豌豆蛋白对木薯淀粉乳化凝胶结构调控的影响:维生素E的释放行为及其作为吞咽友好型食品基质的潜力

《Food Chemistry》:Influence of pea protein on structural modulation of tapioca starch emulsion gels: Vitamin E release behavior and potential as a dysphagia-friendly food matrix

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月14日 来源:Food Chemistry 10.4

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   •维生素 E 成功封装在木薯淀粉 - 豌豆蛋白乳化凝胶中。•增加豌豆蛋白促进了淀粉 - 蛋白相互作用和更致密的凝胶网络。•更高的豌豆蛋白水平延缓了维生素 E 从乳化凝胶中的释放。•乳化凝胶显示出作为吞咽困难友好型食品基质递送维生素 E 的潜力。引言维生素 E(VE;α-生育酚

  
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    维生素 E 成功封装在木薯淀粉 - 豌豆蛋白乳化凝胶中。
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    增加豌豆蛋白促进了淀粉 - 蛋白相互作用和更致密的凝胶网络。
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    更高的豌豆蛋白水平延缓了维生素 E 从乳化凝胶中的释放。
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    乳化凝胶显示出作为吞咽困难友好型食品基质递送维生素 E 的潜力。

引言

维生素 E(VE;α-生育酚)是一种脂溶性抗氧化剂,在保护细胞膜免受氧化损伤以及支持免疫和神经功能方面发挥着至关重要的作用(Chang 等,2025)。VE 缺乏与免疫反应受损、氧化应激增加、神经肌肉功能障碍和认知能力下降有关,尤其是在老年人群中(Rodd 等,2022;Traber,2021)。这些缺乏往往因膳食摄入减少、脂肪吸收效率降低和与年龄相关的代谢变化而加剧。这一问题在吞咽困难患者中进一步恶化,吞咽困难是一种在老年人和患有神经或肌肉损伤的患者中普遍存在的吞咽障碍,通常由于食品质地受限而导致营养缺乏(Cichero 等,2017)。吞咽困难患者经常依赖质地改良食品,这些食品柔软且 cohesive,以便于安全吞咽;然而,由于配方挑战和成分兼容性有限,这些制剂通常缺乏必需营养素,包括脂溶性维生素如 E、D 和 K(Rodd 等,2022)。此外,由于 VE 水溶性差且对光、热和氧气暴露高度敏感,将其掺入功能性食品中仍然困难(Ribeiro 等,2021)。因此,开发一种结合适当质地改良与有效 VE 递送的食品级递送系统具有重要意义,特别是对于易患营养不良和氧化应激相关疾病的老年人而言。
乳化凝胶是一种半固体系统,油滴被捕获在连续的凝胶基质中。这些系统已被研究作为亲脂性生物活性化合物的载体,包括类胡萝卜素、多酚和脂溶性维生素(Chen 等,2020;Lu 等,2019)。通过将水凝胶的稳定性与乳化的封装效率相结合,这些结构提供了增强的抗氧化和环境压力保护,同时允许在胃肠道中进行控释。此外,它们可调的粘弹性和 cohesive 质地使其特别适合作为吞咽困难友好型食品基质(Cichero 等,2017)。
在可用的亲水胶体中,淀粉因其天然丰富、生物可降解性以及糊化后形成 cohesive 凝胶的能力而在食品配方中广泛使用。特别是木薯淀粉(TS),一种富含支链淀粉的根茎类淀粉,表现出高透明度、中性风味以及强大的增稠和凝胶特性(Wang 等,2025)。这些特征使 TS 成为软质地产品(如吞咽困难饮食)的优秀候选者。然而,天然淀粉凝胶通常表现出过高的粘度、差的表面活性以及有限的乳化稳定能力。这些缺点限制了它们在加工和消化过程中封装和保留亲脂性化合物的能力(Jain 等,2020;Zhu,2017)。
为了克服这些局限性,提出将淀粉与蛋白质结合作为一种有效策略。蛋白质具有两亲性特征,能够在油 - 水界面强烈吸附并形成粘弹性界面膜,从而增强乳化稳定性和结构强度(Ge 等,2025;Jain 等,2020)。当与淀粉结合时,蛋白 - 淀粉复合物表现出在网络形成、持水能力和耐酶性方面的协同改善,为封装的生物活性物质提供更好的保护并表现出更稳定的流变行为(Zhu 等,2021)。
在此背景下,豌豆蛋白(PP)已成为一种有前景的植物基成分,用于食品级乳化凝胶。PP 表现出优异的乳化性和凝胶特性、平衡的氨基酸组成以及良好的保水性(Yang 等,2024)。当掺入淀粉基系统时,PP 可以调节糊化淀粉的过高粘度,同时增强界面稳定和凝胶 cohesive 性,这对于开发具有可控质地和营养递送能力的吞咽困难适用食品来说是非常理想的特征。
尽管有这些优势,以前的研究主要集中在淀粉基乳化凝胶的流变和机械性能上(Hu 等,2022;Wang 等,2024;Zhao 等,2022),对其作为脂溶性营养素(如 VE)递送系统的功能性关注有限。此外,纯淀粉基质容易在口腔消化过程中发生快速酶促降解,损害其保护封装化合物的能力。蛋白质的掺入可能通过形成更致密、更耐受的网状结构来调节释放特性,从而潜在地缓解这一问题。
因此,本研究旨在开发负载 VE 的基于 TS/PP 的不同 PP 浓度乳化凝胶,作为 VE 递送的潜在吞咽困难友好型食品基质。假设 PP 浓度会调节 TS/PP 乳化凝胶内的分子相互作用和网络形成,从而影响其结构、理化性质和体外释放特性。基于此假设,本研究的具体目标是(1)配方开发负载 VE 的不同 PP 浓度 TS/PP 基乳化凝胶,(2)研究 PP 浓度对乳化凝胶结构、理化性质和体外释放特性的影响,以及(3)评估其作为 VE 递送的吞咽困难友好型食品基质的适用性。

