综述：定制植物蛋白-多糖乳液：从结构到功能的机制解析，为先进食品系统提供基础

《TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY》：Tailoring Plant Protein-Polysaccharide Emulsions: Unveiling Mechanisms from Structure to Function for Advanced Food Systems

植物蛋白-多糖复合乳液（PPPEs）作为可持续食品创新的载体，面临界面活性不足、环境敏感性及消化稳定性等挑战。本文系统综述了PPPEs的制备方法（高压均质、微流控、相反转等），结构特性（粒径、界面电荷、复合网络）与功能关联性，并探讨其应用前景（植物基乳制品、肉替代品等）。核心结论为：精准调控界面多尺度结构（分子构象、取向、相互作用）需结合分子动力学模拟与原位表征，而消化过程的结构演变与动力学建模是亟待突破的瓶颈。

　　

张勤秋|张青|任一杰|李静明|苗松|秦文

中国四川省农业大学食品科学学院，四川省雅安，625014

摘要

背景

全球范围内的清洁标签制度和植物性食品的兴起使得植物蛋白-多糖乳液（PPPEs）成为研究的前沿领域。然而，仍存在一些关键挑战，包括界面活性有限、对环境条件敏感以及消化过程不可预测等问题。揭示这些多尺度机制对于实现精确控制和推动可持续食品创新至关重要。

范围与方法

本综述总结了PPPEs的最新进展，探讨了多种制备方法，包括高压均质化、微流控技术以及各种相转化方法。分析重点在于将结构特性（如粒径、界面电荷）与功能特性（如稳定性、流变学性质）联系起来，并最终讨论了它们在先进食品系统中的应用。

主要发现与结论

PPPEs的核心挑战在于精确控制其界面结构。为此，必须将分子动力学模拟与原位表征相结合，以揭示界面粒子的取向、构象和相互作用。此外，关于这些乳液在胃肠道中的命运的研究仍处于初级阶段。系统研究其在消化过程中的结构演变，并结合动力学建模，对于填补这一空白并最终预测其功能行为至关重要。

引言

乳液作为一种由不相溶液体通过乳化剂稳定的混合物，在食品工业中发挥着重要作用，因为它们能够包裹生物活性化合物、改善质地并增强营养物质的传递。根据两相之间的分散情况，乳液可以分为油包水（O/W）型或水包油（W/O）型。乳液在食品工业和医药领域有广泛应用，包括植物性乳制品替代品、植物性肉类和动物脂肪替代品、调味品和酱料、食品功能因子的传递系统以及特殊医疗用途的食品（Zhi等人，2023年）。然而，传统乳液依赖合成或动物来源的稳定剂，其在可持续性、致敏性和环境方面的问题日益受到关注（Malila等人，2024年）。这促使人们转向植物来源的替代品，以满足对环保、安全和功能性食品系统的全球需求。

植物来源的蛋白质和多糖作为丰富且可再生的生物大分子，已成为乳液稳定的有希望的来源（Gordon等人，2025年）。例如豆球蛋白、谷物醇溶蛋白和马铃薯蛋白具有优异的界面活性，而果胶、淀粉和纤维素衍生物则有助于调节粘度和提供空间稳定性（Usman & Xu，2024年）。这些代表性的植物来源蛋白质/多糖具有低致敏性、生物相容性、可生物降解性、低成本、增强饱腹感、低热量含量以及良好的风味特性（Can Karaca, Assadpour, & Jafari，2023年）。此外，考虑到提高营养价值、缓解动物资源短缺问题、适应过敏人群以及避免宗教因素，植物来源的蛋白质/多糖乳液（PPPEs）可以成为满足食品乳制品营养和功能需求的理想选择。

值得注意的是，使用单一植物蛋白质/多糖稳定乳液在实际应用中存在许多问题（Can Karaca等人，2023年）。例如，蛋白质对pH值和离子强度敏感，当pH值接近等电点或离子强度较高时，由单一蛋白质稳定的乳液容易发生絮凝、聚集和破裂；植物蛋白质的强疏水性也限制了其乳化能力（Nooshkam, Varidi, Zareie, & Alkobeisi，2023年）。而由单一植物多糖构成的乳液虽然亲水性更强，但缺乏两亲性，导致乳化能力较弱（Ai，2023年）。因此，许多研究通常将植物蛋白质与多糖结合使用以获得协同效应（Xie等人，2023年）。植物蛋白质和多糖在混合系统中的结合利用了它们互补的物理化学性质：蛋白质吸附在油水界面以降低表面张力，而多糖形成厚实的粘弹性网络以防止液滴聚集，从而克服了单组分系统的局限性（pH敏感性或长期稳定性不足）（Zhang等人，2020年）。例如，植物蛋白-多糖复合物表现出更高的热稳定性、pH抗性以及可控的释放能力，使其非常适合用于功能性食品、营养补充剂和植物性肉类替代品；Shi等人发现大豆蛋白纳米纤维-海藻酸盐复合物可以提高高油相乳液的稳定性（Shi, Cao, Li, & Yang，2024年）。

