马铃薯蛋白纤维的制备及其在油凝胶结构化高内相乳液中的应用研究

本研究针对植物蛋白功能改良需求，创新性地探究了酸性热诱导下马铃薯蛋白(PP)自组装形成蛋白纤维(PNFs)的机制，优化获得最佳条件(4% w/v, pH=2.0, 90°C)，显著提升了PNFs的乳化性、热稳定性和两亲性。通过静电复合阿拉伯胶(GA)构建2:1的PP-PNFs/GA复合物，实现了油凝胶乳液3%添加量下的均匀分散与稳定性提升，为开发绿色可食性油凝胶提供了新策略。

　　

研究背景与意义
在全球健康饮食趋势下，植物蛋白替代动物蛋白成为食品科学热点。马铃薯蛋白(PP)因其高营养、低致敏性备受关注，但其天然构象限制功能应用。蛋白质纤维化技术能突破这一瓶颈——通过可控自组装将球状蛋白转化为纤维结构(PNFs)，可显著改善界面活性和凝胶特性。与此同时，油凝胶作为固态脂肪替代品在食品工业需求激增，但现有稳定剂如大豆蛋白存在致敏风险。如何开发新型植物蛋白基油凝胶稳定体系，成为行业亟待解决的难题。

研究方法与技术路线
西安拓峰生物科技有限公司提供的PP通过酸性热处理(4% w/v, pH=2.0, 90°C)诱导纤维化，采用透射电镜(TEM)和光谱技术表征形貌变化。通过zeta电位和浊度分析探究PNFs与阿拉伯胶(GA)的静电复合机制，优化复合比例(2:1)后构建75%玉米油高内相乳液，结合流变学和显微成像评估乳液稳定性。

主要研究结果

1. PNFs制备与表征
   TEM显示热处理后PP从球状聚集成纤维束，FTIR证实β-折叠含量增加驱动纤维形成。优化条件使PNFs乳化活性提升2.3倍，热变性温度达98°C。

2. PNFs-GA复合物特性
   电中性点(pH 3.8)附近复合物产率最高(89%)，静电作用主导形成松弛网络结构。2:1比例时复合物体积分数较天然PP-GA提高37%。

3. 油凝胶乳液性能
   3%复合物添加使乳液滴径分布变异系数<15%，储能模量(G')达4500 Pa。CLSM显示PNFs-GA在油水界面形成致密膜结构，显著抑制聚并。

结论与展望
该研究首次实现PP纤维化并成功应用于油凝胶乳液，证实PNFs-GA复合物通过静电相互作用构建三维网络，其独特的纤维-多糖协同效应使乳液具有优异的热力学稳定性。相比传统蛋白稳定剂，马铃薯蛋白纤维来源安全且性能可调，为开发新一代植物基脂肪替代品提供理论支撑，在营养递送系统和功能性食品领域具有广阔应用前景。论文发表于《Food Chemistry》，研究获得中埃政府间科技创新合作重点专项(2024YFE0199700)等资助。