基础特性

藜麦蛋白水化悬液及4%超声纳米粒子体系见图1，藜麦蛋白12% SDS-PAGE 电泳图见图2。

试验设置0.5%~4.0%（W/V）梯度质量分数藜麦蛋白悬液，经水化、超声处理后成功制备纳米级超细颗粒体系。该体系优势显著：营养全面，作为全蛋白含人体全部必需氨基酸；界面活性佳，兼具亲疏水性，吸附与乳化性能突出；分散均匀稳定，优于未处理蛋白颗粒；绿色安全，无需化学改性即可满足皮克林乳液颗粒润湿性要求，适配食品级乳液制备。

由图2可知，藜麦蛋白亚基主要分布于50，35~ 40，30~35，15~25 ku；氨基酸检测表明，必需氨基酸、疏水性氨基酸、精氨酸占比分别为38.21%，37.88%，9.91%，充足的疏水性氨基酸为蛋白界面吸附提供了结构基础。综合稳定性考量，选取4%（W/V）藜麦蛋白纳米粒子开展后续表征试验。

3.1.2   粒径与Zeta电位分析

藜麦蛋白4%纳米粒子体系粒径和电位折线图见图3，藜麦蛋白4%纳米粒子体系粒径和电位见表1。

随着超声密度从1.0 kJ/mL提升至10.0 kJ/mL，纳米粒子粒径由273.0 nm降至181.9 nm，呈显著下降趋势，说明高强度超声可有效破碎蛋白聚集体，减小颗粒粒径；Zeta电位由-32.9 mV降至-41.6 mV，绝对值均大于30 mV，依据胶体稳定性理论，该体系整体稳定性优异，且超声密度越大，体系静电斥力越强，稳定性越高。

3.1.3   抗氧化活性分析

藜麦蛋白4%纳米粒子体系抗氧化性测试见表2。

由表2可知，不同超声密度下，纳米粒子亚铁离子螯合能力（EDTA当量）为22.6~26.7 μmol/g，约为吐温- 80的6.5倍、HPMC的3.0倍，达到大豆蛋白肽的50%；DPPH自由基清除能力（Trolox当量）为0.075~0.083 μmol/g。相较于未超声处理的藜麦蛋白，纳米粒子呈现轻微抗氧化活性，推测是超声处理改变了蛋白空间结构，暴露了更多抗氧化基团，赋予体系一定的自由基清除能力，拓宽了应用场景。

3.2   藜麦蛋白基高内相皮克林乳液表征

3.2.1   乳液表观与微观形貌

高内相皮克林乳液表观及光镜下的形貌见图4，高内相皮克林乳液的激光共聚焦显微镜形貌见图5。

以4%藜麦蛋白纳米粒子为稳定剂，制备高内相皮克林乳液。该乳液在油相占比75%~89%内均匀稳定，最大载油量达89%~90%，超过该区间易发生破乳；乳液呈类固态、不易流动状态，油相比例升高会轻微降低表面均匀性。光镜下乳液液滴密集多层、相互交联；激光共聚焦显微镜下，油相呈红色、蛋白相呈绿色，液滴呈规则圆形，外层被蛋白膜完整包裹，分散均匀性良好。固定蛋白浓度与油相比例，乳液液滴粒径随超声密度增大而减小，稳定性进一步提升。

3.2.2   pH值适应性与贮藏稳定性

在倒置样品瓶中和单独挖出形貌见图6，藜麦蛋白高内相皮克林乳液的贮藏前后粒径变化见表3。

选取超声密度5 kJ/mL，油相比例80%，探究3%，4%蛋白质量分数、不同pH值环境下乳液贮藏稳定性。3%与4%藜麦蛋白纳米粒子在pH值3，5，7，9条件下制备的新鲜乳液，质地细腻、倒置不流动，挖出后可塑性强、无析油现象；贮藏5，7 d后，乳液仍保持稳定状态，且4%蛋白组质地优于3%。

受藜麦蛋白等电点（pH值4.5）影响，pH值5组因静电力减弱，纳米粒子发生轻微聚集，出现少量析油，4%蛋白组析油现象更轻微；pH值11组新鲜乳液流动性强、无法倒置、无可塑性，贮藏一段时间后，油滴间网状结构逐渐形成，体系转为稳定高内相状态，推测是强碱环境下蛋白网络结构延迟组装所致。粒径测试结果与稳定性观察一致：4%蛋白组新鲜乳液粒径更小，贮藏7 d后粒径无显著变化；pH值5组新鲜乳液粒径最大，贮藏后粒径降低，体系逐步稳定。

以甘肃藜麦蛋白为原料，通过超声改性成功构建稳定的纳米粒子组装体系，并制备食品级高内相皮克林乳液：4%（W/V）藜麦蛋白经360 W超声处理后，纳米粒子粒径随超声密度增大显著降低，Zeta电位绝对值均大于30 mV，体系稳定性优异；且该纳米粒子亚铁离子螯合能力突出，兼具轻微抗氧化活性，无需化学改性即可满足皮克林乳液稳定需求；以该纳米粒子为稳定剂制备的高内相皮克林乳液，最大载油量达89%~90%，在pH值3~9内质地均匀、可塑性强，贮藏7 d仍保持稳定，仅pH值5（接近蛋白等电点4.5）出现轻微析油，4%蛋白组乳液稳定性最优；该藜麦蛋白基乳液绿色安全、营养与功能兼具，可应用于食品脂肪替代、活性物质包埋缓释等领域，为甘肃藜麦资源高值化利用及天然植物蛋白乳化体系开发提供了可行技术路径。