普鲁兰多糖对大豆分离蛋白乳液凝胶结构与功能特性的影响:分子间相互作用、凝胶特性及姜黄素递送

《Journal of Food Engineering》:Effect of pullulan on the structure and functional properties of soy protein isolate emulsion gels: intermolecular interactions, gel properties, and curcumin delivery

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月11日 来源:Journal of Food Engineering 5.8

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   •普鲁兰通过非共价相互作用改善大豆分离蛋白乳液凝胶的结构和功能特性。•阐明了SPI和PUL之间的分子间相互作用机制。•氢键和疏水相互作用在SPI–PUL凝胶的网络稳定性中起关键作用。•PUL的加入增强了乳液-凝胶体系对姜黄素的包封和递送。引言姜黄素(CUR)是一种典型的亲脂性

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    普鲁兰通过非共价相互作用改善大豆分离蛋白乳液凝胶的结构和功能特性。
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    阐明了SPI和PUL之间的分子间相互作用机制。
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    氢键和疏水相互作用在SPI–PUL凝胶的网络稳定性中起关键作用。
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    PUL的加入增强了乳液-凝胶体系对姜黄素的包封和递送。

引言

姜黄素(CUR)是一种典型的亲脂性生物活性化合物,具有强效的抗氧化、抗炎和抗肿瘤活性。具体而言,其强效的抗氧化和抗菌活性使其广泛应用于活性包装和食品保鲜,防止脂质劣变并抑制微生物生长。
(Dube, 2025; Lai et al., 2024)。然而,其对光、热和pH的高敏感性,以及在加工和胃肠消化过程中易降解的特性,导致其生物利用度低,从而严重限制了其在功能食品中的应用。(Cao et al., 2017; Nikbakht Nasrabadi et al., 2021; Xie et al., 2024)。
为了克服这些限制,乳液凝胶——一种具有连续三维网络结构的软固体生物材料——在包封生物活性化合物方面具有显著优势,包括高载量、增强的稳定性和在胃肠道的控释。(Dickinson, 2012; Lin et al., 2020)。例如,Zhao等人(2024)发现,将姜黄素包封在乳清蛋白分离物-κ-卡拉胶复合乳液凝胶中,显著提高了其热稳定性和化学稳定性,以及体外生物利用度。此外,Zhang等人(2023)报道,以蜂蜡作为油相配制的新型卵清蛋白乳液凝胶显著提高了包封姜黄素的储存稳定性和化学稳定性。因此,选择合适的凝胶剂对于构建稳定的乳液凝胶体系至关重要。(Xu et al., 2023)。天然食品级聚合物,特别是蛋白质和多糖,具有优异的生物相容性、生物降解性和安全性,使其非常适合作为食品乳液凝胶的凝胶剂。(Gao et al., 2024)。
在植物来源的大分子中,大豆分离蛋白(SPI)由于其丰富、营养价值高、成本低和优良的功能特性,被广泛用于构建食品乳液和凝胶。然而,仅基于SPI的系统存在若干局限性(Lian et al., 2023)。在乳液中,由SPI形成的界面层提供的保护有限,使液滴在环境胁迫下易发生聚集、絮凝或合并(Berton-Carabin et al., 2014; Charoen et al., 2012; Guerra-Rosas et al., 2016)。在乳液凝胶中,热诱导的SPI网络通常松散且不均匀,降低了其持水能力和持油能力,需要进一步进行质地优化(Huang et al., 2025; Jiang et al., 2026)。为了克服这些局限性,引入共存生物聚合物被广泛采用(Jiang and Xiong, 2013)。多糖或多酚可通过非共价或共价交联显著增强SPI凝胶网络。例如,Yu等人(2022)报道,向SPI乳液凝胶中添加黄原胶通过氢键和静电相互作用增强了网络结构。同样,Xu等人(2022)表明,碱性诱导阿魏酸与SPI侧链的共价交联导致了更致密且均匀的网络的形成。
乳液凝胶可分为蛋白质凝胶、多糖凝胶和混合乳液凝胶。多糖不仅增加连续相的粘度,还调节蛋白质的界面吸附和聚集行为,从而促进更完整的界面层和致密、均匀的三维网络的形成(Dickinson, 2003; Schmitt and Turgeon, 2011)。因此,蛋白质-多糖复合物是优化食品胶体的一种主要策略(Dickinson, 2008)。然而,传统的增强策略主要依赖带电阴离子多糖(如果胶、黄原胶或卡拉胶),其功能对pH和离子强度高度敏感(Joshi et al., 2018; Mena-Casanova and Totosaus, 2011; Sarraf et al., 2021)。相比之下,普鲁兰(PUL)——一种具有优异成膜性、氢键形成能力和增稠性能的中性多糖——显示出巨大潜力(Ai et al., 2026; Cheng et al., 2011; Qayum et al., 2024; Syrigou and Tsouko, 2026)。PUL通过氢键和其他非共价力与蛋白质相互作用,降低界面张力,增强空间位阻,并改善流变稳定性(Han et al., 2024a, Han et al., 2024b; Zhang et al., 2021)。先前的研究通过将PUL与乳清蛋白或玉米醇溶蛋白结合,制备了功能乳液凝胶(Liu et al., 2021, 2023; Liu et al., 2023a, Liu et al., 2023b)。也有报道,由PUL和蛋白质制备的乳液凝胶可用于包封小分子物质。Zhao等人(2025)证明,WPC-PUL乳液凝胶显著提高了虾青素的包封效率、消化后保留率和生物利用度。同时,Drosou和Krokida(2024)开发WPC-PUL作为壁材,显示出对β-胡萝卜素的高包封效率、优异的长期储存稳定性和高生物利用度。
然而,目前关于PUL在SPI乳液凝胶中应用的研究仍不够系统。更重要的是,这种中性多糖调节SPI展开、界面组装和构象转变的机制仍未被探索。我们假设PUL浓度会显著影响乳液和乳液凝胶的特性,从而影响CUR的负载和递送。为了验证这一假设,首先制备SPI-PUL复合乳液,系统研究其胶体特性。随后,制备SPI-PUL乳液凝胶,以阐明控制凝胶结构和功能的调节机制。本研究旨在阐明PUL与SPI之间的相互作用,确定改善SPI乳液凝胶功能特性及其CUR递送的PUL最佳浓度,为开发绿色、高效和具有成本效益的植物蛋白质-多糖乳液凝胶递送系统提供理论依据,并扩展PUL在SPI系统中的应用。

