关键生物化学成分对抹茶泡沫稳定性的贡献：起泡性能、组分分配与分子间相互作用

《Food Hydrocolloids》：Contributions of Key Biochemical Constituents to Matcha Foam Stability: Foaming Properties, Component Partitioning, and Intermolecular Interactions

　　- 高嫩度抹茶具有更优的起泡容量和泡沫稳定性。- 较低的表面张力和静电排斥有助于提高泡沫稳定性。- 皂苷驱动的稳定性可能涉及氢键和离子相互作用。- 等温滴定量热法表明多酚–蛋白质缔合为焓驱动过程。- 界面活性和本体相流变性共同调控泡沫行为。**引言**食品泡沫是一种复杂的双相分散体系，其中空气气泡被截留在连续的水相中（Wang等，2026），其稳定性对于充气类食品的质地、口感和视觉品质至关重要（Li等，2026）。然而，由于具有巨大的界面面积和较高的自由能，这些体系在热力学上本质上是不稳定的，会导致液滴排出、气泡聚并和Ostwald熟化（Zhan, Youssef, Li等，2022）。尽管动物源性蛋白质和合成乳化剂被广泛用于稳定泡沫（Requier等，2026），但不依赖外加乳化剂即可形成稳定泡沫的植物基食品体系正受到越来越多的关注（Zhang等，2026）。目前，许多传统植物基泡沫体系依赖于特定的功能成分或简化提取物，这些过程往往涉及大量加工，可能无法充分代表完整植物基质中复杂的协同相互作用（Hollestelle, Divoux等，2024；Yang等，2024）。相比之下，抹茶提供了一种独特的全食品泡沫体系，含有多种天然共存表面活性成分和结构成分。这些内在成分在机械搅拌后可形成稳定的泡沫结构，无需添加外源添加剂（Devkota等，2021）。因此，抹茶为阐明多种天然成分如何协同调控界面组装和泡沫稳定提供了有价值的平台，从而将基于成分的机理研究与复杂的真实食品体系联系起来。抹茶泡沫的形成和稳定性受其内源基质中关键可溶性及表面活性成分之间的协同相互作用影响。茶叶皂苷（Sap）和游离氨基酸（AA）作为低分子量表面活性剂，能快速吸附在气-液界面，降低界面张力，促进初始泡沫形成（Badve等，2023；Petkova等，2020）。可溶性蛋白质（Pro）和多糖作为泡沫稳定剂发挥作用，其中蛋白质通过分子重排和分子间相互作用形成粘弹性界面膜（Bertsch等，2021），而多糖可能形成空间位阻界面层（Nooshkam等，2023）或增加连续相的粘度，从而延缓液体排出（Eghbaljoo等，2022）。茶叶多酚（TP）主要与蛋白质、皂苷和其他两亲分子形成复合物，从而调节界面吸附行为并间接影响泡沫性质（Han, Liang等，2022）。此外，蛋白质-多酚或蛋白质-多糖聚集体可能通过Pickering型吸附进一步稳定气-液界面，增强对聚并和薄膜破裂的抵抗能力（Yang等，2023）。因此，抹茶的起泡行为是这些关键生化成分之间协同与拮抗作用的复杂结果。尽管这些已知的单一功能作用已被认可，但将这些认识转化为真实的全食品体系仍具有挑战性。大多数先前的研究依赖于基于分离成分的简化二元或三元模型，如蛋白质-多糖或蛋白质-多酚复合物（Huang等，2024；Shahidi等，2025），这些模型无法完全捕捉复杂植物组织基质中的竞争性吸附和协同吸附过程。关键的是，抹茶的宏观起泡性能深受原料发育阶段的控制，特别是叶片嫩度。在茶叶成熟过程中，包括皂苷（Sap）、多酚（TP）、蛋白质（Pro）和果胶（Pec）在内的核心成分之间的化学计量平衡会发生动态组成变化（Selvendran等，1972；Sun等，2022）。然而，这些组成变化如何影响泡沫形成、成分再分布、分子间相互作用和泡沫流变学性质仍知之甚少，限制了植物基泡沫的合理原料选择和质量控制。因此，为了推进对复杂植物泡沫的理解，本研究旨在系统阐明原料嫩度与抹茶泡沫稳定性之间的多尺度结构-功能关系。研究了由五个不同嫩度等级配制的抹茶粉。通过结合宏观泡沫衰减速率和动态流变学表征，评估了泡沫网络的结构强度。通过相分配分析、选择性化学破坏和省略实验进一步阐明了成分贡献和相互作用行为，从而确定核心成分的功能作用。此外，采用正交复配实验和等温滴定量热法（ITC）量化了皂苷、多酚和蛋白质之间的热力学相互作用和协同效应。总之，本研究建立了一个将分子相互作用与宏观泡沫力学联系起来的物理化学框架，为理解关键成分的协同稳定作用提供了统一的理论基础，并支持植物基充气食品体系的理性设计与控制。**抹茶材料**从不同嫩度的原料中配制的五个等级的抹茶粉，分别标记为T1（嫩度最高）至T5（嫩度最低），由浙江骆驼久宇有机食品有限公司（中国浙江省杭州市）提供。所有抹茶样品均由"久坑"茶品种的鲜叶制成，在小型拱棚遮荫条件下培育20–30天。茶树嫩梢从4月至7月分批采摘，随后加工成粉末。**起泡容量、稳定性和细度**由不同嫩度等级鲜叶制成的抹茶粉在宏观起泡性能方面表现出显著差异。搅拌后，液面迅速被致密的浅绿色泡沫覆盖。泡沫高度演变的视觉观察（图1a）和静置240分钟后的残余液面标记（图1b）表明，高嫩度样品T2保持了更优的结构完整性。定量分析显示所有样品均达到……**结论**本研究系统揭示了控制抹茶起泡性能的多尺度结构-功能关系，证明宏观泡沫稳定性受原料嫩度的影响。高嫩度的叶片倾向于形成更稳定、更具弹性的泡沫结构，有助于延缓重力驱动的液体排出和Ostwald熟化。这些优异的宏观性质与成分组成、电荷特性和网络……**CRediT作者贡献声明****董俊杰：** 资源、项目管理。**王月飞：** 项目管理、方法论。**周继红：** 写作–审阅与编辑、项目管理、资金获取。**杨佳莹：** 写作–初稿撰写、可视化、方法论、调查、数据管理、概念化。**陈佳怡：** 写作–初稿撰写、方法论、调查、数据管理。**吴佳鑫：** 调查、数据管理。**陈玮：** 调查、数据管理。**吴王晶：** 调查**未引用参考文献**Aguié-Béghin等，2008；Badve和Humbare，2023；Blumenkrantz和Asboe-Hansen，1973；Han等，2022；Hill和Eastoe，2017；Hollestelle等，2024；Narsimhan和Xiang，2018；Shahidi和Athiyappan，2025；Young和Xiao，2021；Zhan等，2022；Zhang等，2025。**利益冲突声明**作者声明他们不存在已知的竞争性经济利益或个人关系，这些关系可能影响本论文所报告的工作。**数据可用性**数据可根据要求提供。**利益冲突声明**? 作者声明他们不存在已知的竞争性经济利益或个人关系，这些关系可能影响本论文所报告的工作。**致谢**本研究得到了浙江省农业重大技术协作推广项目（项目编号：2026ZDXT05-6）的支持。感谢浙江大学生物系统工程与食品科学学院食品公共平台的谢亚提供的技术支持。杨佳莹 | 陈佳怡 | 吴佳鑫 | 陈玮 | 吴王晶 | 董俊杰 | 王月飞 | 周继红