乳液是通过蛋白质，聚合物或固体颗粒等乳化剂稳定的液中液滴。它们的尺寸分布范围从几纳米到几百微米。传统上，它们已被用作化妆品，食品和制药行业中的输送系统，并且具有新兴应用，例如用于新材料合成的模板以及用于界面催化的纳米或微型反应器。对于乳液界面催化（EIC），催化剂的有效分离和回收是可持续和绿色化学的主要目标之一。但是，传统上常常通过离心和过滤进行分离和回收EIC中的催化剂，这既费时又耗能。

【研究成果】

为解决这一难题，华南理工大学尹寿伟教授和香港中文大学魏涛教授团队在国际著名期刊Chemical Science上发表了封底文章‘Sodium caseinate as a particulate emulsifier for making indefinitely recycled pH-responsive emulsions’，报告了使用未经修饰的蛋白质（酪蛋白酸钠NaCas）构建超级pH响应乳液，此外通过负载超小纳米Au簇作为复合乳化剂来构建pH响应界面催化体系，该体系通过简单的调控pH可实现催化剂循环使用和产物分离。席永康博士为该论文的第一作者，尹寿伟教授和魏涛教授为本文共同通讯作者。

【图文速递】

获得的NaCas稳定乳液的乳化/破乳可以通过简单地改变pH值来触发100个循环以上（图1a）。此外，在6.1 M NaCl（饱和溶液）存在的情况下该体系仍可正常运行5次以上（图1b）。由于整个循环仅引入水和盐，因此该系统在理论上可以无限期回收。当使用模拟海水作为溶剂时体系运行良好（图1c），这表明使用NaCas作为颗粒乳化剂建立了非凡而坚固的pH响应乳液系统。

图1. NaCas稳定的pH敏感型乳液

了解NaCas在pH敏感型乳液中的功能，为我们提供了一种进一步设计乳液的工具，即使乳液已被常规固体颗粒稳定。为了证明这一点，作者将NaCas物理吸附到疏水玉米醇溶蛋白颗粒（zein-NaCas）或亲水性SiO2裸露颗粒（SiO2-NaCas）上，然后用于稳定o / w乳液。图2a,b显示，经NaCas改性玉米蛋白-NaCas或SiO2-NaCas稳定的乳液可以在10个循环内打开和关闭。SEM图像显示乳液的界面层被定义明确的二氧化硅（SiO2-NaCas见图2 a1,a2）或玉米醇溶蛋白胶体颗粒（zein-NaCas见图2b1,b2）覆盖，这由来自FITC-的CLSM图像进一步证实标记的二氧化硅（图2a3）和FITC标记的玉米醇溶蛋白（图2b3）。因此，我们的发现使得能够将由裸露的SiO2或玉米醇溶蛋白纳米粒子稳定的常规Pickering乳液工程化为对pH敏感的Pickering乳液，这将为探索其在非均相催化中的应用开辟一条新途径。

图2. SiO2-NaCas和zein-NaCas稳定的pH响应乳液

接下来作者利用这些特性设计了高效且可回收的催化系统。作为概念证明，作者首先通过在NaCas上原位生长Au NCs来制备Au / NaCas催化剂（NaCas-Au），然后测试了制备的纳米颗粒在配方乳液中的界面催化作用（图3）。

图 3. NaCas-Au NC进行的可回收界面催化

【亮点】

利用该连续的催化剂分离和再循环系统，可以显着提高化学过程的整体效率，并且可以简化后处理方法。此外，该载体在该平台上的主要优势在于它是一种天然蛋白质，根据绿色和可持续化学的概念，它提供了催化生产食品和药品等产品的可能性。因此，该策略可能会为建立具有各种可回收催化剂和分离产品的绿色可持续平台提供有趣的途径。

参考文献：

Xi, Y., Liu, B., Jiang, H., Yin, S., Ngai, T., & Yang, X. (2020). Sodium Caseinate as a Particulate Emulsifier for Making Indefinitely Recycled pH-Responsive Emulsions. Chemical Science, 11, 3797-3803. (DOI: 10.1039/c9sc05050g)

来源：高分子科学前沿