章节摘要

材料

TS 购自 ES FOOD(韩国京畿道高坡)。PP 购自 SINVII(韩国京畿道抱川)。中链甘油三酯(MCT)油购自 NOW Foods(美国伊利诺伊州布卢明代尔)。VE(α-生育酚,T3634,V 型,~1000 IU/g)以及消化酶和试剂,包括来自猪胰腺的 α-淀粉酶(A3176,VI-B 型,>5 单位/毫克固体)、来自猪的胃蛋白酶(P7012,粉末,≥2500 单位/毫克固体)、来自猪胰腺的胰酶(P7545,

外观和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分析

不同浓度(0%、2.5%、5.0%、7.5% 和 10%,w/w)PP 的 TS/PP 基乳化凝胶的外观如图 1A 所示。不含 PP 的 TS/PP0 乳化凝胶保形性较差,而含有 PP 的 TS/PP 基乳化凝胶随着 PP 浓度的增加保持形状的效果更好。Wang 等(2024)报告了类似的结果,他们观察到将乳清蛋白分离物掺入淀粉基乳化凝胶中显著

结论

本研究开发了负载 VE 的基于 TS/PP 的乳化凝胶,具有作为吞咽困难友好型食品基质的潜在应用。增加 PP 浓度增强了乳化凝胶的结构组织和功能性能。使用 CLSM 和 FE-SEM 进行的微观结构分析表明,PP 促进了更致密凝胶网络的形成,具有更精细的油相分散,而 FT-IR 和 XRD 分析表明分子组织发生了变化以及可能的 TS-PP 分子间

CRediT 作者贡献声明

Areum Han:写作 – 审阅与编辑,写作 – 原稿,可视化,方法学,调查,形式分析,数据管理,概念化。Yoon Hyuk Chang:写作 – 审阅与编辑,可视化,项目管理,资金获取,概念化。

利益冲突声明

作者声明,他们没有已知的竞争财务利益或个人关系,这些情况可能被认为影响了本文报告的工作。

致谢

本研究由韩国国家研究基金会(NRF)资助,资金来自韩国政府(MSIT)(编号 NR076390)。
Areum Han|Yoon Hyuk Chang
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