导读：

近期，有研究人员利用水包水（W/W）乳液中蛋白质微凝胶在界面处的自发交联，成功制备出稳定的蛋白质微胶囊。该微胶囊可通过调节分散相体积分数或蛋白质浓度调控尺寸，且在较宽pH范围和盐环境中保持稳定，十字花科蛋白微凝胶能直接自发交联形成微胶囊，乳清蛋白微凝胶则需添加少量阳离子油菜籽白蛋白辅助。相关研究以“Spontaneous formation of protein microcapsules using water-in-water emulsions stabilized by protein microgels”为题目，发表在期刊《Journal of Colloid and Interface Science》上。

本文要点：

1、本研究利用水包水（W/W）乳液体系，实现了油菜籽蛋白（十字花科蛋白，CMG）和乳清蛋白微凝胶（WMG）自发交联形成稳定微胶囊（MC）。

2、在聚环氧乙烷（PEO）/葡聚糖（DEX）乳液中，CMG可自发吸附于界面，经老化或80℃加热5分钟即发生交联，形成的MC悬浮液经稀释和洗涤后稳定。

3、MC尺寸（几微米至几十微米）可通过分散相体积分数（φ）或蛋白浓度调控，且在pH4-9及添加0.1M NaCl后仍稳定。

4、乳清蛋白微凝胶需添加微量阳离子油菜籽白蛋白（napin）以降低静电斥力，方可形成稳定MC。

5、该方法无需酶促交联，避免了油相去除步骤，为水溶性活性物质的包载提供了高效途径。

为何十字花科蛋白（CMG）能在界面自发交联，而乳清蛋白微凝胶（WMG）需油菜籽白蛋白（napin）辅助？

• 静电斥力差异：CMG在pH 4–7范围内表面电荷密度适中（等电点pH=6），界面密集堆积时静电斥力较弱，利于氢键/疏水作用主导的“冷凝胶化”自发发生。

• WMG的结构限制：乳清蛋白（主要含β-乳球蛋白）在pH 6.7带强负电（ζ电位≈-40 mV），高静电势垒阻碍微凝胶间交联。添加阳离子油菜籽白蛋白（等电点pH=9.5）后，通过电荷中和将ζ电位精准调控至-33~-38 mV，既抑制溶液中聚集，又允许界面交联发生。

本质上，蛋白界面行为受静电平衡支配，未来可设计“电荷开关型”嵌合蛋白，实现自适应性交联。

该方法形成的微胶囊如何突破传统载体的局限性？其分级稳定乳液的能力有何潜在价值？

• 突破油相依赖：传统O/W乳液法需后续除油（如溶剂挥发），易破坏活性成分；W/W乳液体系直接在水相中构建微胶囊，兼容亲水性物质（如多肽、核酸），且避免有机溶剂残留风险。

• 分级封装潜力：微胶囊本身可二次吸附于新乳液界面，形成“胶囊包裹液滴”的分级结构。这为设计时序释放系统提供可能——例如外层胶囊控释、内层液滴响应环境触发释放，实现药物/营养素的精准递送。

简言之，微胶囊的多级自组装特性为构建智能递送系统开辟了新路径，但需进一步研究其机械强度与渗透性调控机制。

图1.在pH7条件下含0.48wt%CMG的PEO-DEX乳液的共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）图像。图像（a）为刚制备完成时拍摄，图像（b）为经80℃加热5分钟、稀释并静置使微胶囊沉降后拍摄。蛋白质已进行荧光标记。

图2.在pH4条件下含0.24wt%CMG的PEO-DEX乳液的CLSM图像。图像（a）为刚制备完成时拍摄，图像（b）为经80℃加热5分钟后拍摄，图像（c）为经4倍稀释并静置使微胶囊沉降后拍摄。蛋白质已进行荧光标记。

图3.在pH4条件下含0.24wt%天然十字花科蛋白的PEO-DEX乳液的CLSM图像。图像（a）为加热前拍摄，图像（b）为经80℃加热、稀释并静置使微胶囊沉降后形成的微胶囊图像。蛋白质已进行荧光标记。

图4.葡聚糖（DEX）相体积分数为10%的DEX-PEO乳液的CLSM图像，该乳液在pH4条件下形成，含1.1wt%微凝胶。图像（a）为加热前拍摄，图像（b）为经80℃加热5分钟、稀释并静置使微胶囊沉降后拍摄。蛋白质已进行荧光标记。

图5.在不同条件下，含CMG的PEO-DEX乳液中形成的微胶囊的CLSM图像：（a）分散相体积分数φ=10%、CMG浓度C=0.24wt%；（b）φ=10%、C=1.1wt%；（c）φ=25%、C=0.24wt%；（d）φ=25%、C=1.1wt%。图像均为稀释并静置使微胶囊沉降后拍摄。为清晰展示，图5b和图5d中插入了5倍放大的特写图像。蛋白质已进行荧光标记。

图6.在pH4、分散相体积分数φ=10%条件下，含0.15wt%油菜籽蛋白分离物（RPI）微凝胶的PEO-DEX乳液的CLSM图像。经80℃加热5分钟、稀释并静置使微胶囊沉降后的图像。蛋白质已进行荧光标记。

图7.在pH6.7条件下，浓度为0.01wt%的乳清蛋白微凝胶（WMG）的zeta电位随添加的油菜籽白蛋白（napin）质量分数（F）的变化曲线。误差棒代表每个样品经三次zeta电位测量后的标准偏差。

图8.在分散相体积分数φ=10%、pH6.7条件下，含0.3wt%WMG及不同质量分数油菜籽白蛋白（napin）的PEO-DEX乳液经75℃加热5分钟后形成的微胶囊的CLSM图像。图像为稀释并静置使微胶囊沉降后拍摄。蛋白质已进行荧光标记。图中标注了不同的napin质量分数。

图9.分散相体积分数φ=25%、含0.3wt%WMG和0.02wt%油菜籽白蛋白的PEO-DEX新鲜乳液的CLSM图像（134×134µm）：（a）刚制备完成时；（b）经75℃加热5分钟并稀释后；（c）稀释样品经涡旋混合并静置使微胶囊沉降后。蛋白质已进行荧光标记。

图10.由十字花科蛋白微凝胶（CMG）微胶囊稳定的PEO-DEX乳液的CLSM图像（对应图4b中的微胶囊）。蛋白质已进行荧光标记。插图为主图像左下角液滴的特写。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2025.138109