《Food Hydrocolloids》:Tuning Ovalbumin Fibril Dimensions: From Oregano Essential Oil Pickering Emulsion Stabilization to Active Edible Coatings of Blueberry
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•通过酸性加热调控OVAF尺寸,实现纤维状组装。•短时(24 h)制备的OVAF形成了粒径较小、储存稳定的OEO Pickering乳液液滴。•乳液体系与涂层体系中OVAF的最优尺寸各不相同。•COE-48兼具高OEO保留率以及抗氧化和抗菌活性。引言可食用涂层作为一种环境友好
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通过酸性加热调控OVAF尺寸,实现纤维状组装。
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短时(24 h)制备的OVAF形成了粒径较小、储存稳定的OEO Pickering乳液液滴。
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乳液体系与涂层体系中OVAF的最优尺寸各不相同。
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COE-48兼具高OEO保留率以及抗氧化和抗菌活性。
引言
可食用涂层作为一种环境友好且可生物降解的采后保鲜体系,已逐渐受到广泛关注。该体系可在果蔬表面形成半透性屏障,调节水分和气体传递,降低呼吸速率,并促进抗氧化和抗菌化合物的递送(Wang等,2025;Yu等,2026;Zhang等,2026a)。然而,单一组分涂层往往机械性能不足、耐水性差且屏障能力有限。此外,挥发性或可扩散的活性化合物可能发生快速释放、挥发或迁移,导致抗氧化和抗菌效果短暂,部分涂层配方还可能对果蔬的外观、风味、质构或整体感官接受度产生不利影响(Jama等,2026;Kasle等,2025)。因此,开发兼具牢固成膜性、高效稳定化与活性化合物控释功能、持久抗氧化和抗菌活性以及有效维持采后品质的活性可食用涂层,仍是果蔬保鲜领域的重要研究课题。
羧甲基纤维素(CMC)是一种丰富且可生物降解的纤维素衍生物,具有良好的成膜性能,已被广泛研究用作果蔬食品包装和可食用涂层的基质材料(Chen等,2025;Qi等,2025)。CMC链上丰富的羟基和羧甲基促进了分子间相互作用和透明、连续涂层膜的形成,从而提供良好的气体阻隔性能(Wang等,2025)。尽管具有上述优势,CMC的显著亲水性使其涂层易吸潮、溶胀乃至部分溶解,从而影响其耐水性和水蒸气阻隔性能(Mahmud等,2026;Wang等,2025)。纯CMC膜可能柔韧性有限(Kasle等,2025;Yang等,2025),同时其与疏水性化合物(尤其是植物精油)的相容性较差,可能导致相分离、分散不均、干燥过程中挥发以及不可控释放(Yang等,2025)。柠檬酸(CA)作为一种绿色交联剂,可通过共价酯键和非共价氢键强化CMC网络,从而提高涂层的结构完整性和耐水性(Nongnual等,2024)。然而,仅用CA交联CMC难以同时实现精油的高效保留、足够的柔韧性、有效的紫外线防护、持久的抗氧化和抗菌活性以及长期的采后保鲜效果。因此,将增强型生物聚合物组分与疏水性活性化合物的有效递送系统相结合,是克服CMC基涂层结构和功能局限性的合理策略。
Pickering乳化技术为将植物精油引入活性涂层提供了一种有效平台,因为吸附在油水界面的颗粒可以稳定油滴,改善其在水溶性生物聚合物基质中的分散和保留,并调节精油的释放(Kim等,2025;Talebi等,2026;Yang等,2026)。食品来源的蛋白质纤维近期引起了越来越多的关注,作为可食用涂层的生物基Pickering稳定剂和结构增强剂,具有高长径比、界面活性和形成互连网络的能力(Han等,2023;Karabulut,2025;Liu等,2025;Qin等,2026)。在适当的酸性加热条件下,卵白蛋白(OVA)发生部分水解和构象展开,随后通过富含β-折叠的自组装形成卵白蛋白纤维(OVAFs)(Lara等,2012;Zeng等,2024)。尽管具有上述优势,但将蛋白质纤维有效整合到Pickering乳液和可食用涂层基质中仍具挑战性。