大豆分离蛋白-β-乳球蛋白复合体系在油水界面行为及高内相乳液流变特性的研究

为解决高内相乳液(HIPEs)界面稳定性与流变性能调控难题，研究人员通过pH调控构建大豆分离蛋白(SPI)与β-乳球蛋白(β-LG)复合体系，发现β-LG比例提升可优化界面吸附动力学，形成粘弹性界面膜，显著增强HIPEs的凝胶强度与抗变形能力，为食品级HIPEs开发提供新策略。

　　

论文解读
高内相乳液(HIPEs)因其独特的凝胶状结构和90%以上的油相占比，在食品、医药等领域具有广阔应用前景。然而，传统稳定剂如碳纳米管或高剂量表面活性剂存在安全隐患，而单一蛋白质如大豆分离蛋白(SPI)因结构刚性导致界面吸附性能不足。更关键的是，HIPEs在加工过程中经历的大幅度形变（如剪切、挤压）要求界面膜和体相同时具备非线性流变响应能力，但现有研究对蛋白质在油水(O/W)界面的LAOD（大振幅振荡扩张）行为与体相LAOS（大振幅振荡剪切）的关联机制尚未阐明。

为解决上述问题，中国农业科学院农产品加工研究所的研究团队通过pH偏移法构建了不同比例的SPI-β-LG复合体系，系统研究了其分子特性、界面行为及HIPEs流变性能。研究发现，β-LG的引入显著改变了SPI的二级结构，当β-LG比例超过50%时，复合体系中β-转角结构增加，疏水区域重构，使蛋白质柔性提升、溶解度改善。在O/W界面，SPI-β-LG复合物表现出更快的扩散速率和更低的界面张力（较纯SPI降低约30%），并能形成动态响应的界面膜：低β-LG比例（<50%）时薄膜呈线性弹性，而高比例（>50%）时则呈现典型的应变软化特性，这种差异源于界面膜中β-LG介导的分子重排能力。

关键技术方法
研究采用pH偏移法构建SPI-β-LG复合体系，通过激光散射测定粒径与Zeta电位，圆二色谱分析二级结构，界面张力仪监测吸附动力学，结合LAOD和LAOS分别表征界面膜与体相的非线性流变响应，最后通过共聚焦显微镜观察HIPEs微观结构。

研究结果

1. 水分散稳定性：β-LG比例增加使复合体系溶解度提升，粒径从SPI的200 nm增至β-LG的400 nm，但表面疏水性(H₀)降低。
2. 界面吸附行为：SPI-β-LG(2:1)在10分钟内使界面张力降至8 mN/m，较纯SPI提速2倍，吸附量提升40%。
3. LAOD响应：高β-LG比例界面膜在25%应变下出现明显的应变软化，弹性模量下降50%，表明能量耗散机制增强。
4. HIPEs性能：β-LG比例50%的HIPEs油滴粒径最小（15 μm），储能模量(G′)达纯SPI体系的3倍，LAOS测试显示更强的弹性主导响应。

结论与意义
该研究首次揭示了SPI-β-LG复合体系在非线性形变下的界面-体相协同机制：β-LG通过调控分子柔性促进界面快速吸附，其形成的粘弹性膜通过应变软化耗散能量，而体相网络则通过增强弹性抵抗变形。这一发现为设计具有加工适应性的食品级HIPEs提供了理论依据，相关成果发表于《Food Hydrocolloids》。研究不仅拓展了植物-动物蛋白复合的应用场景，其建立的LAOD-LAOS关联分析方法也为复杂胶体体系研究提供了新范式。