通过果胶精细结构调控Ca2+-柑橘果胶乳液凝胶中柠檬苦素释放的研究

《Food Research International》：Modulating limonin release via pectin fine structure in Ca2+-citrus pectin emulsion gels

本研究发现柑橘果胶的精细结构（如酯化度DE和鼠李糖半乳糖醛酸I RGI侧链比例）与Ca2+浓度协同调控乳液凝胶的微观结构、流变特性及稳定性，建立了"结构-凝胶特性-递送行为"定量关系模型，为功能性食品开发和营养素精准递送系统设计提供了新策略。

　　

Section snippets

Materials

柑橘果胶，包括低酯化度-低RGI比例(LM.LRGI)果胶、高酯化度-低RGI比例(HM.LRGI)果胶和低酯化度-高RGI比例(LM.HRGI)果胶均来自前期研究。LM.LRGI果胶的分子量为755 kDa，酯化度(DE)为33.27%，RGI比例为23.79%。HM.LRGI果胶的分子量为1007 kDa，酯化度为72.15%，RGI比例为25.63%。LM.HRGI果胶的分子量为692 kDa，酯化度为35.41%，RGI比例高达38.26%。

Effect of Ca²⁺ concentration on the microstructure of pectin-based emulsions or emulsion gels with different structures

通过Ca²⁺制备的果胶基乳液凝胶，经过均质处理后形成的三维网络结构得到进一步增强。图1a展示了不同Ca²⁺浓度和果胶结构制备的乳液或乳液凝胶的微观结构。随着Ca²⁺浓度增加，三种果胶分子中的游离COO^?与钙离子形成更多离子交联，从而提高了凝胶网络内的交联密度。有趣的是，LM.HRGI果胶在低Ca²⁺浓度(2.5 mM)下就形成了致密的凝胶网络，这得益于RGI侧链的氢键协同作用；而HM.LRGI果胶则主要依靠疏水相互作用稳定结构。当Ca²⁺浓度过高(10 mM)时，LM.HRGI会出现局部过度交联，导致液滴尺寸增大和均匀性下降。

Conclusion

本研究系统阐明了柑橘果胶精细结构与Ca²⁺协同调控乳液凝胶形成及其递送功能的机制。富含RGI侧链结构的LM.HRGI果胶在低Ca²⁺浓度(2.5 mM)下通过Ca²⁺交联和RGI侧链氢键的协同作用形成致密凝胶网络，使得储能模量(G′)和损耗模量(G″)显著高于LM.LRGI。体外消化实验表明，基于LM.HRGI的乳液凝胶能促进柠檬苦素在结肠部位的快速释放(释放速率常数k=0.54 min^?1)，而HMP基凝胶则呈现缓释特性(k=0.17 min^?1)。在最优配方(LM.LRGI, 5 mM Ca²⁺)中，柠檬苦素的包封效率达到85.24%。该研究为功能性食品工程和营养素精准递送系统的设计提供了理论基础。