美拉德反应修饰黄芥子蛋白-壳聚糖/壳寡糖复合物稳定高内相乳液作为蛋黄酱替代品的特性与应用研究

为解决植物蛋白乳化性能差、食品工业对清洁标签天然乳化剂的需求，研究人员通过美拉德反应制备黄芥子蛋白(YMP)-壳聚糖(CS)/壳寡糖(COS)复合物，成功构建了具有优异热稳定性(90°C不分层)和剪切稀变特性的高内相乳液(HIPEs)。该乳液符合国际吞咽障碍饮食标准(IDDSI 4-5级)，其中YMP:CS=3:1配比的HIPEs在颜色、挤出性和形状保持方面与商业蛋黄酱最为接近，为开发无动物蛋白的可持续食品提供了新策略。

　　

在追求健康饮食的今天，食品工业正面临双重挑战：既要减少人工添加剂的使用以满足"清洁标签"消费趋势，又要开发可持续的植物蛋白资源替代动物蛋白。蛋黄酱作为广受欢迎的调味品，传统配方依赖鸡蛋和合成乳化剂，不仅存在过敏风险，其高含量的反式脂肪酸也引发健康担忧。与此同时，黄芥子蛋白(YMP)虽然具有完整的必需氨基酸谱，但5.6 g/L的低水溶性和差乳化性严重限制了其应用价值。

针对这些问题，国内某高校的研究团队创新性地利用食品加工中常见的美拉德反应(Maillard reaction)，将YMP与天然多糖壳聚糖(CS)及其低分子量衍生物壳寡糖(COS)共价结合，成功开发出油相体积占比>75%的高内相乳液(HIPEs)。这项发表于《LWT》的研究不仅解决了植物蛋白功能改性难题，更为开发无蛋、无合成添加剂的蛋黄酱替代品提供了可行方案。

研究采用紫外吸收(294/420 nm)和SDS-PAGE验证美拉德反应产物，通过荧光光谱和傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析蛋白结构变化，结合三相接触角评价界面性质。HIPEs制备采用三步乳化法，通过荧光显微镜观察微观结构，并系统评估了离心、冻融和热稳定性。流变学测试包含表观粘度、动态粘弹性和三区间触变(3ITT)分析，最后通过国际吞咽障碍饮食标准化倡议(IDDSI)测试和实际应用模拟(面包涂抹、生菜拌制)评估其替代潜力。

3.1 糖基化中间体和褐变强度
紫外吸收显示所有样品在294 nm的吸光度均高于420 nm，证实反应主要处于美拉德早期至中期阶段。随着YMP比例增加，CS和COS组的吸光度均升高，但COS组反应活性更强，这与COS分子量小、空间位阻低的特点相符。这种可控程度的反应既能改善蛋白功能，又避免了晚期美拉德产物对营养价值的破坏。

3.2 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳
电泳图谱显示，当YMP与多糖比例为2:1和3:1时，18 kDa处的条带减弱并出现200 kDa新条带，证实了共价复合物的形成。而1:1比例组变化不明显，说明反应程度与原料配比密切相关。

3.3 内源荧光光谱
热处理使YMP最大发射波长从328 nm红移至330 nm，美拉德反应进一步使其移至329-338 nm，表明蛋白结构展开。所有复合物的荧光强度均降低，可能是由于多糖屏蔽或色氨酸残基共价修饰所致。

3.4 二级结构
FTIR分析显示，YMP原始结构中β-折叠占比高达97.6%，经美拉德反应后β-折叠减少而β-转角增加。这种结构变化有利于蛋白功能域的暴露，增强其界面活性。

3.5 三相接触角
COS组接触角随蛋白比例增加从65.1°升至76.8%，而CS组则从88.1°降至81.7%。所有样品接触角均<90°，表明颗粒亲水性倾向形成O/W型乳液。接近90°的接触角(如3Y1CS组81.7°)最有利于界面稳定。

3.6 乳化特性
乳化活性指数(EAI)随YMP比例增加而降低，但乳化稳定性指数(ESI)在CS组表现更优，特别是1Y1CS组达65.4分钟。CS的长链结构能增加空间位阻和界面膜厚度，这对HIPEs的长期稳定至关重要。

3.7 吸附蛋白百分比
当YMP:CS为1:1时蛋白吸附率最高(76.4%)，而COS组则随蛋白比例增加吸附率升高(43.2%-68.9%)。适中的吸附率平衡了界面覆盖与过度聚集的风险。

3.8 HIPEs微观结构
荧光显微镜显示所有HIPEs液滴呈紧密排列的球形，粒径分布33.8-177.6 μm。CS组因粘度较高形成更小更均匀的液滴(如3Y1CS组平均54.3 μm)，这种结构有利于生物活性成分的包埋与递送。

3.9 稳定性评估
所有HIPEs在90°C热处理1小时后均无分层，展现优异热稳定性。但冻融稳定性较差(失水率56.9%-80.5%)，这与冰晶破坏界面膜有关。离心后CS组形成明显三相，而COS组保持均一。

3.10 流变特性
所有样品均呈现剪切稀变行为和固态特性(G'>G'')。CS组因分子量大具有更高粘度，3Y1CS组在0.1 s^-1剪切速率下表观粘度达1250 Pa·s。3ITT测试显示HIPEs具有快速结构恢复能力，这对其在食品加工中的挤出成型至关重要。

3.11 IDDSI测试
所有HIPEs均符合IDDSI 4-5级标准，能通过勺倾、叉滴和叉压测试。其中CS组机械强度更高，3Y1CS组叉压后几乎无凹陷，这与流变结果一致。

3.12 HIPEs作为蛋黄酱样乳液
色差分析显示CS组更接近商业蛋黄酱(ΔE*较小)。在实际应用测试中，COS组更易分散(适合沙拉酱)，而CS组(特别是3Y1CS)的挤出性、形状保持和涂抹厚度最接近商业产品，能在面包表面形成均匀涂层。

这项研究通过精准控制美拉德反应程度，成功将YMP这一低值植物蛋白转化为高效乳化剂，所开发的HIPEs不仅满足清洁标签要求，其热稳定性和流变特性还使其成为3D打印食品的理想基质。特别值得注意的是，产品符合吞咽障碍饮食标准，拓展了特殊人群的应用场景。未来通过优化冻融稳定性和感官品质，这种基于黄芥子蛋白的HIPEs有望成为新一代可持续食品配方的核心组分。