姜黄素修饰明胶纳米复合物作为新型食品发泡剂的界面特性与发泡性能研究

研究人员针对亲水性明胶发泡性能不足的问题，通过pH驱动法制备了姜黄素(CUR)/明胶(GA)纳米复合物，系统研究了其界面吸附行为和发泡特性。结果表明，CUR修饰显著提升了复合物的表面疏水性(S0)和界面压力(π)，使发泡能力(FA)提高30%，同时保持泡沫稳定性(FS)。该研究为开发高性能食品级发泡剂提供了新思路。

　　

在食品工业中，泡沫是赋予啤酒、慕斯等产品独特质构的关键因素，但泡沫体系存在热力学不稳定性。作为常用发泡剂，明胶(GA)因其高亲水性导致发泡性能逊于酪蛋白等蛋白质。虽然多酚修饰可改善明胶性能，但作用机制尚不明确。法国波城大学（Université de Pau et des Pays de l'Adour）的Jilong Li团队选择高疏水性的姜黄素(CUR)作为模型多酚，通过pH驱动法构建CUR/GA纳米复合物，揭示了疏水多酚增强明胶发泡性能的分子机制，相关成果发表于《Food Hydrocolloids》。

研究采用动态光散射(DLS)分析粒径分布，傅里叶变换红外光谱(FT-IR)解析二级结构变化，溴酚蓝钠(BPB)结合法测定表面疏水性(S₀)，Tracker界面张力仪表征动态吸附行为，并结合光学显微镜观察泡沫演化过程。

3.1 分子相互作用与结构特征

通过pH从12降至7诱导CUR与GA通过氢键、π-烷基作用等形成纳米复合物。FT-IR显示酰胺II带红移，β-折叠含量从36%降至24-30%，表明CUR重组了明胶二级结构。DLS显示复合物粒径从32 nm增至279 nm，zeta电位接近0 mV，促进界面致密堆积。

3.2 表面疏水性增强

BPB结合实验证实CUR使S₀从11 μg提升至30 μg，主要归因于非极性基团引入和明胶疏水区域暴露。但当CUR/GA质量比超过0.05时，S₀不再显著增加，可能与分子聚集有关。

3.3 界面行为调控

界面压力(π)从16 mN/m升至23 mN/m，吸附能垒降低。 dilatational rheology显示界面以弹性行为为主(E'≈E)，但CUR对弹性模量提升有限，导致不同比例复合物的泡沫稳定性(FS)无显著差异。

3.4 发泡性能优化

CUR/GA质量比0.05时发泡能力(FA)提升30%，泡沫平均直径从244 μm降至96 μm。但所有样品60分钟后泡沫直径均增至200 μm以上，证实界面膜弹性不足限制FS提升。

该研究阐明CUR通过增加S₀和π来改善FA，但需协同其他策略增强界面膜弹性以提升FS。相比植物多酚提取物，单一成分CUR修饰具有更好的重现性和可控性，为设计食品级发泡剂提供了新范式。研究同时指出CUR的显色性和光稳定性可能限制应用，建议后续探索无色稳定多酚替代方案。