在乳液界面,纤维的尺寸、柔韧性、表面电荷和润湿性共同决定吸附行为、界面堆积和液滴表面覆盖度(Xu等,2026;Zhao等,2025)。较短的纤维有利于快速界面吸附和更均匀的液滴覆盖,而较长的纤维则可能增强空间位阻稳定和连续相网络形成,但过度缠结或聚集时也可能促进液滴间桥连和絮凝(Pi等,2023;Zhao等,2025)。在可食用涂层基质中,蛋白质纤维与多糖链之间的相容性、空间分布和分子相互作用强烈影响膜网络结构,进而影响涂层的机械、屏障、耐水和光学性能(Chai等,2026;Dong等,2023)。在涂层基质中,中等尺寸的纤维通过有效分散和分子间相互作用增强网络,而过长或聚集的纤维可能破坏基质连续性并产生结构不均匀性(Chai等,2026)。因此,阐明蛋白质纤维在界面稳定和涂层网络形成中尺寸依赖性效应,对于理性设计蛋白质纤维基活性涂层至关重要。
因此,本研究以CMC/CA作为成膜基质,以OVAFs作为OEO液滴的Pickering稳定剂和涂层网络的结构组分,制备了不同酸性加热时间产出的OVAFs的CMC-CA/OVAFs/OEO乳液复合活性涂层(COEs)。首先对在不同酸性加热时间下制备的OVAFs的物理化学性质、流变行为、纤维化尺寸、表面特征、热稳定性和形貌进行了表征。随后评估了其对不同油相体积分数下OEO Pickering乳液的稳定能力。接着对含有不同纤维化尺寸OVAFs的复合涂层的流变、机械、光学、表面疏水性、屏障、热和微观结构性能,以及OEO释放行为、抗氧化和抗菌活性进行了考察。最后将最佳配方应用于蓝莓,测定其在贮藏过程中对重量损失、色泽稳定性和感官质量的影响。本研究旨在建立OVAF尺寸、Pickering乳液稳定和复合涂层结构与功能之间的关系,阐明蛋白质纤维在油水界面和CMC/CA基质中的不同作用,从而支持蛋白质纤维基活性涂层用于采后果蔬保鲜的理性开发。
章节摘要
材料
卵白蛋白(OVA,CAS号:9006-59-1)购自上海依恩化工科技有限公司。牛至精油(OEO,产品编号:S27449,CAS号:8007-11-2)购自上海源叶生物科技有限公司。羧甲基纤维素(CMC,CAS号:9004-32-4)购自常熟伟业科技有限公司。柠檬酸(CA,CAS号:77-92-9)购自国药试剂有限公司。
卵白蛋白纤维(OVAFs)的制备
将20 mg/mL OVA溶解于pH=2的水中(含50 mM NaCl),并在90°C下搅拌0 h、24
OVAFs的浊度、粒径和Zeta电位
浊度取决于分散蛋白质组装体的浓度、尺寸、形貌和折射率对比度(Xu等,2025a)(图1a)。未处理的OVA样品浊度最高,约为0.32,表明存在相对较大或异质性蛋白质组装体,产生显著的光散射(Huang等,2022;Li等,2020)。酸性加热24 h后,OD600显著下降至约0.13,表明
结论
本研究通过酸性加热调控OVA的纤维化程度,所得OVAFs用于稳定OEO Pickering乳液并构建CMC/CA/OVAF/OEO复合活性涂层。系统评估了OVAF结构演变对乳液稳定性、涂层性能和蓝莓保鲜的影响。结果表明,在pH 2条件下,随着处理时间的延长,OVA逐步发生展开、水解和纤维状组装,且在
作者贡献声明
李含宇:写作 – 审阅与编辑,监督,资源。杨小雪:写作 – 审阅与编辑,资源。张华江:写作 – 审阅与编辑,资源,获取资金。许丽娜:写作 – 原创草稿,方法学,获取资金,数据管理,概念化。刘立伟:软件,方法学。王俊强:方法学,数据管理
伦理声明
本研究所有涉及人类参与者的感官实验均严格按照《赫尔辛基宣言》或同等国际标准中规定的伦理原则进行。本研究的感官评定部分免于正式伦理审批要求。在参与之前,每位评定人员均通过确认以下声明提供书面知情同意:"确认我已阅读并理解所提供的信息,自愿同意
生成式AI及AI辅助技术在写作过程中的使用声明
在本工作准备过程中,作者仅使用ChatGPT进行语言润色,未用于数据分析或图表生成。使用工具后,作者根据需要审查和编辑了内容,并对发表内容承担全部责任。
利益冲突声明
? 作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究由中国博士后科学基金项目(2025M773008)、黑龙江省"双一流"学科新一轮协同创新成果项目(LJGXCG2024-P39)、黑龙江省现代农业产业技术协同创新推广体系岗位专家项目以及黑龙江省"双一流"新一轮建设学科协同创新成果项目
许丽娜|刘立伟|王俊强|李含宇|杨小雪|张华江