席夫碱键调控氧化淀粉-壳聚糖复合物的界面行为以调节乳液模板法制备的油凝胶特性

《Food Hydrocolloids》：Schiff base bonds control the interfacial behavior of oxidized starch–chitosan complexes to regulate emulsion-templated oleogel properties

　　- 脱水步骤是席夫碱反应的决速步骤。- 席夫碱键提高了复合物的扩散和重排速率。- 油凝胶部分继承了乳液模板的结构特征。- 油凝胶实现了从体相框架向固态界面网络的结构转变。- 席夫碱键提高了油凝胶对外部刺激的抵抗能力。**引言**固态脂肪在食品工业中被广泛使用，用于改善食品的风味和质地（Miao 等，2024）。然而，固态脂肪中高含量的反式脂肪酸和饱和脂肪酸已被证实会显著增加慢性代谢疾病的风险（Li 等，2026）。在人类健康担忧和消费者对营养关注的推动下，食品工业迫切需要设计传统固态脂肪的替代品（Sun 等，2025）。近年来，油凝胶已被开发为固态脂肪在食品中的潜在替代品（Pan 等，2021）。传统上，油凝胶是通过将小分子油凝胶剂（如蜡或12-羟基十八酰胺）直接加入油中获得，但小分子油凝胶剂的不良感官特性阻碍了其在食品加工中的应用（Miao 等，2025）。与传统方法相比，使用以多糖作为油凝胶剂的乳液模板法制备的油凝胶表现出更绿色、更健康和改善的感官特性（Hu 等，2023）。因此，使用乳液模板法合成的多糖基油凝胶已成为固态脂肪的潜在替代品。淀粉是一种绿色、安全且廉价的植物多糖，作为固态脂肪替代品可提供与脂肪相似的味道，并凭借其优异的增稠和凝胶特性有望被用作植物基凝胶剂（Kavya 等，2024；Liu 等，2024）。然而，淀粉的强亲水性促进了相分离，阻碍了乳液的成功制备。因此，在实际应用中，通常使用改性淀粉，如辛烯基琥珀酸酐（OSA）改性淀粉，来通过乳液模板法制备油凝胶（Miao 等，2025）。仅使用OSA改性淀粉无法充分保护油滴，导致其在脱水过程中聚集。因此，油凝胶的稳定性和机械强度无法满足食品加工要求（Miao 等，2026）。OSA改性淀粉复合物（如OSA改性淀粉—黄原胶）通过氢键和疏水相互作用等弱相互作用改善结构松散性（Miao 等，2025）。然而，这些相互作用极易被温度变化和剪切均质化等外部刺激破坏（Bustamante-Torres 等，2021）。因此，开发一种生态友好、可食用且高度致密的淀粉基复合材料对于解决其对外部刺激的脆弱性至关重要。席夫碱键（-C=N-）是由伯胺与醛或酮缩合形成的动态共价化学键（Yu 等，2023）。与通过弱相互作用构建的凝胶不同，利用动态共价相互作用形成的凝胶因其强结合力而表现出优异的结构稳定性，同时对外部生化/物理刺激作出响应（Han 等，2022）。先前的研究报告表明，席夫碱键的形成可用于构建界面膜或层，形成相对稳定的乳液模板（Sun 等，2025）。因此，制备含席夫碱键的淀粉基复合材料是合成油凝胶的有效策略，可以充分保护油滴并保持相对机械强度。氧化淀粉（OS）是一种由天然淀粉与氧化剂（如臭氧）反应形成的改性淀粉，常用作食品添加剂（Vanier 等，2017）。在氧化过程中，淀粉分子链中少量羟基可被氧化为羰基和/或羧基（Zhu 等，2024）。壳聚糖（CS）是一种含氨基的碱性多糖，因其生物相容性和可食用特性而广泛应用于食品加工（Miao 等，2026）。理论上，OS中的羰基和CS中的氨基足以形成席夫碱键。尽管具有凝胶、乳化和增稠特性的多糖广泛应用于油凝胶合成，但其合成复合物对油凝胶性能的影响仍有待进一步研究。据我们所知，目前尚无研究报告通过乳液模板法利用具有席夫碱键的OS-CS复合物制备油凝胶。然而，席夫碱键相对交联度精确调控OS-CS复合物界面行为以形成稳定乳液模板的机制尚不清楚，而这些乳液模板决定了所制备油凝胶的功能特性。因此，应探索OS-CS复合物在油凝胶形成中的作用机制。总之，我们假设具有席夫碱键的OS-CS复合物可调控乳液模板油凝胶的制备和性能。本研究首次使用OS和CS作为结构剂，通过将不同氧化程度的OS与不同浓度的CS反应，控制OS-CS复合物中席夫碱键的相对交联度，调节其界面行为并确定油凝胶的功能特性。本研究旨在阐明：（i）席夫碱键的相对交联度如何精确调节界面行为以制备相对稳定的乳液模板，以及（ii）席夫碱键的相对交联度如何决定所制备油凝胶的功能特性。本研究为在食品工业中开发油凝胶作为固态脂肪替代品提供了新的见解。**材料**天然黍淀粉（NS）来源于我们早前的研究，淀粉纯度为95.76%，蛋白质含量为1.41%，脂质含量为0.23%（Qiao 等，2026）。壳聚糖（CAS：9012-76-4，脱乙酰度：≥90%）购自麦克林生物技术公司（中国上海）。玉米胚芽油购自江西青龙高科油业公司（中国宜春）。其他所有化学试剂均为分析纯。**氧化淀粉的表征**本研究使用臭氧作为氧化剂，通过控制氧化时间制备了三种不同氧化程度的OS样品。与NS相比，三种OS样品在FT-IR光谱中1729和1596 cm?1处显示出新的伸缩振动峰（图1A），分别对应羰基和羧基（Wang 等，2024；Zhu 等，2024）。这表明葡萄糖单元上的羟基被氧化为羰基，并进一步氧化为羧基。**结论**本研究介绍了一种通过制备具有席夫碱键的OS-CS复合物来制备乳液模板油凝胶的潜在方法。三种不同氧化时长的OS样品通过亲核加成、质子转移和分子内脱水与不同浓度的CS反应，成功形成了具有不同席夫碱键相对交联度的OS-CS复合物。席夫碱键的形成显著降低了扩散和重排……**作者贡献声明****乔嘉伟：** 撰写—初稿、方法论、调查研究。**郝昕巍：** 方法论。**侯宜冰：** 调查研究。**王诺：** 方法论。**梁永强：** 调查研究。**牛伟：** 形式分析。**王纶：** 资源。**张丽珍：** 撰写—审阅与编辑、资金获取、数据管理。**未引用参考文献**Cheng 等，2026；Sun 等，2025；Wang 等，2025。**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可能会影响本论文中报告的工作。**致谢**本研究得到中央引导地方科技发展基金项目（项目编号：YDZJSX2024D014）和山西省粮食产业技术体系（项目编号：2026CYJSTX03-31）的资助。