章节摘要

材料

SPI由北京索莱宝科技有限公司提供。PUL(普鲁兰,>95%)购自上海阿拉丁试剂有限公司,CUR购自上海源叶生物科技有限公司。无水氯化钙、无水乙醇、三氯乙酸、氯化钠、氯化亚铁和硫氰酸铵均购自国药集团化学试剂有限公司(北京)。葵花籽油来源于

粒径和电位分析

乳液的液滴粒径分布反映了其分散液滴的大小和均匀性(He et al., 2021)。SPI–PUL复合乳液的液滴粒径结果见图1A。随着PUL含量的增加,平均液滴粒径从1585.33 ± 192.62 nm减小到873.33 ± 30.31 nm,随后在更高浓度时略有增加。这种行为可归因于PUL的亲水性,其加入增强了体系的润湿性和空间位阻

结论

本研究使用SPI和PUL制备了SPI-PUL复合乳液、乳液凝胶和CUR负载乳液凝胶递送系统。研究了PUL浓度对乳液和乳液凝胶特性的影响,以及对CUR的包封和保护作用。PUL的加入改善了乳液的乳化性能和结构特性。含1.2% PUL的乳液表现出最佳的乳化性能和粒径。当

CRediT作者贡献声明

贾冰澜:撰写 – 初稿,调查研究,数据整理。马楠:撰写 – 审阅与编辑,方法学。李世耀:撰写 – 审阅与编辑。宫越彤:数据整理。王希博:监督指导,资金获取,概念构思。邓鑫瑞:撰写 – 审阅与编辑,监督指导,项目管理,概念构思。

利益冲突声明

作者声明不存在已知的与本文所述工作可能相关的竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本研究由2026年鹤岗市引才领才项目02资助。
贾冰澜|马楠|李世耀|宫越彤|王希博|邓鑫瑞

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