《Food Hydrocolloids》：Modulation of interfacial stability for potato protein-gallic acid-sodium carboxymethyl cellulose conjugates: Structural modification and assembly behavior
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•CMC的引入诱导蛋白质解折叠并暴露疏水基团。•CMC接枝将Td从97.17°C提高至109.08°C。•PPI–GA与CMC的质量比为1:1时表现出最优的界面重排和稳定性。•QCM-D证实该偶联物形成了厚实的、充分水合且强韧的界面层。引言乳液稳定性在很大程度上取决于油水界面
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CMC的引入诱导蛋白质解折叠并暴露疏水基团。
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CMC接枝将Td从97.17°C提高至109.08°C。
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PPI–GA与CMC的质量比为1:1时表现出最优的界面重排和稳定性。
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QCM-D证实该偶联物形成了厚实的、充分水合且强韧的界面层。
引言
乳液稳定性在很大程度上取决于油水界面层的性质（Wilde, 2000）。作为天然表面活性大分子，蛋白质在稳定多相体系中发挥着关键作用（Li & Karboune, 2021）。然而，许多植物蛋白尽管具有营养价值和易获得性，却往往形成脆弱的界面膜。这种缺陷源于其固有的分子刚性和较高的表面疏水性（Cai et al., 2023），使其在加工和储存过程中易受环境胁迫影响。这些胁迫往往会导致界面膜破裂、液滴聚集以及最终的相分离。因此，其在食品体系中的应用仍受到限制。
共价修饰已成为克服单一蛋白质性能局限的有效策略。具体而言，多酚与蛋白质之间的共价偶联已被证明可以改善功能性质。在我们的先前工作中，成功制备了马铃薯蛋白分离物（PPI）与没食子酸（GA）的二元共价偶联物，即PPI–GA，并展现出增强的抗氧化活性和乳化能力（Huang et al., 2026）。尽管二元体系提高了蛋白质的柔韧性和抗氧化活性，但其对界面膜的物理稳定性和机械强度的贡献仍然有限。引入小型亲水分子会破坏表面的亲水-疏水平衡，导致在界面应力条件下空间位阻和静电排斥不足。因此，此类体系往往无法有效抑制液滴聚集和Ostwald熟化（Zhou et al., 2025）。
羧甲基纤维素钠（CMC）是一种水溶性阴离子多糖。它主要通过水相增稠而非表面活性来稳定乳液。粘度的增加有效阻碍了液滴的聚结和聚集（Niu et al., 2021）。因此，将CMC引入PPI–GA二元体系可能进一步优化偶联物的界面性能和整体稳定效果。根据相互作用模式，蛋白质和多糖可以形成共价或非共价复合物（Babu et al., 2024）。其中，通过Maillard反应产生的共价偶联物因其不可逆连接、经济性和清洁标签特性而尤为引人注目（Urango et al., 2024）。近期研究发现，Maillard偶联显著增强了界面膜的粘弹性和机械强度（Kim et al., 2025）。在一项相关研究中，Xing等（2025）观察到，通过碱处理结合干法糖基化制备的OVA–PC–SA偶联物表现出优异的乳化性和稳定性。类似地，Zhang等（2024a）报道，通过Maillard反应将大豆蛋白分离物水解物与黄原胶偶联，增强了界面粘弹性质。
然而，如表S1所总结，现有针对蛋白质、多酚和多糖复合物的研究大多集中在二元复合体系，而对三元偶联物的研究也主要关注乳化活性指数、储存稳定性和流变学性质等宏观乳液指标。目前缺乏对多糖如何精确调控界面膜的动态吸附行为、吸附层结构和机械性质——这些决定长期稳定性的关键因素——的系统研究。此外，PPI分步修饰的研究仍处于起步阶段，结构与界面性能之间的关系仍需进一步阐明。
因此，本研究旨在通过碱处理结合干热Maillard反应制备PPI–GA–CMC三元偶联物。利用SDS-PAGE、荧光光谱、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、圆二色谱（CD）和扫描电子显微镜（SEM）对其结构性质进行表征。评估其乳化活性和稳定性以考察偶联物的实际应用潜力。通过界面张力、吸附动力学、扩张流变学和带耗散的石英晶体微天平（QCM-D）评估界面行为。通过建立结构-界面性质关系，本研究有望揭示性能增强的内在机制。这些发现可能为开发高性能PPI基乳化剂提供理论基础。
章节摘要
材料
GA（纯度≥99%）购自上海麦克林生化科技有限公司。PPI（纯度≥90%）购自西安瑞茂生物科技有限公司。CMC（粘度：800–1200 mPa·s）、邻苯二甲醛（OPA）和8-氨基萘-1-磺酸（ANS）购自上海阿拉丁试剂有限公司。十二烷基硫酸钠（SDS）购自国药集团化学试剂有限公司（上海）。玉米油购自上海富林门食品公司，
SDS-PAGE
PPI主要由蛋白酶抑制剂（5–25 kDa）、PAT（patatin）蛋白（35–43 kDa）和高分子量（HMW）蛋白（>50 kDa）组成（Wu et al., 2021; Bhutto et al., 2024）。如图1A所示，SDS-PAGE图谱显示，天然PPI和PPI–GA偶联物均显示出宽而清晰的条带。然而，与CMC进行干热Maillard反应后，主条带变得较轻且模糊，并在加样孔处出现明显的滞留。这一观察结果与Eichhorn等人的发现相似。
结论
总之，通过干热Maillard反应成功制备了PPI–GA–CMC偶联物。结构表征证实CMC共价接枝到PPI–GA上，增强了表面疏水性、热稳定性和乳化性能。界面性能评估表明，PPI–GA与CMC质量比为1:1的三元偶联物表现出最佳性能，其特征为快速的分子重排、稳定的弹性
CRediT作者贡献声明
Gong Deming：写作——审阅与编辑。Fei Xiaoyun：数据管理。Wang Rui：写作——审阅与编辑、方法论、正式分析、数据管理。Huang Zhenjing：写作——原稿撰写、软件、方法论、调查、正式分析、数据管理、概念构思。Zhang Guowen：写作——审阅与编辑、资源、方法论、资金获取、概念构思。Hu Xing：正式分析
未引用参考文献
Chen et al., 2018; Fei et al., 2025b; Li et al., 2025; Li et al., 2025; Li et al., 2024; Liu et al., 2024; Wang et al., 2024c; Zhang et al., 2025.
致谢
本研究受国家自然科学基金（编号：32460566）和食品科学与资源国家重点实验室南昌大学开放课题项目（编号：SKLF-KF-202613）资助。
黄震静|Rui Wang|Xiaoyun Fei|Gong Deming|Hu Xing|Zhang Guowen
