《【科学私享】IF=19.3!绿色纳米乳液!国际顶刊最新发文!》

  • 来源专题:食品安全与健康
  • 编译者: 杨娇
  • 发布时间:2025-10-15
  • 2025年10月10日,马来西亚理科大学Nursakinah Suardi *、Mohammed Ali Dheyab*等在国际顶级期刊《Advances in Colloid and Interface Science》(Q1,中国科学院1区Top,IF=19.3)在线发表题为" Functional green nanoemulsions with biosurfactants: Synthesis, surface engineering and advanced food, cosmetic, agricultural and biomedical applications"的综述性论文。 纳米乳液是一类具有亚纳米级液滴结构的新型胶体体系,因其高比表面积、良好的溶解性与稳定性以及可控的释药性能而受到广泛关注。与传统乳液相比,纳米乳液在光学透明性和流变特性上表现更优,因而在食品、医药及健康产品领域具有重要应用潜力。然而,其制备往往依赖高能量乳化与化学表面活性剂,带来环境与安全隐患。随着“清洁标签”和可持续理念的兴起,研究者开始探索以天然可降解的生物表面活性剂(如磷脂、多糖、皂苷等)替代合成剂,以构建绿色纳米乳液体系。此类天然表面活性剂不仅具备良好的界面活性和稳定性,还几乎无细胞毒性,能通过空间位阻与静电斥力维持纳米级分散,并与生物系统安全互作。与此同时,低能乳化方法(如相转变、自发乳化和溶剂置换)结合生物表面活性剂的应用,成为兼顾节能、规模化与生物活性保持的理想策略,尤其适用于包埋热敏性活性物质。可持续纳米乳液在生物医学领域的突出价值在于能显著改善难溶性药物的渗透性、生物利用度与药代动力学行为,并可灵活适配口服、皮肤或注射等多种给药途径。现有综述多聚焦配方设计与工艺优化,但对纳米乳液在生物医学应用中的稳定机理、药物负载与控释机制及其法规与转化障碍探讨不足。本研究旨在系统梳理可持续纳米乳液领域的最新进展,聚焦生物表面活性剂与低能乳化工艺的创新,揭示界面作用机制与生物学效应间的内在联系,并为其生物医用可行性与绿色转化提供系统性框架与前瞻性思路。 注:最近有小伙伴反映收不到推送,因为公众号改了推送算法,现在需要加星标,多点赞/点在看,才能准时收到推送。 结论与未来展望 纳米乳液作为一种具有亚纳米级液滴尺寸的胶体体系,在提升多种疏水性药物及营养活性物质的口服生物利用度方面展现出显著优势。随着环境问题与经济压力的加剧,“绿色化学”理念正逐渐成为各学科研究的核心方向。以植物、动物或微生物来源的生物表面活性剂替代传统合成表面活性剂,以降低经济与生态成本,已是广为接受的概念;然而,将这些生物来源的表面活性剂应用于纳米乳液稳定化研究,仍是一个新兴且具有创新性的研究方向。目前,全球范围内围绕“绿色纳米乳液”的研究活动迅速增长,呈现出多学科交叉发展的趋势。利用天然油脂、生物表面活性剂及低能乳化技术构建纳米乳液,为食品、生物医药、化妆品及农业等领域的应用开辟了广阔前景。 本综述系统且批判性地总结了近年来利用生物表面活性剂与天然油脂实现绿色纳米乳液制备的关键进展,并概述了其在满足食品、医药及化妆品等领域未被满足需求方面的潜力。同时,本研究首次从整体角度阐述了控制纳米级液滴胶体稳定性的基本机制,并重点探讨了具备刺激响应特性的纳米乳液,为新一代多功能胶体平台的发展提供了新思路,使其可在不同pH、离子强度、温度及酶环境下实现可控释放。 尽管经过数十年的深入研究,纳米乳液在化妆品、智能农业及医学领域仍未得到充分开发。目前的主要挑战在于如何将实验室原型成功转化为实际应用产品,这需要进一步揭示绿色纳米乳液的分子结构–稳定性关系机制。