核桃与花生蛋白微凝胶粒子：制备、表征及其在稳定乳液和凝胶中的应用

《Food Chemistry》：Walnut and peanut protein microgel particles: production, characterization, and application in stabilizing emulsions and gels

　　已证实，核桃蛋白微凝胶颗粒比花生蛋白具有更强的疏水性。核桃蛋白微凝胶颗粒稳定的HIPPEs（高内相Pickering乳液）体系具有较好的稳定性。花生蛋白微凝胶颗粒表现出优异的凝胶形成能力和凝胶强度。SO?2? 离子对乳液凝胶流变性能的提升最为显著。引言微凝胶颗粒是直径在10–1000 nm之间、具有特定结构特征和功能特性的膨胀型聚合物颗粒。与传统固体颗粒和小分子表面活性剂相比，微凝胶颗粒因具有更优异的稳定性，被认为是稳定乳液体系的更优选择（Hei, Li, et al., 2024; Hei, Liu, et al., 2024）。通常观察到，蛋白质在某些条件下可自组装成有序结构（如纤维、柔性链、纳米管）或无序结构（如随机聚集物）（Bagasettihalli Kariyappa et al., 2025; Yang et al., 2023）。这种优异的自组装能力使蛋白质成为制备凝胶基质的理想原料。近年来，植物蛋白作为微凝胶颗粒的来源被越来越多地用于食品配方中（Wang et al., 2022）。此外，植物（Aglae）产物也常被用于化学凝胶基应用（Rezaei et al., 2021）。蛋白质基软微凝胶颗粒也常被优选用作Pickering稳定剂（Wang et al., 2022）。在Pickering乳液中，体系界面稳定是通过微凝胶颗粒调节油-水界面张力来实现的。通过调节这种界面张力，可以精细调控乳液的物理化学性能（Shi et al., 2020; Zhang et al., 2023）。这一现象可以被利用，以带来所得乳液凝胶的有趣变化（Zhi et al., 2023）。在影响乳液凝胶体系稳定性的诸多因素中，微凝胶颗粒的蛋白来源被认为是其中最重要的因素之一（Hei, Li, et al., 2024; Hei, Liu, et al., 2024）。花生蛋白具备许多与食品结构相关的理想营养和功能特性，包括乳化、起泡和凝胶化（Basse et al., 2020; Das et al., 2025; Jadhav, 2025）。Jiao等（2018）表明，仅由花生蛋白制备的微凝胶颗粒可用于稳定高内相Pickering乳液（HIPPEs），显示出潜在的多领域应用前景。某研究中采用花生蛋白分离物作为制备微凝胶颗粒的主要原料，并将其用于稳定O/W型Pickering乳液。作者显示，这些微凝胶颗粒中冷压花生油的内相比例达到87%，正己烷达到88%。这些结果表明，当冷压花生油作为内相时，所得凝胶可用作氢化油（PHO）的替代品。Du等（2024）研究了在不同pH条件下由花生蛋白分离物（PPI）微凝胶颗粒稳定的乳液（50%油相，w/w）的界面结构与性质。作者表明，PPI微凝胶聚集物在油-水界面的吸附增强了结构强度并提高了乳液稳定性。上述所有研究都聚焦于基于花生蛋白的Pickering乳液的构建与应用，但对于其他植物蛋白（如核桃蛋白）基Pickering乳液微凝胶颗粒的研究仍然十分有限。核桃蛋白是一种重要的植物蛋白资源，主要由醇溶蛋白（约占70%）和少量球蛋白、麦醇溶蛋白及清蛋白组成（Wen et al., 2023）。与大豆、小麦和玉米等谷物蛋白相比，核桃蛋白富含必需氨基酸，且氨基酸组成比例良好。研究表明其具有更好的消化性、功能性质和生物活性（Zhao, Wang, et al., 2025）。鉴于醇溶蛋白在核桃蛋白中占主导地位，其用于食品时的许多功能性质受限于较低的水溶性（Sze-Tao & Sathe, 2000）。已有研究表明，用钠盐（Na?，15 mmol/L）处理核桃蛋白可显著改善所得凝胶的内聚性、流变性质、质构和持水性（WHC）（Lei et al., 2022）。其他作者也表明，盐离子诱导会影响蛋白凝胶的物理化学性质（Tan et al., 2017; Zhu et al., 2021）。然而，关于核桃蛋白微凝胶产品的开发与表征的研究尚未见报道。目前，尽管基于花生蛋白的Pickering乳液研究已取得一定进展，但尚无任何研究系统地比较了由具有不同物理化学性质（如花生蛋白和核桃蛋白）的植物蛋白所制备的微凝胶颗粒及其乳液和乳液凝胶之间的物理化学差异。本研究制备并表征了花生蛋白和核桃蛋白的微凝胶颗粒。随后，利用这些微凝胶颗粒制备乳液和凝胶并进行表征。分析内容包括对两种微凝胶颗粒物理稳定性的评估，以及对利用这些微凝胶颗粒所制备乳液和凝胶的评估。研究结果与讨论有望为开发新型高价值微凝胶颗粒、选择合适植物蛋白并最终创建乳液基或固体凝胶食品提供重要的理论和实践基础。章节摘要材料与试剂豌豆蛋白分离物（PPI，BR纯度）和核桃蛋白浓缩物（WPC，蛋白含量70%）分别购自源叶生物技术股份有限公司（中国上海）和泽朗生物技术股份有限公司（中国陕西）。大豆油购自当地市场（中国北京）。转谷氨酰胺酶（T-Gase）、NaCl、KCl、Na?SO?、尼罗红、尼罗蓝（CLSM染色）均为分析纯，购自悠达生物工程股份有限公司（中国山东）、上海实验微凝胶颗粒的ζ电位与粒径由PPI和WPC制备的微凝胶颗粒的平均ζ电位和粒径分布如图1a/b所示。PPI-MPs的粒径分布在108至893 nm之间，最高强度记录为12.9%。WPC-MPs的分布范围在197至1040 nm之间，最高强度记录为16.7%。这一现象可能归因于蛋白疏水性的差异。这是因为疏水性是一个关键因素结论利用两种植物蛋白（豌豆蛋白和核桃蛋白）制备了两类微凝胶颗粒，用于稳定Pickering乳液和Pickering乳液凝胶体系。微凝胶颗粒的物理化学性质取决于所使用两种蛋白的疏水性。WPC-MPs表现出较大的粒径和更强的对油相的亲和力。PPI-MPs则表现出更牢固的氢键形成和增强的界面相容性。这源于作者贡献声明Yingying Gu：原创草稿撰写、软件、方法学、调查、数据整理、概念构思。Zhimo Jiang：可视化、验证、指导。Xiaojie Ma：指导、方法学。Hui Hu：验证、概念构思。Jinjin Zhu：指导、正式分析、数据整理。Liang Ma：指导、概念构思。Benu Adhikari：审阅与编辑。Nathalie Gontard：审阅与编辑。Chahinez Aouf：审阅与编辑。Qiang Wang：资源利益冲突声明作者声明，他们没有已知的会可能影响本文所述工作的竞争性经济利益或个人关系。致谢本研究得到国家重点研发计划（2023YFE0104900）、国家自然科学基金（32172149、32472271）以及农业科技创新项目（CAAS-ASTIP-2025-IFST）的资助。Yingying Gu｜Zhimo Jiang｜Xiaojie Ma｜Hui Hu｜Jinjin Zhu｜Liang Ma｜Benu Adhikari｜Nathalie Gontard｜Chahinez Aouf｜Qiang Wang｜Aimin Shi