生物活性物质,如多酚和黄酮等存在溶解性差、易聚集沉淀和易氧化分解等不足,在食品加工及储存过程中极不稳定,导致其在人体的生物利用度很低。淀粉来源广泛,具有天然、安全和成本低等特点,论文以天然淀粉为原料,系统研究了疏水改性程度、颗粒粒径大小和油相体积分数等因素对Pickering乳液多尺度结构的影响及其凝胶化规律;并通过玉米醇溶蛋白(Zein)复合等方法对淀粉进行“绿色”疏水改性,创制出具有不同疏水特性和功能特性的淀粉基Pickering乳化剂;最后以叶黄素作为疏水性生物活性递送的模型物质,通过构建不同界面活性和乳液结构的淀粉基Pickering乳液体系,揭示了界面活性及其乳滴结构与生物活性递送特性之间的构效关系。研究结果为淀粉基Pickering乳化剂的设计和开发提供理论指导,并丰富和促进Pickering乳液多尺度结构及其功能特性相关性理论,在食品、医药和化妆品等领域具有潜在的应用前景。以不同平均粒径大小的淀粉球晶(1～5μm)、米淀粉(5～10μm)、蜡质玉米淀粉(10～20μm)和蜡质马铃薯淀粉(20～30μm)为原料,通过辛烯基琥珀酸酐(OSA)疏水改性得到取代度(DS)相近和不同粒径大小的辛烯基琥珀酸(OS)淀粉。研究发现,疏水改性明显提高了天然淀粉的接触角,且与乳液形成能力正相关。经过疏水改性后,粒径小的OS淀粉呈现出较佳的乳化性质,有着较小的乳滴尺寸和较低的乳析指数。以平均粒径更小(1～3μm)和成本更低的藜麦淀粉作为原料,通过OSA疏水改性制备OS藜麦淀粉,系统研究了不同取代度(DS,0.007-0.029)和油相体积分数(Φ,10-90%)对Pickering乳液的形成机制和凝胶化机理。研究发现,疏水改性对淀粉颗粒的形貌和尺寸大小影响不大,但可显著提高淀粉的接触角(36.2°→68.7°)。OS藜麦淀粉稳定的Pickering乳液凝胶形成于DS 0.029和Φ50-70%。在Φ为70%时,DS的增加,导致更多的OS藜麦淀粉吸附在水油界面,从而增加了其表观粘度(η)和贮藏模量(G’)。在DS为0.029时,Φ的增加(50→70%)明显增强了乳液的三维网络结构,导致η和G’的增加,从而促进了乳液凝胶化。OS藜麦淀粉Pickering乳液凝胶主要由紧密的“聚集”油滴组成,且与乳滴之间的相互作用密切相关。从化学疏水改性过渡到“绿色”疏水改性,采用纳米沉淀结合zein复合制备了具有疏水性的淀粉纳米粒子。优化条件制备的淀粉/zein复合纳米粒子具有均匀的单峰粒径分布,其平均粒径和接触角分别为147.9 nm和83.0°。红外光谱、X-射线衍射(XRD)、光电子图谱、热力学曲线和激光共聚焦显微镜(CLSM)均证实了zein与淀粉分子发生复合作用。解离测试表明静电相互作用和氢键是淀粉/zein复合纳米粒子的形成和稳定过程中最主要的驱动力。Zein的引入赋予了淀粉纳米粒子以p H响应性,即在不同环境p H下呈现不同的乳液稳定性。为了改善淀粉/zein复合纳米粒子的复合效率,zein进一步通过与淀粉球晶(SS)在脱支淀粉重结晶过程中复合,从而得到zein改性淀粉球晶(ZSS)。在p H 10条件下,ZSS的zein含量最高,缓解了颗粒聚集现象,增加了SS的接触角。红外光谱结果证实zein被成功复合到SS中;XRD图谱证明zein含量的增加有利于ZSS的形成,促进“A型”晶体结构的形成。静电相互作用和氢键是ZSS形成和稳定过程的主要相互作用力。CLSM结果表明Zein被均匀分布在ZSS中,不溶于水也无凝胶现象发生。在淀粉浓度为4%和Φ50%的条件下,ZSS的乳化效果最好,具有最高的乳化层、最低的乳析层、最小的乳滴平均粒径和最均匀的乳滴粒径分布。在生物活性递送应用方面,以OS淀粉为原料,通过调节Φ构建了不同界面活性及其乳液结构的Pickering乳液凝胶体系,并进一步将其作为叶黄素的递送载体,系统研究了不同凝胶网络结构对叶黄素贮藏稳定性的影响。研究发现,Φ的提高显著增加了淀粉乳液的乳滴粒径、贮藏模量和表观粘度,促进了乳液凝胶的形成。CLSM结果证明OS淀粉在水油界面形成了一层紧密的堆积层,且乳滴之间的聚集程度和凝胶网络结构的机械强度均随着Φ的增加而增强。31 d的贮藏实验结果发现淀粉基Pickering乳液凝胶中的叶黄素保留率可达55.38%,半衰期则从12 d延长到41 d。