甘草提取物/结冷胶气凝胶的结构与性能研究：低热量健康食品的创新设计

为解决传统气凝胶食品稳定性差和热量控制难题，伊朗马什哈德菲尔多西大学的研究团队创新性地利用甘草提取物(LRE)和结冷胶(GelG)制备冷诱导离子凝胶。研究发现0.7% GelG/0.7% LRE配方具有最优性能：156.04%的膨胀率、60.81%的孔隙率和近100%的持水性，其弹性模量(G′)显著高于粘性模量(G′′)。该研究为开发低热量功能性食品提供了新思路，成果发表于《Food Chemistry: X》。

　　

在追求健康饮食的今天，如何降低食品热量同时保持良好口感成为食品科学界的重大挑战。传统含气食品如面包、蛋糕等虽能通过空气掺入降低热量，但普遍存在稳定性差、易发生气泡聚并和歧化等问题。更棘手的是，常用蛋白质类发泡剂易受pH、温度等条件影响，而合成表面活性剂又存在健康隐患。面对这些行业痛点，马什哈德菲尔多西大学食品科学与技术系的研究团队独辟蹊径，将目光投向天然植物成分——富含三萜皂苷的甘草提取物(LRE)和具有优异凝胶特性的结冷胶(GelG)，试图开发新型气凝胶食品体系。

研究人员采用冷诱导离子凝胶法，通过系统调节GelG(0.7-1.3% w/v)和LRE(0.4-1% w/v)的浓度梯度，构建了系列气凝胶。关键技术包括：傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析分子相互作用，X射线衍射(XRD)测定结晶度，扫描电镜(SEM)观察微观结构，流变仪测定粘弹性，以及体外模拟胃液环境评估钙离子释放行为。

密度与膨胀率

0.7% GelG/0.7% LRE组合展现出最优发泡性能，膨胀率达156.04%，孔隙率60.81%。高GelG浓度(1.3%)虽降低膨胀率76%，但显著提升凝胶密度86%，这归因于多糖链缠结形成的致密网络阻碍了空气掺入。

持水性与质构

1.3% GelG样品持水性接近100%，凝胶硬度达1823.13g，证实GelG亲水基团的水合作用。但过量LRE(1%)会因静电排斥破坏网络结构，使硬度降低至445.64g。

结构表征

FTIR显示1616cm^-1处C=O伸缩振动增强，1049cm^-1谱带位移至1040cm^-1，证实GelG与LRE通过氢键相互作用。XRD显示气凝胶结晶度(3.27-15.19%)显著低于单一组分，表明分子间相容性良好。

流变特性

0.7% GelG/1% LRE体系的弹性模量(G′)最高(4494.10Pa·sⁿ)，tanδ<1证实凝胶以弹性为主导。频率扫描出现"交点"现象，揭示高膨胀体系在低频区呈固态而高频区转为流态的双重特性。

微观结构

SEM图像显示0.7% GelG样品具有均匀微气泡(直径20-50μm)，而高浓度GelG导致气泡粗化(>100μm)。LRE过量时观察到纤维状结构，这源于甘草酸分子的各向异性自组装。

控释行为

体外释放实验显示，1.3% GelG样品钙释放率比0.7%样品高16%，证实高孔隙结构可延缓活性成分释放。相关性分析揭示膨胀率与释放率呈负相关(R=-0.73)，为设计缓释载体提供理论依据。

该研究创新性地将天然发泡剂与多糖凝胶结合，不仅开发出具有"可调式"物性的气凝胶平台，更揭示了组分浓度-结构-功能间的量化关系。特别值得关注的是，0.7% GelG/0.7% LRE配方兼具高膨胀率和优异稳定性，其60.81%的含气率与市售乳制品(15-60%)相当，可直接应用于低卡路里酸奶、慕斯等产品。而高GelG体系(1.3%)展现的缓释特性，则为开发胃驻留型营养素递送系统开辟了新途径。研究团队通过多尺度表征技术，证实甘草酸纳米纤维能在界面形成多层结构，这种"界面工程"策略为破解食品泡沫稳定性难题提供了普适性方案。