基于沙蒿多糖/乳清蛋白纤维静电组装的复合乳液凝胶构建及其功能特性研究

本研究针对食品工业中功能性递送体系的设计难题，通过调控沙蒿多糖(ASKP)与乳清蛋白纤维(WPIF)在pH 4.0(静电复合)和pH 7.0(相分离)下的组装模式，构建了具有半互穿网络(CEG)和层状网络(PEG)结构的乳液凝胶。研究发现CEG在肠道中能缓释Fe3+和脂肪酸，而PEG具有更高释放速率，为功能性食品开发提供了新思路。

　　

研究背景
在现代食品科学领域，如何将营养活性成分精准递送至人体特定部位一直是重大挑战。传统乳液系统存在稳定性差、释放不可控等问题，而将乳液与凝胶特性结合的"乳液凝胶"技术成为研究热点。沙蒿(Artemisia sphaerocephala Krasch)作为我国特色药用植物，其多糖(ASKP)具有独特阴离子特性和铁离子螯合能力；乳清蛋白纤维(WPIF)则因其高界面稳定性被视为理想凝胶构建基元。然而，关于这两种生物大分子通过静电作用构建分级结构及其消化行为的研究尚属空白。

陕西某高校研究团队在《Food Hydrocolloids》发表的研究中，创新性地利用pH调控ASKP/WPIF的静电相互作用模式（吸引或排斥），结合Fe²⁺/Fe³⁺氧化转换，构建了两种具有截然不同网络结构的乳液凝胶系统。研究发现，在pH 4.0下通过静电复合形成的CEG呈现半互穿网络，而pH 7.0下通过相分离形成的PEG则具有O/W₁/W₂层状结构。更引人注目的是，这两种结构在模拟消化过程中展现出差异化的释放特性：CEG能抵抗胃液侵蚀并在肠道缓释活性成分，而PEG则实现快速释放。这项研究为设计"可编程"食品递送系统提供了理论依据。

关键技术方法
研究采用静电组装技术构建ASKP/WPIF复合体系，通过浊度测定和显微镜观察表征相行为；利用动态光散射分析粒径，红外光谱检测分子相互作用；采用流变仪测定凝胶强度；通过体外模拟胃肠模型（含胃蛋白酶和胰酶）评估消化特性；使用原子吸收光谱定量铁离子释放率。

研究结果
1. ASKP和WPIF混合物的相行为
当ASKP/WPIF总浓度超过2%时出现明显相分离，形成WPIF富集（下层）和ASKP富集（上层）两相。在pH 4.0时两者因带相反电荷形成透明复合物，而pH 7.0时因同种电荷排斥产生乳光现象。

2. 乳液凝胶的微观结构
冷冻电镜显示CEG中WPIF均匀分散于ASKP-Fe³⁺网络，形成三维互穿结构；PEG则呈现明显分层，WPIF-Fe²⁺构成内层、ASKP-Fe³⁺形成外层，这种"三明治"结构源于相分离诱导的空间排阻效应。

3. 胃肠道消化行为
CEG在胃液中保持结构完整性（仅10%油滴释放），在肠液中通过网络溶胀实现Fe³⁺的缓释（6小时释放率78%）；PEG则因层状结构解离更快释放活性物质（肠液2小时内释放率达92%）。

结论与意义
该研究首次阐明通过简单pH调控即可定向构建ASKP/WPIF分级凝胶结构，其创新性体现在：①开发出基于天然生物聚合物的智能递送平台，CEG适合需要肠道靶向释放的营养素（如铁强化剂），PEG适用于快速起效的功能成分；②揭示铁离子价态转换（Fe²⁺→Fe³⁺）对网络形成的关键作用，为金属离子介导的凝胶设计提供新范式；③证实相分离结构能显著提升生物利用度，这对开发抗肥胖缓释脂肪系统具有启示意义。研究成果不仅拓展了沙蒿多糖的高值化应用途径，更为功能性食品的理性设计提供了可量化的结构-功能关系模型。