《Food Chemistry》：Concentration-dependent structural transition and thermoreversible behavior in WPI oleogels containing glyceryl monostearate
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•GMS浓度可调节低蛋白浓度WPI油凝胶的结构转变。•当GMS浓度≥3%时，热可逆行为和热稳定性得以改善。•7%GMS可赋予最佳的持油性和触变恢复能力。•该体系具有在食品中替代固态脂肪的潜力。引言固态脂肪是人类饮食的重要组成部分，其独特的加工特性使其成为食品加工中不可或缺的原
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GMS浓度可调节低蛋白浓度WPI油凝胶的结构转变。
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当GMS浓度≥3%时，热可逆行为和热稳定性得以改善。
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7%GMS可赋予最佳的持油性和触变恢复能力。
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该体系具有在食品中替代固态脂肪的潜力。
引言
固态脂肪是人类饮食的重要组成部分，其独特的加工特性使其成为食品加工中不可或缺的原料（López-Pedrouso等人，2021年）。然而，过量摄入饱和固态脂肪与慢性疾病风险增加有关。在此背景下，研究人员已广泛探索开发适宜的固态脂肪替代品，以弥补减脂食品的品质缺陷。油凝胶是一种以液态油为基础、能够模拟固态脂肪性质的半固态材料。油凝胶的形成过程需要使用结构剂，结构剂在油中形成三维网络，从而将油禁锢其中（Savchina等人，2025年）。
蛋白质作为两亲性聚合物，因其安全性而在油凝胶中被广泛认可，相较于其他结构剂具有清洁标签优势（Scholten & De Vries，2017年）。乳清蛋白约占乳蛋白的20%，经加工可制成乳清蛋白分离物（WPI）。WPI具有优异的凝胶性、乳化性、增稠性、起泡性和持水性，被广泛用于乳制品、饮料、烘焙产品和功能性食品（Sun等人，2025年）。以往研究通常采用乳液模板法制备基于乳清蛋白的油凝胶：通过高速剪切或高压均质将油相分散入水溶性蛋白溶液中，随后通过加热、酸化或酶交联诱导蛋白聚集，形成三维网络以稳定油滴（Liu等人，2021年）。然而，仅由WPI构建的凝胶常存在持油性弱、热稳定性差和基质疏松等问题，在低蛋白浓度或高油含量条件下尤为明显，易导致相分离或结构崩塌（Tavernier等人，2018年）。
为克服上述局限，蛋白质—脂质杂化网络因兼具两者的优势而日益受到关注。与单一组分体系相比，杂化网络通常表现出更高的结构稳定性，而单纯的蛋白质或脂质体系往往存在微观结构粗糙、浓度要求高、热响应有限以及在食品工业实际加工条件下结构恢复能力差等问题（Blake等人，2014年；Gengatharan等人，2023年）。为解决单一组分体系的局限，引入脂质基结构剂（如单甘油酯或蜡）构建双网络复合体系被证明是一种有效策略（Blake等人，2014年）。在众多脂质基油凝胶化剂中，单硬脂酸甘油酯（GMS）因其优异的结晶能力和界面活性而备受关注。作为一种非离子表面活性剂，GMS能迅速吸附于油水界面以降低界面张力。随后，界面富集的GMS分子发生自组装并诱导界面结晶，发挥关键的模板效应（Cheng等人，2020年）。这些界面结晶可作为油相中分散GMS分子进一步结晶的成核位点，从而促进连续三维结晶网络的形成（Patel等人，2013年）。所形成的GMS结晶网络可能与蛋白质基质相互作用并限制液滴运动，从而提高油凝胶的结构稳定性（Huang、Feng等人，2024年）。例如，最近一项研究采用乳液模板法，利用单月桂酸甘油酯（GML）与WPI构建了具有致密"蜂窝状"结构的复合油凝胶（Gao等人，2024年）。另有研究表明，将多糖引入基于WPI的油凝胶可增强网络完整性并改善凝胶的力学性能（Ma等人，2023年）。然而，现有的单甘油酯—WPI复合体系仍面临重大挑战。多数报道体系依赖较高的蛋白浓度（≥8wt%）以维持结构稳定性，且GMS调节热可逆双网络结构形成的机制尚不清楚。由于热可逆性对许多食品应用而言是关键功能特性，深入理解其结构起源对于合理设计基于蛋白质的油凝胶至关重要。
