双多糖网络包裹油相的乳液凝胶：动物脂肪替代品的创新设计与性能调控

为解决植物基肉制品中动物脂肪难以模拟的技术难题，研究人员创新性地采用凝结多糖(CUD)/魔芋葡甘聚糖(KGM)双网络协同豌豆蛋白(PPI)构建了油包水型乳液凝胶体系。通过调控油相(10-40% w/w)和总多糖含量(4-7% w/w)，采用两步加热法(50°C 15min→85°C 30min)形成热不可逆凝胶。该体系在烹饪过程中仅显示57±5%的烘箱收缩率(猪肉脂肪63±12%)，油释放量<15%，且经5次冻融循环后仍保持稳定结构，为开发可持续的脂肪替代品提供了新策略。

　　

随着全球人口预计在2050年达到97亿，传统动物性食品生产体系面临严峻的可持续性挑战。植物基替代食品因其环境友好特性成为研究热点，其中肌肉组织质构模拟已取得显著进展，但动物脂肪的感官和功能特性复现仍是行业痛点。现有植物脂肪替代品普遍存在烹饪时快速熔解、油释放失控等问题，严重影响产品质构和消费者体验。这一技术瓶颈直接导致近年植物基肉制品市场遭遇商业挫折，亟需开发能模拟动物脂肪热力学行为的新型替代体系。

澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)的研究团队创新性地将材料科学中的双网络水凝胶概念引入食品领域，采用凝结多糖(curdlan gum, CUD)和魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan, KGM)构建互穿网络，结合豌豆蛋白(pea protein isolate, PPI)稳定的菜籽油乳液(油含量10-40%)，开发出具有分级响应特性的脂肪模拟系统。这项突破性研究发表在食品胶体领域顶级期刊《Food Hydrocolloids》上，为植物基肉制品提供了更接近真实动物脂肪的解决方案。

研究采用多尺度表征技术体系：通过共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)观察乳液微观结构，同步辐射傅里叶变换红外显微光谱(synchrotron-FTIR)解析组分空间分布，流变仪分析凝胶形成动力学(包括小振幅振荡剪切SAOS和大振幅振荡LAOS)，质构剖面分析(TPA)量化机械性能，并结合标准化烹饪实验评估功能表现。

【宏观结构与形态】
研究发现6%总多糖(4.8% CUD + 1.2% KGM)与30%油相组合时，样品呈现最佳视觉相似度，其亮度值L达86.33±0.67，与熟猪肉脂肪相当。不含PPI的样品虽在颜色三维参数(L,a*,b*)上与熟猪肉脂肪完全匹配，但机械性能显著降低，证实蛋白质在界面稳定中的关键作用。

【烹饪与冻融性能】
通过时间序列图像分析发现，30%油含量样品呈现57±5%的烘箱收缩率，与猪肉脂肪(63±12%)最为接近。冻融测试表明含6%多糖的样品经5次循环后仅失重8.7%，显著优于单一多糖体系，这归因于KGM优异的水结合能力和CUD的热不可逆凝胶特性协同作用。

【微观结构机制】
CLSM显示PPI在油-水界面形成致密吸附层，平均液滴尺寸约10μm。同步辐射-FTIR空间成像证实蛋白质(1670cm^-1特征峰)紧密环绕脂质相(1740cm^-1)，而多糖(1058-1100cm^-1)构成连续网络骨架。在40%高油含量下，组分分布均匀性下降，导致烹饪稳定性降低。

【流变与质构特性】
动态流变分析揭示两步凝胶机制：50°C时CUD形成可逆"低设"凝胶，85°C时转化为三重螺旋热不可逆网络。LAOS测试显示30-40%油含量样品在>100%应变下呈现显著应变软化，模拟了动物脂肪的塑性变形行为。TPA数据显示含KGM样品硬度(188.71±27.95N)比无KGM样品提高138%，但仅为猪肉脂肪的18.2%，提示需进一步优化力学匹配度。

该研究开创性地将双网络水凝胶策略应用于脂肪模拟领域，通过精确调控CUD/KGM比例和热历史，实现了对油脂释放动力学的程序化控制。相比传统单一胶体体系，该技术使产品同时具备烹饪时的渐进式软化、美拉德反应诱导的褐变以及可控的油脂释放特性，更真实地模拟动物脂肪的感官体验。从可持续发展视角，该技术为用不饱和脂肪酸替代动物饱和脂肪提供了可行路径，符合联合国可持续发展目标(SDG 2零饥饿和SDG 13气候行动)。研究建立的组分-结构-功能关系模型，不仅为植物基肉制品开发提供新思路，其双网络调控策略也可拓展至组织工程、药物缓释等跨学科领域。