磷脂酶A-2修饰的牛奶极性脂质在稳定面筋网络和增加面包体积中的作用

《Food Bioscience》：The role of phospholipase A 2-modified milk polar lipid in gluten network stabilization and bread volume enhancement

PLA2酶解牛奶极性脂质（P-MPL）作为天然乳化剂可显著提升面包体积和结构稳定性，其机理与β-折叠形成及 gluten 网络强化相关，替代传统合成乳化剂 DATEM。

　　

作者：Yebeen Kim、Yerim Na、In kyu Lim、Yubeen Lee、Jee-Young Imm

韩国首尔国民大学食品与营养系，邮编02707

摘要

本研究探讨了磷脂酶A₂（PLA₂）修饰的牛奶极性脂质（MPL）作为天然乳化剂的潜在用途，用于面包制作。通过PLA₂对MPL进行酶法修饰后，由于形成了溶血磷脂，其乳化性能得到了改善。这些修饰效果与二乙酰酒石酸酯化单甘酯和二甘酯（DATEM）相当，后者是烘焙工业中广泛使用的合成乳化剂。傅里叶变换红外分析证实，麸质网络中的β-折叠结构有所增加，从而增强了麸质的结构稳定性。含有P-MPL的面包具有更高的比体积和均匀的孔结构，表明其气体稳定性和保质期得到了改善。与对照组或未修饰MPL的面包相比，P-MPL或DATEM的添加有助于形成高度连通的麸质网络，并提高了蛋白质连接密度。这些结果表明，P-MPL能够有效模拟DATEM的功能优势，成为提升面包质量和稳定性的可行天然替代品。

引言

面包是一种全球重要的主食，其形成依赖于弹性麸质网络与糊化淀粉颗粒的结合（Sadeghi等人，2023年）。二乙酰酒石酸酯化单甘酯和二甘酯（DATEM）、聚山梨酯以及硬脂酰乳酸钠（SSL）常用于面包生产中，通过促进麸质网络的形成来增加面包的体积和改善内部结构（Asghar等人，2011年；Tebben等人，2018年）。除了烘焙应用外，乳化剂在稳定冰淇淋和酱料等食品的质地方面也起着关键作用（Cox等人，2021年）。然而，初步证据表明，某些广泛用于食品加工的乳化剂可能对健康产生不良影响。据报道，聚山梨酯80和羧甲基纤维素等乳化剂会改变肠道通透性并破坏肠道微生物群组成（Chassaing等人，2015年）。在啮齿动物模型和人体肠道活检研究中观察到合成食品乳化剂的不良影响，这可能与肠道炎症和代谢紊乱的风险增加有关（Ijaz & Sun，2025年；Miclotte等人，2020年；Sadeghi等人，2023年）。

牛奶极性脂质（MPL）来源于乳脂肪球膜（MFGM），作为天然乳化剂受到了广泛关注（Park等人，2024年；Phan等人，2016年）。MPL中的主要极性脂质包括磷脂乙醇胺（PE；32%）、磷脂胆碱（PC；26%）和鞘磷脂（SM；24%），不过其具体组成因来源、纯化方法和分析方法的不同而有所差异（Rombaut等人，2006年）。鞘磷脂是一种仅存在于动物来源中的独特极性脂质，由极性磷酸头基团、鞘氨醇和脂肪酸组成（Hannich等人，2011年）。研究表明，牛奶来源的鞘磷脂在乳品乳化体系中具有良好的乳化活性和稳定性，同时还能提供健康益处，如防止脂质代谢紊乱、肠道菌群失调和炎症（Ahn & Imm，2023年；Ahn等人，2022年；Noh & Koo，2004年；Norris等人，2019年）。此外，其他极性脂质如PC和PE也具有降低表面张力和稳定乳液的作用，从而改善食品系统的质地（Le等人，2015年；Salim等人，2023年；Venkataraman等人，2024年）。然而，尽管MPL具有优异的功能和营养特性，但由于其乳化效率相对较低，在替代合成乳化剂方面仍存在局限性。要形成稳定的乳液需要较多的MFGM，这限制了其在食品系统中的广泛应用（Corredig & Dalgleish，1998年）。