将纳米乳液与其他纳米材料协同整合以拓展其功能性,是未来应重点加强的方向。与此同时,应通过系统研究为构建多功能、定制化的纳米乳液奠定坚实的科学基础,使其能在特定生理环境下实现精准释药。在此过程中,人工智能与机器学习等新兴计算手段有望加速高性能可持续乳液体系的设计与优化。 另一关键挑战在于胶体纳米载体需突破生物屏障以精准抵达病灶部位。尽管学术研究成果近年来激增,但临床试验进展相对缓慢。毒性、不充分表征、非特异性释放、副作用、成本与法规限制等问题亟需深入研究。目前几乎所有基于纳米颗粒的药物递送系统仍主要停留在小鼠或大鼠模型阶段,因规模化困难而鲜有进一步的人源化动物实验。尽管如此,绿色纳米乳液在各领域的重要性正持续上升,未来有望推动其实用化进程。可持续胶体纳米乳液研究具有高度的跨学科特征,化学家、生物学家、工程师及临床专家需密切合作,共同开发更具实用性与可行性的纳米乳液体系。作者希望本综述关于天然来源纳米乳液的见解,能为这一快速发展的研究领域注入新的动力。 图文赏析 图文摘要 基于内部结构和相分布对纳米乳液的分类示意图 基于天然来源和分子结构的绿色表面活性剂代表性分类图。该示意图重点展示了包括微生物源、植物源和蛋白基在内的主要类别。 A) (a) 多功能生物基涂层的示意图:该涂层以氧化纤维素纳米纤维为稳定剂制备了D-柠檬烯Pickering乳液,并通过氢键与壳聚糖复合,经溶剂浇铸形成薄膜状涂层。(b) 涂覆不同配方(CFL-0至CFL-4)与未涂覆对照草莓在19–25 °C下储藏1天和7天的外观对比。B) (a) 含有百里香酚和香芹酚纳米乳液的三层TH&CA@PC-PZ-Z包装涂层薄膜的制备示意图。(b) 在冷藏过程中,用不同薄膜包裹的猪里脊样品照片:未包裹对照组、PC-PZ-Z薄膜组、TH&CA@PC-PZ-Z薄膜组及商业保鲜膜组。C) (a) 含有小茴香精油的纳米乳液(CEO-NE1和CEO-NE2)制备与应用示意图:经超声乳化获得的纳米乳液通过浸涂法应用于干酪表面,以延长货架期并改善风味。(b) 不同处理的干酪样品外观:S?(未处理)、S?(CEO-NE1处理)和S?(CEO-NE2处理),在4 °C下储藏30天后显示纳米乳液可有效延缓变质。 原文链接 https://doi.org/10.1016/j.cis.2025.103685
  • 原文来源:http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5Mzc4MTA4MQ==&mid=2247578554&idx=1&sn=4a33d06b3b85836934c5399fcd8e02eb
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    • 编译者:杨娇
    • 发布时间:2025-09-15
    • 由功能化纳米颗粒稳定的智能 Pickering 乳液:在先进食品包装中的创新应用 导 读 2025年9月11日,广西大学轻工与食品工程学院吴敏副教授课题组在国际顶级期刊《Advances in Colloid and Interface Science》(Q1,中国科学院1区Top,IF2024=19.3)在线发表了题为" Smart Pickering emulsions stabilized by functionalized nanoparticles: Innovative applications in advanced food packaging"的综述性论文。 Pickering 乳液(PEs)是由固体颗粒稳定的多相液体体系,因不含表面活性剂而具备良好生物相容性和安全性。固体颗粒通过不可逆吸附于液滴界面,形成致密膜结构,从而显著提升乳液稳定性。