《Food Hydrocolloids》：Enhancing emulsion stability and whipping properties in recombined creams: Glycosylated casein conjugates for clean-label applications
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乳清蛋白接枝低聚异麦芽糖（MCC-IMO）作为新型乳化剂，用于重组乳脂奶油中替代部分乳化稳定剂。研究显示MCC-IMO显著提高界面蛋白吸附率，在500mM NaCl下仍保持高稳定性，离心奶油速率与商业产品A相当但稳定性系数较低。接枝物通过空间位阻和静电排斥协同作用抑制脂肪球聚集，减少打发时间，改善泡沫结构及保持性，有效提升乳液整体稳定性。研究为乳制品清洁标签提供新途径，促进重组乳脂奶油加工及货架期优化。
李红娟|梁冠|张娟|刘飞阳|文欣|韩爱佳|邱雅琪|曹永强|李洪波|余静华
天津科技大学食品科学与工程学院，中国天津
摘要
本研究使用甘露醇寡糖（IMO）糖基化的胶束酪蛋白浓缩物（MCC）制备重组乳霜（RDC），以部分替代乳化剂和稳定剂。探讨了MCC-IMO与小分子乳化剂（包括单硬脂酸甘油酯GMS、磷脂PL和蔗糖脂肪酸酯SE）在重组乳霜中的协同作用。通过测量界面蛋白浓度、微观结构、粒径、ζ电位、流变性能和打发特性，评估了乳霜乳液的稳定性及其作为替代稳定剂的潜力。结果表明，添加MCC-IMO接枝物显著提高了乳液中的界面蛋白吸附率。所有样品的绝对ζ电位值均超过30 mV，表明存在强烈的静电排斥作用，有助于乳液稳定性。即使在高NaCl浓度（500 mM）下，由MCC-IMO接枝物稳定的乳液仍保持高稳定性。MCC-PL-GMS和MCC-IMO-PL-GMS的离心分离速率与商业产品A相似，但其稳定性系数较低。糖基化接枝物还促进了体系的均匀性，有效抑制了过度聚集。此外，MCC-IMO接枝物缩短了打发时间，改善了泡沫结构和形状保持能力，并提升了乳液的整体性能。总之，MCC-IMO接枝物可以部分替代商业稳定剂，提高乳液的整体结构稳定性，并实现更好的乳化效果。
引言
重组乳霜是一种油包水乳液，通过按特定比例混合乳脂、蛋白质乳化剂和其他成分制成。这些比例可根据配方要求和加工条件进行调整，从而显著减少对原材料来源的依赖性。这种灵活性带来了成本优势，并增强了乳霜的多功能性。然而，重组乳霜乳液本身并不具有热力学稳定性，容易发生絮凝、聚集和奥斯特瓦尔德熟化等不稳定现象（Dukhin & Goetz, 1998; Goff & Jordan, 1989）。为缓解这些问题并提高稳定性，通常需要向配方中添加乳化剂、蛋白质或水胶体。重组乳霜的稳定性受界面张力、界面流变性能和乳液体系内脂肪球动态相互作用的影响（Dickinson, 2010）。当使用胶束酪蛋白浓缩物（MCC）作为乳化剂时，它通过在油水界面紧密吸附蛋白质来促进多层界面结构的形成。这种结构配置通过协同机制增强胶体稳定性：（1）增加脂肪球之间的空间阻碍；（2）提高抗聚集的机械阻力（McClements, 2004）。值得注意的是，60%变性的乳清蛋白（WP）表现出最佳的乳液稳定能力，并同时提高了粘度。然而，超过这一变性阈值会导致乳液逐渐失稳（Cheng et al., 2020）。