磷脂酶催化磷脂的水解，产生多种产物，如溶血磷脂（LPs）、游离脂肪酸（FFAs）、二酰甘油、胆碱磷酸盐和磷酸盐，具体产物取决于酶的作用位点。磷脂酶A₂（PLA₂）是一类专门作用于甘油磷脂的sn-2位置的磷脂酶，生成一个sn-1 LP和一个FFA（Cerminati等人，2019年）。与原始磷脂相比，生成的LPs具有更高的亲水性和表面活性，从而形成更稳定、更有效的乳液（Chávez-Garay等人，2020年）。PLA₂修饰后的牛奶磷脂不仅乳化性能得到提升，而且鞘磷脂的生物活性得以保持，使其在需要稳定性和功能性的应用中特别有价值。使用PLA₂进行结构修饰以增强极性脂质的乳化能力，是一种比传统化学处理方法更清洁、更可持续的工业应用替代方案。

大多数关于PLA₂的研究集中在其应用于蛋黄中，以提升蛋黄制品（如蛋黄酱、酱料和婴儿食品调味料）的稳定性和保质期（Daimer & Kulozik，2008年；Kim等人，2009年）。然而，关于PLA₂修饰的牛奶极性脂质（P-MPL）作为乳化剂的潜力研究较少，尤其是在面包面团中的应用。本研究旨在探索P-MPL作为合成乳化剂的天然替代品的作用，并探究其在面包面团配方中的功能机制。

材料

MPL（DS-WPL 25，总磷脂含量≥25%：鞘磷脂≥6%，磷脂胆碱≥7%，磷脂乙醇胺≥4%，磷脂丝氨酸≥0.6%）和PLA₂（Lipomod? 669L）分别由Croda Korea（韩国首尔）和Biocatalysts（英国威尔士）提供。DATEM和中链三酰甘油（MCT）来自Danisco（丹麦哥本哈根）。其他原料包括面粉（Mildawon，韩国首尔）、糖（Samyang Corp.，韩国首尔）、酵母（Jenico Foods Co. Ltd.，韩国首尔）和全脂奶粉（Maeil Dairies）。

P-MPL的制备

MPL通过PLA₂进行酶法修饰，并量化了水解过程中释放的FFAs量。作为脂质水解指标的AV值随着PLA₂浓度的增加（从1%增加到10%）而显著上升（P<0.05，图1）。Xu等人（2021年）指出，AV值是优化大豆磷脂中PLA₁水解条件的有用指标。PLA₂特异性地切割甘油磷脂的sn-2位置的脂肪酸。鞘磷脂具有鞘氨醇骨架。

结论

研究表明，P-MPL通过整合到麸质网络中并改变其结构，模拟了合成乳化剂的作用，从而提升了面包的质量。具体而言，PLA₂介导的水解产生的LPs促进了β-折叠的形成，并增强了麸质基质中的蛋白质聚集。这些分子变化表现为面包体积增加、内部结构更细腻以及保质期延长。

作者贡献声明

Yubeen Lee：数据分析、方法论、写作——审稿与编辑。Jee-Young Imm：写作——审稿与编辑、实验设计、资金获取、数据分析、概念构建。In kyu Lim：写作——审稿与编辑、实验验证、资源协调、项目管理。Yerim Na：写作——审稿与编辑、实验监督、项目管理。Yebeen Kim：初稿撰写、数据可视化、软件应用、方法论设计、实验设计、数据分析、概念构建

利益冲突声明

Yerim Na和In kyu Lim是SPC集团的员工。资助方未参与本研究的设计、数据收集与分析、论文撰写或结果发表的决定。

数据获取

如需获取支持本研究结果的数据，可向相应作者提出合理请求。

资助

本研究由SPC集团提供财务支持。

利益冲突声明

作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。