热可逆性定义为材料随温度变化在类固态与类液态之间可逆转变的性质，该特性在食品加工中极具吸引力，因为材料在加热时可流动，冷却后能迅速恢复结构（Cao & Mezzenga，2020年）。在单甘油酯基体系中，这种热响应性与脂质结晶结构的熔融和再结晶密切相关。以往研究表明，GMS可被引入WPI基体系，且GMS浓度的增加会影响体系的热学和力学性能（C. Wang等人，2024年；S. Zheng等人，2024年）。Clímaco和Fasolin（2024年）也证明了GML—WPI复合油凝胶具有热可逆行为。然而，这些研究主要关注单甘油酯—WPI复合体系的形成及功能特性，而对于单甘油酯结晶相关的浓度依赖性结构转变及其与WPI网络组织、热可逆性和结构恢复能力之间的关系，理解仍不充分，这在低蛋白浓度WPI油凝胶中尤为突出。该知识空白限制了具有足够结构稳定性和恢复能力的热可逆油凝胶的合理设计。
近期研究表明，仅利用WPI即可通过乳液模板法构建油凝胶，WPI浓度的增加可增强所形成油凝胶的结构强度、流变性能和储存稳定性（H. Li等人，2025年）。值得注意的是，2wt%的WPI即可形成油凝胶，但所得结构相对较软。这一发现为建立低蛋白浓度WPI模型体系提供了有用基础。然而，将可结晶单甘油酯引入低蛋白浓度WPI油凝胶后的影响仍不清楚，特别是在GMS浓度增加如何影响晶相发展及其与所形成油凝胶结构和功能特性的关系方面尚不明确。因此，本研究将WPI浓度固定为2wt%，并将GMS浓度从0系统变化至9wt%，以研究所形成油凝胶的浓度依赖性结构演变和功能行为。研究采用DSC、FTIR、XRD和CLSM对油凝胶进行表征，分别评估其热行为、分子相互作用环境、结晶特征和微观结构组织（Keskin Uslu & Y?lmaz，2021年；F. C. Wang等人，2016年）。上述分析进一步与流变学和持油性测定相结合，以考察GMS结晶、结构演变、热可逆行为和结构恢复能力之间的关系。该方法为GMS浓度在调节低蛋白浓度WPI油凝胶结构与功能中的作用提供了基于证据的见解。
章节摘要
材料
乳清蛋白分离物9410（纯度≥92%）由Hilmar公司（美国）提供。玉米油购自益海嘉里食品营销有限公司（上海，中国）。单硬脂酸甘油酯（GMS，分析纯）购自上海缘叶生物科技有限公司（上海，中国）。尼罗红染料由上海艾可生物科技有限公司（上海，中国）提供。固体绿色染料由南京沃博生物科技有限公司（南京，中国）供应。无水乙醇、过氧化氢，
乳液模板的粒径分布与微观结构演变
首先评估GMS浓度对乳液模板粒径分布和微观结构的影响，以了解其在乳液稳定中的作用。
结论
综上所述，GMS作为浓度依赖性的结构调节剂作用于WPI油凝胶，而非简单地作为增强剂。研究结果揭示了不同的浓度依赖性结构和功能区间。在低GMS浓度下，油凝胶结构发展有限，而3wt% GMS标志着结构转变，表现为可检测晶相的出现和热可逆行为的产生。进一步提高GMS浓度
CRediT作者贡献声明
李木子：撰写——初稿、方法论、概念构思。梁伟利：验证、调查。蔡一：验证、调查。郭吉正：验证、调查。张雷磊：验证、调查。马建军：验证、调查。曹永强：验证、调查。李宏波：验证、调查。喻京华：撰写——审阅与编辑。
未引用参考文献
Huang、Guo与Zhang，2024年
利益冲突声明
作者声明，不存在可能影响本文所述工作的已知名利冲突或个人关系。
致谢
资金支持：本研究得到甘肃省重大科技专项计划（项目编号：25ZDNA010）和山东省博士后创新项目，中国（SDCX-ZG-202400132）资助。
李木子|梁伟利|蔡一|郭吉正|张雷磊|马建军|曹永强|李宏波|李红娟|喻京华