作为新型包埋技术,PEs 具有高包埋效率、优良保护作用、可控释放及提高生物利用度的优势,已广泛应用于精油、生物活性物质、益生菌、药物等敏感成分的递送。近年来,具备刺激响应特性的智能 PEs 可对 pH、CO?、温度、光及磁场等外界条件作出反应,实现乳液的稳定性调控与活性物质的智能释放。然而传统颗粒缺乏刺激响应能力,因此表面功能化(如化学接枝、静电吸附、自组装、共沉淀及包埋)成为关键途径,以赋予纳米颗粒智能性。 食品包装作为食品产业链的核心环节,除具备强度与阻隔等基础功能外,还面临消费者对“零添加”、保鲜可视化及安全性的更高要求,亟需实现品质实时监测、活性物质智能释放及自愈合等高级功能。生物基材料因其可持续性而成为研究热点,但如何在包装基质中高效引入易挥发、易氧化、低溶解性的活性物质并实现可控释放仍是难题。在此背景下,智能 PEs 以其优异稳定性和刺激响应能力,被认为是构建先进包装材料的理想“桥梁”。通过将油包水型智能 PEs 与纤维素纳米纤丝、壳聚糖、淀粉等基质结合,可制备具抗菌、指示、自愈合及可降解功能的包装膜,从而提升食品安全与货架期。本文综述了 PEs 的稳定机理、纳米颗粒的刺激响应与功能化策略,并探讨其在智能包装中的应用前景与挑战。 注:最近有小伙伴反映收不到推送,因为公众号改了推送算法,现在需要加星标,多点赞/点在看,才能准时收到推送。 挑战与展望 尽管有关由功能颗粒稳定的智能 PEs 及其在食品包装中潜在应用的研究不断增多,但该领域仍面临诸多挑战。在纳米颗粒功能化过程中,虽然可以通过引入疏水/亲水基团来调控表面电荷和润湿性,但响应基团或聚合物的数量与分布难以精确控制,从而影响纳米颗粒的响应灵敏度。要提高改性过程的可预测性,需要采用可控的表面工程策略。然而,纳米颗粒的化学修饰往往涉及毒性或腐蚀性的化学物质或有机组分,这些残留组分的迁移可能削弱智能 PEs 在食品包装中的应用价值。因此,在颗粒功能化过程中,应尽可能采用物理改性方法、天然改性剂,以及多层透析等方式去除残余化学物质。在长期储存稳定性方面,奥斯特瓦尔德熟化(小液滴向大液滴扩散)会导致粒径分布增大,液滴的聚集或絮凝会造成乳液不稳定,并导致所包埋活性成分的泄漏与失活。通过界面交联(如酶催化交联)或构建三维网络结构可增强其稳定性。此外,当智能 PEs 用于制备包装膜时,干燥过程中因水分蒸发和毛细力造成的体积剧缩,会导致液滴聚集破裂,活性成分外渗至膜表面,破坏膜的结构完整性。因此,有必要优化干燥温湿度并控制干燥速率。 由功能纳米颗粒稳定的智能 PEs 在食品包装应用中展现出巨大潜力,未来可从以下几个方面推进: (1) 开发多重刺激响应纳米颗粒。 通过功能化使颗粒具备 pH/温度/光的协同响应能力,以应对包装环境中多种腐败因素(如酸败产物、温度波动和光照变化),从而赋予包装更高级的功能,以适应复杂储藏环境。 (2) 提升纳米颗粒对刺激的响应灵敏度。 通过定制纳米颗粒性质(如引入和优化表面功能基团、减小颗粒尺寸、增加孔隙率),实现对弱刺激(如微小 CO? 浓度变化、0.5–1 °C 的温度变化)的快速响应,从而精确调控活性成分(如抗菌剂)的释放并延长其作用时间。 (3) 研究智能 PEs 的稳定性与刺激响应机制。 借助和频生成光谱(SFG)等技术实时、原位获取功能化纳米颗粒在油水界面的分子振动光谱、取向及有序性,从而揭示智能乳液的稳定性与响应机制。 (4) 优化智能 PEs 制备的包装膜性能。 借助石英晶体微天平(QCMD)、低温扫描电镜(Cryo-SEM)和共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)等手段,研究乳液液滴在成膜基质中的吸附行为及其在膜中的形态和分布,从而优化包装膜的稳定性、阻隔性和力学性能。 总体而言,本综述概述了功能化纳米颗粒稳定智能 PEs 的方法及其在先进食品包装中的最新应用,并对未来挑战与发展方向进行了探讨。预期本综述将推动智能 PEs 的研究进展,挖掘其在智能包装等新兴领域的应用潜力,最终促进其商业化与规模化应用。  原文链接 https://doi.org/10.1016/j.cis.2025.103673
