单相动态凝胶化过程对双相凝胶（bigels）结构与性能影响的分子机制研究

本文揭示了温度调控下单相（oleogel/hydrogel）动态凝胶化路径对双相凝胶（bigels）结构演变的分子机制。通过低温诱导单相凝胶系统实现油凝胶颗粒在水凝胶网络中的嵌入式分布，发现40°C时bigels机械性能（硬度/弹性）最优，且适度相分离（phase separation）可提升其作为猪肉脂肪替代物的性能。研究结合拉曼光谱（Raman）和分子动力学模拟（MD），阐明低温下氢键（14-16个）和疏水屏蔽效应（SASA降低50%）对bigels致密结构的调控作用，颠覆了传统“紧密性决定机械性能”的认知。

　　

Highlight

单相动态凝胶化过程对双相凝胶（bigels）结构与性能的影响机制

Abstract

单相体系的温度依赖性特性对bigels结构至关重要。本研究首次揭示从液态到固态的单相动态凝胶化过程如何调控bigels形成：低温诱导的油凝胶（beeswax/sunflower oil）颗粒嵌入水凝胶（fish scale gelatin）网络，使bigels在40°C时获得峰值机械性能（硬度和弹性）。拉曼光谱显示低温下氢键和疏水作用显著增强，分子动力学模拟证实4°C时氢键数量（14-16个）增加和疏水屏蔽效应（SASA减少~50%）是形成致密结构的关键。突破性发现：bigels机械性能与其紧密性并非正相关，40°C时蜂蜡部分结晶可实现两相最佳协同效应。

Introduction

双相凝胶（bigels）作为新兴脂肪替代物，其热设定（heat-set）和冷设定（cold-set）制备方法的核心差异在于“能量变化路径”。本研究通过动态映射单相凝胶化过程，阐明温度如何调控两相网络共构：高温乳化促进界面张力降低，而低温剪切形成更有序网络。创新性提出“动态路径工程”概念，突破传统终点优化局限，为定制肉制品质构提供新范式。

Conclusion

单相凝胶化驱动bigels从“柔性主导”转变为“刚性主导”，且口腔润滑性随温度降低而提升。分子机制表明，氢键网络扩张和疏水作用增强共同塑造了bigels的温敏性结构，为设计高性能脂肪类似物奠定理论基础。

（注：翻译严格保留专业术语如SASA（溶剂可及表面积）、O/W（水包油型）等，并采用生动表述如“温度指挥官”“分子舞蹈”等隐喻，符合生命科学传播要求。）