基于麦醇溶蛋白-柑橘果胶复合颗粒的Pickering乳液结构-流变学关系研究及其在植物基食品中的应用

为解决植物蛋白基乳液稳定性差、感官品质不佳的问题，研究人员通过pH调控和比例优化制备麦醇溶蛋白-柑橘果胶复合颗粒（GCP），系统探究了GCP对Pickering乳液形成及流变特性的影响。研究发现GCP在pH 3.0-4.0显著提升乳液稳定性，pH 5.0-7.0形成更小液滴，并通过幂律方程（G'~Cpn和G'~φm）揭示了乳液网络强度与颗粒浓度（Cp）和油相含量（φ）的定量关系，为开发功能性植物基食品提供了新策略。

　　

随着可持续发展和健康饮食理念的兴起，植物蛋白替代动物蛋白成为食品工业的重要趋势。然而，植物蛋白基乳液（如以小麦麦醇溶蛋白gliadin为基质的体系）常因加工过程中无序聚集导致稳定性差、感官品质不佳，难以满足消费者需求。这一问题的核心在于植物蛋白分子结构复杂，其界面行为与流变特性调控机制尚未明晰。与此同时，传统乳液稳定剂多依赖合成表面活性剂，与天然健康理念存在冲突。如何通过绿色改性技术提升植物蛋白的乳化性能，并建立其结构-功能关系，成为食品科学领域亟待解决的关键问题。

针对这一挑战，中国的研究团队创新性地利用柑橘果胶（citrus pectin, CP）修饰麦醇溶蛋白（gliadin），构建了可调控的复合颗粒（gliadin-citrus pectin complex particles, GCP），系统研究了pH（3-7）和配比（1:0-1:0.1）对GCP性质及其稳定Pickering乳液性能的影响。研究发现，相较于单纯麦醇溶蛋白颗粒（GP），GCP在酸性条件（pH 3.0-4.0）显著提升乳液稳定性，在中性条件（pH 5.0-7.0）形成更小液滴尺寸（d₃₂降低约40%）。通过流变学分析结合幂律模型（G'~C_pⁿ和G'~φ^m），首次定量揭示了乳液网络强度与颗粒浓度（C_p, 2%~10% w/w）和油相含量（φ, 20%~70% v/v）的构效关系。该研究为设计高性能植物基乳液提供了理论依据和技术路径，相关成果发表于《Food Research International》。

关键技术方法包括：（1）反溶剂沉淀法制备GCP复合颗粒；（2）动态光散射（DLS）和Zeta电位分析颗粒尺寸与表面电荷；（3）界面张力仪测定三相接触角；（4）激光共聚焦显微镜（CLSM）观察乳液微观结构；（5）旋转流变仪测定储能模量（G'）和损耗模量（G''）；（6）幂律方程拟合结构-流变关系参数。

Colloid properties of GCP
研究发现，酸性条件下（pH 3.0-4.0），GCP因正电荷增加（Zeta电位>+30 mV）形成稳定纳米颗粒（PDI<0.30），而中性条件（pH 7.0）下通过疏水相互作用自组装为微米级聚集体。当配比为1:0.05（gliadin:CP）时，GCP表现出近中性润湿性（接触角≈90°），显著优于其他比例（p<0.05），这归因于CP通过静电作用和空间位阻调控gliadin的界面行为。

Network strength analysis
通过幂律模型解析发现：低油相（φ=20%~30%）时，G'与C_p的指数n达1.53，表明颗粒浓度主导网络强度；中高油相（φ=40%~70%）时，n值降至0.87-1.12，而m值升至2.01，显示油滴填充效应增强。交叉点应变γ_co分析揭示：φ=70%时，γ_co应力随C_p增加而反常降低，说明高油相下颗粒过度填充导致网络脆性增加。

Conclusion
该研究证实GCP能通过协同调控界面吸附（降低界面张力至<15 mN/m）和体相网络（G'提升2-3个数量级）双重机制优化乳液性能。在pH 4.0和7.0条件下，1:0.05配比的GCP可同时实现乳液动力学稳定性和流变可调性，其结构-流变关系模型为植物基食品质构设计提供了量化工具。更重要的是，研究揭示了油相含量与颗粒浓度的非线性耦合效应——低φ时C_p起主导作用，而高φ时液滴紧密堆积成为决定因素，这一发现突破了传统乳液稳定性仅关注界面性质的认知局限。

从应用角度看，GCP稳定的Pickering乳液兼具凝胶强度（G'>100 Pa）和触变性（触变环面积<500 Pa/s），可满足代脂食品、活性成分递送等场景需求。该工作不仅拓展了小麦蛋白在功能性食品中的应用范围，其提出的"界面-体相协同稳定"机制为开发环境友好型食品胶体提供了新范式。未来研究可进一步探索GCP在复杂食品基质（如多糖-蛋白共混体系）中的结构演化规律，以及其在胃肠道消化过程中的递送行为。