先前的综述总结了众多文献和技术报告，强调了蛋白质-多糖乳液系统作为创新领域的地位（Babu, Shams, Dash, Shaikh, & Kovács，2024年；Gentile，2020年；Li, Huang, Chen, Yu, & Tian，2025年；Yan, Zhang, Lai, Wang, & Wu，2024年；Yan, Zhang, Lai, Wang, & Wu，2024年）。然而，关于植物蛋白质和多糖乳液的分类、制备策略（pH驱动的复合、酶促交联）、形成机制和表征技术（界面流变学、粒径分布和表面电荷）的综合性综述尚缺乏。在本综述中，我们系统介绍了用于乳液设计的各种植物蛋白质和多糖，并总结了制备方法，探讨了内在和外在因素对其物理性质的影响。此外，还讨论了植物蛋白质-多糖乳液（PPPEs）的形成机制和多种应用。最后，我们讨论了当前面临的挑战并提出了未来的研究方向。本文旨在提供PPPEs在食品生产中应用的全面概述。

部分摘录

豆类蛋白质

豆类蛋白质主要来源于大豆（包括大豆残渣）、豌豆、扁豆和鹰嘴豆等植物，作为可持续且营养丰富的动物蛋白替代品变得越来越重要；它们具有多种功能和营养特性。豆球蛋白占豆类种子蛋白质的近70%，主要由7S、11S和15S蛋白质组成（Müntz，1998年）。豆类蛋白质具有对食品至关重要的功能特性

高能乳化方法

高能乳化是一种通过外部高能输入（如机械剪切、空化效应等）打破两相间界面张力的乳液制备技术（图3A和表1），促进分散相以微小液滴的形式均匀分散在连续相中。该方法适用于需要高度稳定且粒径极小的乳液的情况（通常在亚微米级别）（Plazzotta & Manzocco，2018年）。

结构特性

PPPEs的结构特性主要体现在界面膜组成、复杂结构类型、粒径分布和与稳定性相关的微观结构方面。根据分散相和连续相的类型，由植物蛋白质/多糖形成的乳液可以分为O/W、W/O、O/W/O（油包水包油）和W/O/W型。植物蛋白质-多糖乳液的液滴大小和均匀性主要受乳化方法的影响。

界面吸附与乳化剂相互作用

植物蛋白质（如大豆蛋白、绿豆蛋白和椰子球蛋白）可以自发地在油水界面扩散并吸附。在吸附过程中，蛋白质分子的疏水基团朝向油相，亲水基团朝向水相，形成初始的界面膜，显著降低界面张力，防止油滴聚集，并提供初步的稳定性

植物性乳制品和肉类替代品

PPPEs在乳制品替代品中的应用主要通过两种机制实现：用微凝胶颗粒稳定Pickering乳液以及用多糖改善质地。Hei等人通过比较五种植物蛋白微凝胶颗粒（大豆蛋白、豌豆蛋白、绿豆蛋白、奇亚籽蛋白和鹰嘴豆蛋白）在Pickering乳液中的性能，发现用κCG制备的微凝胶颗粒具有最小的粒径（182.90纳米）和最高的

PPPEs的发展挑战

总之，目前PPPEs面临的主要挑战是难以精确调节界面稳定性。大多数研究仍依赖于经验公式优化，缺乏对颗粒界面行为的分子层面理解。未来，需要结合分子动力学模拟和原位表征技术来解析界面处颗粒的取向、构象变化和相互作用力。

结论与展望

PPPEs代表了食品胶体科学的最新进展；PPPEs可以通过多种高能乳化或低能乳化方法制备。稳定PPPEs的主要涉及电荷稳定、界面吸附、乳化剂、结构稳定和环境响应，同时可以通过调整不同的环境因素来定制PPPEs的物理性质，包括机械性能、粒径、热稳定性等

未引用的参考文献

Guo等人，2025年；作者匿名和Kumar，2022年；Li等人，2024年；Li等人，2024年；Li等人，2025年；Li等人，2024年；Lin等人，2025年；Wang等人，2023年；Wang等人，2025年；Wang等人，2025年；Yu等人，2025年；Zhang等人，2022b；Zhang等人，2025年。

CRediT作者声明

张勤秋：概念构思；数据管理；正式分析；研究；方法论；可视化；撰写——初稿。张青：方法论、撰写——审阅与编辑；任一杰和李静明：方法论、资金获取。苗松：概念构思；项目管理；撰写——审阅与编辑。秦文：概念构思；资金获取；项目管理；撰写——审阅与编辑。

致谢

本项目得到了国家自然科学基金（项目编号：32172210）和四川省科技厅的重点研发项目（项目编号：2023YFN0011）的支持。