酪蛋白胶束悬浮液的粒径减小与柠檬酸钠浓度呈依赖关系，表明电解质调节了胶体相互作用（Lazzaro et al., 2017）。虽然未聚集的酪蛋白具有与乳清蛋白相当的乳化效率——有效减小了液滴尺寸并减少了油包水乳液中的桥接絮凝（Ye, 2011）——但在RDC体系中的长期稳定性仍不理想。这些发现共同凸显了单组分乳化剂在复杂环境应力下维持系统稳定性的固有局限性。
因此，如何在最小添加量的情况下实现持续的乳化稳定性是一个关键挑战。解决这一技术难题具有重要的工业意义，因为改进乳脂乳液（如RDC）的稳定性直接关系到加工效率、保质期延长和乳制品的质量保持。
本研究采用美拉德反应对MCC进行糖基化修饰。这是一种典型的非酶促糖基化过程，其中还原糖（IMO）的羰基在加热条件下与MCC中的氨基发生反应，形成共价键，从而生成具有功能性特性的接枝物。糖基化接枝物作为一种新型乳化剂，与传统乳化剂相比具有更优的乳化能力和稳定性（Evans et al., 2013）。这些接枝物产生两亲结构，可以通过蛋白质的疏水区域牢固地锚定在油/水界面，同时多糖成分提供空间屏障，防止液滴絮凝和聚集，从而稳定乳液（Kan et al., 2021）。
MCC分散体的平均粒径与天然牛奶中的酪蛋白胶粒大小相近（Chen et al., 2017）。IMO（甘露醇寡糖）是一种低热量、低GI的功能性碳水化合物，在益生元、膳食纤维和功能性甜味剂领域得到了广泛应用。研究表明，IMO可通过调节肠道微生物群、促进短链脂肪酸（SCFAs）的产生和改善肠道健康来发挥多种生理作用。在本研究中，我们制备了MCC和IMO糖基化的乳液体系，以研究乳液的稳定性和稳定机制。这种方法旨在提高乳液稳定性，并替代乳霜配方中常用的增稠剂和稳定剂（如果胶和海藻酸钠等），从而实现重组乳霜乳液的更清洁标签。这项工作为乳制品（特别是重组乳霜和冰淇淋等乳基饮料）的加工和储存提供了重要指导。
材料
超高温灭菌牛奶（蛋白质：3.2 g/100 mL，脂肪：4.0 g/100 mL）由内蒙古蒙牛乳业有限公司提供（中国）。胶束酪蛋白浓缩物（85%蛋白质，2.5%脂肪，食品级）由InLeit Ingredients有限公司提供（西班牙）。甘露醇寡糖（食品级）由上海豫源生物科技有限公司提供（中国）。无水黄油（99.8%脂肪，食品级）由呼和浩特天美华乳品有限公司提供（中国）。
界面蛋白吸附率
界面蛋白吸附率是衡量乳液界面膜机械强度的关键指标。通常，较高的界面蛋白吸附率可以增强界面膜的强度，有效抑制脂肪球之间的聚集，从而提高乳液的静态稳定性（Cheng et al., 2020）。然而，在打发过程中，过于密集的蛋白质界面膜可能会增加部分……结论
研究了酪蛋白-甘露醇寡糖接枝物在重组乳霜乳液中的应用及其对预打发乳液稳定性的影响。结果表明，与未糖基化的酪蛋白稳定的乳液相比，糖基化的MCC-IMO接枝物显著提高了界面蛋白吸附率，减少了脂肪球的聚集，降低了乳液粒径，并实现了更均匀的粒径分布。乳液表现出均匀性……
CRediT作者贡献声明
李红娟：撰写——初稿、方法学、概念设计。梁冠：验证、实验研究。张娟：验证、实验研究。刘飞阳：验证、实验研究。文欣：形式分析。韩爱佳：验证、实验研究。邱雅琪：验证、实验研究。曹永强：资源支持。李洪波：撰写——审稿与编辑。余静华：监督、资源协调。
致谢
作者感谢国家自然科学基金（资助编号：32372381）、甘肃省重大科技专项计划（资助编号：24ZD13NA014）和山东省博士后创新项目（资助编号：SCCX-ZG-202400132）的支持。
