1.3.4果膠聚集體尺寸測(cè)定

將不同分子質(zhì)量和酯化度的果膠儲(chǔ)備液稀釋至1 mg/mL（高于臨界聚集質(zhì)量濃度），在4℃條件下穩(wěn)定過(guò)夜。采用納米粒度電位儀測(cè)定果膠聚集體的流體力學(xué)直徑。檢測(cè)溫度保持在25℃，散射角設(shè)置為173°。

1.3.5界面張力測(cè)試

采用Kibron界面張力儀檢測(cè)不同果膠樣品在油-水界面吸附過(guò)程中的動(dòng)態(tài)界面張力。測(cè)試時(shí)，首先對(duì)儀器進(jìn)行預(yù)熱與校準(zhǔn)，并確保所使用的鉑金du Nouy環(huán)或Wilhelmy板經(jīng)過(guò)徹底清潔。隨后，將約15毫升的玉米油注入潔凈的專(zhuān)用玻璃樣品皿中，并將其平穩(wěn)置于儀器樣品臺(tái)上。通過(guò)軟件控制，使鉑金探針精確定位于油-空氣界面以建立穩(wěn)定的初始基線。

完成準(zhǔn)備工作后，使用移液器將一定體積（如1.0毫升）的果膠溶液（濃度為10毫克/毫升）沿樣品皿壁緩慢注入油相底部，由于密度差異，果膠溶液會(huì)在下層形成一個(gè)清晰的、平坦的油-水界面。立即在儀器軟件中啟動(dòng)動(dòng)態(tài)時(shí)間測(cè)量模式，系統(tǒng)將開(kāi)始自動(dòng)、連續(xù)地記錄界面張力隨時(shí)間的變化。該測(cè)量過(guò)程持續(xù)進(jìn)行40分鐘，軟件會(huì)以設(shè)定的高頻率（如每秒一次）采集并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，界面張力的變化反映了果膠分子從水相體相擴(kuò)散至油-水界面并發(fā)生吸附、重排的動(dòng)態(tài)過(guò)程。

1.3.6乳液制備

將不同果膠溶解于去離子水中，并在室溫下攪拌過(guò)夜，配制成質(zhì)量濃度為10 mg/mL的果膠溶液。取5 mL玉米油與95 mL果膠溶液混合，使用高速剪切機(jī)以10 000 r/min的轉(zhuǎn)速剪切3 min，制備粗乳液。隨后，將粗乳液通過(guò)高壓均質(zhì)機(jī)在60 MPa壓力下均質(zhì)3次，得到果膠乳液。

1.3.7乳液粒徑表征

采用納米粒度電位儀測(cè)試不同果膠乳液的平均粒徑。為避免多重散射效應(yīng)的影響，將果膠乳液用去離子水稀釋500倍后，取1 mL稀釋液進(jìn)行粒徑檢測(cè)。測(cè)試條件：溫度25℃、散射角173°。

1.3.8乳液穩(wěn)定性測(cè)定

將新鮮制備的果膠乳液于4℃條件下貯藏。貯藏7 d后對(duì)乳液的粒徑進(jìn)行表征，根據(jù)粒徑變化評(píng)估乳液的穩(wěn)定性。

1.3.9單位面積界面吸附量測(cè)定

參考Yang Yaqin等的方法并略作修改。根據(jù)乳液離心后未在界面吸附的果膠量，計(jì)算果膠在界面的單位面積吸附量。由于乳液樣品黏度較大，為確保界面吸附果膠與水相果膠的徹底分離，將新鮮制備的乳液先用去離子水稀釋100倍后，再在10 000 r/min的轉(zhuǎn)速下離心30 min。下層清液中的果膠質(zhì)量濃度測(cè)定參考Ma Xuemei等的方法并略作修改。取離心后的下層清液3 mL，加入0.6 mL咔唑-乙醇溶液、6 mL濃硫酸，混勻后置于沸水浴中加熱10 min，冷卻至室溫，置于暗處?kù)o置30 min，使用酶標(biāo)儀在530 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算下層清液中果膠的濃度。果膠在乳滴界面的單位面積吸附量按式（2）計(jì)算：

式中：w為單位面積界面吸附量/（ng/cm2）；m為果膠質(zhì)量/mg；ρ為下層清液中果膠質(zhì)量濃度/（mg/mL）；V1為下層清液體積/mL；V2為乳液體積/mL；N為稀釋倍數(shù)；S為每毫升乳液中乳滴的總表面積/cm2，可由油相體積與乳滴粒徑計(jì)算獲得。