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    • 2025年6月9日,大连工业大学海洋食品加工与安全控制全国重点实验室谭明乾教授课题组在国际顶级期刊《Chemical Engineering Journal》(Q1,中国科学院1区Top,IF: 13.4)发表题为“AI-driven target screening and microfluidic sonication-assembled oral delivery of fucoxanthin-loaded probiotic vesicles for targeted alleviation of diet-induced obesity”的研究性论文。该文通讯作者为大连工业大学食品学院苏文涛和信息科学与工程学院常镜洳。  研究背景 近年来,肥胖及其相关代谢性疾病(如非酒精性脂肪肝NAFLD)发病率日益上升,成为全球性健康难题。天然类胡萝卜素,尤其是岩藻黄素(Fucoxanthin, Fx)因具备抗氧化、抑脂及抗炎等活性,受到了广泛关注。然而,Fx调控脂质代谢的关键上游激酶尚未系统明确,其水溶性差、生物利用度低也限制了其应用。为此,本研究结合人工智能(AI)对Fx的潜在作用靶点进行多组学预测,并开发了基于微流控-超声技术的益生菌来源囊泡(PDEVs)递送系统,实现Fx高效封装与递送。以Lactobacillus casei囊泡为载体,优化超声能量与流速,实现结构稳定、封装效率高的纳米载体制备。本研究系统分析了该递送系统的粒径、电荷、包封率等理化特性,并通过细胞及动物模型验证其改善脂质代谢、缓解肥胖的作用及机制。本研究为天然产物的递送与代谢性疾病治疗提供了新策略。 成果介绍 肥胖与多种疾病密切相关,其日益上升的患病率已构成严重的公共卫生挑战。目前常用的药物治疗手段,如食欲抑制剂和脂肪吸收抑制剂,疗效有限且常伴随不良副作用。本研究利用微流控辅助超声技术构建了乳酸杆菌来源囊泡(LCEV)系统,以封装岩藻黄素(Fx)。同时,结合人工智能(AI)靶点筛选,评估其在体内外调控脂质代谢的作用。通过模拟建模与实验验证,微流控超声技术能够形成稳定、均匀分布的声压场,优化能量输入并减少局部高压对囊泡结构的破坏,从而提高了封装效率。在体外实验中,微流控超声组装的Fx负载囊泡(LCEV@Fx)可抑制游离脂肪酸诱导的肝细胞脂质积聚,降低氧化应激水平,并抑制3T3-L1前脂肪细胞的脂肪生成及脂质合成。在体内实验中,囊泡封装延长了Fx在胃肠道的停留时间,增强了其经肠外膜的吸收,并增加了在肝脏的累积。AI驱动的靶点筛选与分子对接分析识别出AMPKα1为Fx调控脂质代谢的关键靶点,为其作用机制提供了理论依据。进一步实验验证表明,LCEV@Fx可减少高脂饮食诱导小鼠的白色脂肪组织积累,改善肝脏脂肪变性,通过激活AMPK/SIRT1通路促进脂肪酸氧化,同时抑制SREBP1和FAS表达以抑制脂质合成。本研究通过AI靶点筛选与验证,阐明了LCEV@Fx的作用机制,为其在代谢性疾病中的应用提供了新思路,特别是在调控脂质代谢和缓解脂肪肝方面展现出显著的治疗潜力。 图文赏析 图形摘要 一种利用 PDEV 和微流控芯片辅助超声技术高效装载和递送 Fx 以提高其生物利用率的口服给药系统。 基于人工智能的蛋白质配体结合亲和力预测工作流程。 原文链接 https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.164598