1.3.10界面吸附層厚度測(cè)定

參考Siew等的方法并略作修改。利用前期制得的聚苯乙烯微球（平均粒徑167 nm），將不同結(jié)構(gòu)的果膠溶液（10 mg/mL）與聚苯乙烯微球分散液等體積混合，攪拌過(guò)夜。用納米粒度電位儀測(cè)定微球的粒徑，根據(jù)果膠吸附前后微球的粒徑變化，分析果膠在界面的吸附層厚度。

1.4數(shù)據(jù)處理

所有實(shí)驗(yàn)均進(jìn)行3次平行，結(jié)果表示為。運(yùn)用SPSS 20軟件進(jìn)行顯著性分析（P＜0.05表示差異顯著），使用OriginPro 2024軟件作圖。

2結(jié)果與分析

2.1不同果膠的酯化度、分子質(zhì)量分析

為探究酯化度、分子質(zhì)量對(duì)果膠乳化性能的影響及其機(jī)制，本研究采用堿脫酯、酸水解法制備不同酯化度與分子質(zhì)量的果膠。圖1顯示，脫酯時(shí)間為0、10、20、30 min時(shí)所獲得的果膠酯化度分別為73%、65%、51%、35%；水解時(shí)間為0、1、2、4 h時(shí)所獲得的果膠分子質(zhì)量分別為1.30×105、0.84×105、0.72×105 Da和0.55×105 Da。由于官能團(tuán)（如甲基、羧基）與分子結(jié)構(gòu)等的差異，不同果膠在溶液中可表現(xiàn)出不同的分子間作用力（如疏水相互作用、靜電斥力），進(jìn)而形成不同結(jié)構(gòu)的聚集體，可能對(duì)其乳化性能造成顯著影響。

圖1不同脫酯時(shí)間果膠的酯化度（A）和不同水解時(shí)間果膠的分子質(zhì)量（B）

2.2酯化度對(duì)果膠聚集行為和聚集體結(jié)構(gòu)的影響

本研究采用熒光探針?lè)?，通過(guò)測(cè)定芘在果膠溶液中I373 nm/I383 nm隨果膠質(zhì)量濃度的變化，分析不同酯化度果膠在溶液中的聚集行為。如圖2A所示，在低質(zhì)量濃度果膠溶液（0.005～0.100 mg/mL）中，芘的I373 nm/I383 nm（1.41～1.43）與芘在水溶液中的I373 nm/I383 nm（1.44）接近，且基本保持不變，表明果膠分子以單分子形式良好分散，未形成疏水結(jié)構(gòu)。當(dāng)果膠質(zhì)量濃度超過(guò)0.100 mg/mL后，I373 nm/I383 nm隨果膠質(zhì)量濃度增加顯著下降，意味著果膠分子組裝形成了具有內(nèi)部疏水微區(qū)的果膠聚集體。

圖2酯化度對(duì)果膠聚集行為和聚集體結(jié)構(gòu)的影響

酯化度為35%、51%、65%、73%的果膠臨界聚集質(zhì)量濃度分別為0.87、0.56、0.50 mg/mL和0.36 mg/mL；此外，在高于果膠臨界聚集濃度的條件下，芘在不同酯化度果膠溶液中的I373 nm/I383 nm展現(xiàn)出顯著差異，依次為酯化度35%組＞酯化度51%組＞酯化度65%組＞酯化度73%組。這些結(jié)果表明，酯化度高的果膠更易聚集，具有更低的臨界聚集濃度，且形成的聚集體內(nèi)部疏水性更強(qiáng)。這一現(xiàn)象可歸因于高酯化度果膠分子鏈上具有更多的甲基和更少的羧基，導(dǎo)致分子間疏水作用力增強(qiáng)，靜電作用力減弱，從而促進(jìn)了果膠分子在溶液中的聚集，并形成內(nèi)部更加疏水的聚集體。

如圖2B所示，芘在高酯化度果膠溶液中表現(xiàn)出更高的IE/IM。這可能是因?yàn)楦啧セ裙z形成的聚集體內(nèi)部具有更多且極性更低的疏水微區(qū)，促進(jìn)了芘分子在疏水微區(qū)中的溶解和分布，進(jìn)而增加了芘二聚體的形成，最終導(dǎo)致IE/IM升高。這一結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了高酯化度果膠形成的聚集體更疏水的結(jié)論。

采用動(dòng)態(tài)光散射分析了不同酯化度果膠在相同質(zhì)量濃度（2 mg/mL）下形成的聚集體尺寸。如圖2C所示，隨著果膠酯化度的增加，聚集體尺寸呈現(xiàn)規(guī)律性減小的趨勢(shì)，其直徑分別為1 950（酯化度35%）、1 805（酯化度51%）、1 690 nm（酯化度65%）和1 443 nm（酯化度73%）。聚集體尺寸隨果膠酯化度呈現(xiàn)規(guī)律性變化與果膠分子間靜電斥力有關(guān)。隨著酯化度的增加，果膠分子鏈上的羧基含量降低，導(dǎo)致分子間的靜電斥力減弱，使得聚集體內(nèi)果膠分子的排布更為緊湊，最終導(dǎo)致聚集體尺寸減小。結(jié)合熒光探針?lè)ǖ慕Y(jié)果，可以得出結(jié)論：酯化度更高的果膠更易發(fā)生聚集，形成尺寸更小、結(jié)構(gòu)更緊湊的聚集體，且其聚集體內(nèi)部的疏水微區(qū)體積更大、極性更低。

2.3分子質(zhì)量對(duì)果膠聚集行為和聚集體結(jié)構(gòu)的影響

為研究分子質(zhì)量對(duì)果膠聚集行為的影響，本實(shí)驗(yàn)分析了芘在不同分子質(zhì)量果膠溶液中的I373 nm/I383 nm。如圖3A所示，在4種不同分子質(zhì)量的果膠溶液中，芘的I373 nm/I383 nm均在果膠質(zhì)量濃度達(dá)到特定值后開(kāi)始降低，表明這些果膠均可在溶液中組裝形成包含疏水微區(qū)的聚集體。分子質(zhì)量為0.55×105、0.72×105、0.84×105 Da和1.30×105 Da果膠的臨界聚集質(zhì)量濃度分別為0.52、0.50、0.45 mg/mL和0.36 mg/mL。此外，在高于臨界聚集濃度的條件下，高分子質(zhì)量果膠呈現(xiàn)出更低的I373 nm/I383 nm。這些結(jié)果表明高分子質(zhì)量果膠更易發(fā)生聚集，且形成的聚集體內(nèi)部疏水微區(qū)的極性更低。

圖3分子質(zhì)量對(duì)果膠聚集行為和聚集體結(jié)構(gòu)的影響

果膠分子主鏈可簡(jiǎn)化視為由富含甲酯基的疏水鏈段以及富含羧基的親水鏈段構(gòu)成。當(dāng)果膠質(zhì)量濃度超過(guò)臨界聚集濃度后，不同果膠分子的疏水鏈段因距離接近而產(chǎn)生疏水相互作用，進(jìn)而發(fā)生聚集，形成果膠聚集體。在本研究中，較低分子質(zhì)量的果膠是通過(guò)水解最大分子質(zhì)量的果膠得到。水解過(guò)程可能導(dǎo)致疏水鏈段斷裂，因此低分子質(zhì)量果膠在溶液中表現(xiàn)出更弱的聚集行為，且形成的聚集體內(nèi)部疏水微區(qū)呈現(xiàn)出較高的極性。

如圖3B所示，在任意高于臨界聚集濃度的條件下，芘的IE/IM隨果膠分子質(zhì)量的增加呈現(xiàn)規(guī)律性降低。這與果膠形成聚集體內(nèi)的疏水微區(qū)結(jié)構(gòu)有關(guān)。雖然高分子質(zhì)量果膠形成的聚集體具有極性更低、對(duì)芘溶解度更高的疏水微區(qū)，但由于疏水微區(qū)尺寸較大，降低了芘分子間的接觸概率，從而減少了芘二聚體的生成，最終表現(xiàn)為較低的IE/IM。

圖3C展示了不同分子質(zhì)量果膠在同一質(zhì)量濃度（2 mg/mL）下所形成的聚集體的尺寸。果膠聚集體的尺寸隨分子質(zhì)量的增加而顯著增大。具體而言，分子質(zhì)量為0.55×105 Da果膠形成的聚集體直徑約為1 195 nm，而分子質(zhì)量為1.30×105 Da果膠形成的聚集體直徑則增加至1 443 nm。綜上所述，高分子質(zhì)量的果膠更容易發(fā)生聚集，形成的聚集體尺寸更大，且內(nèi)部的疏水微區(qū)體積更大、極性更低。