荞麦淀粉与可得然胶双多糖乳液凝胶作为潜在脂肪类似物的协同结构与性能调控

《Food Hydrocolloids》:Cooperative structure and performance regulation of buckwheat starch and curdlan double polysaccharide emulsion gels as potential fat analogues

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月30日 来源:Food Hydrocolloids 13.8

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  •乳液凝胶由荞麦淀粉(BS)和可得然胶(CU)稳定。•BS/CU影响凝胶结构和强度。•BS/CU = 6:1在流变性和蒸煮特性上表现出良好的平衡。•BS主要贡献黏弹性,而CU提供刚性支架。引言随着植物基食品和结构化脂质替代品的快速发展,构建具有理想稳定性、可调质构和营养功能的乳液

  
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    乳液凝胶由荞麦淀粉(BS)和可得然胶(CU)稳定。
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    BS/CU影响凝胶结构和强度。
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    BS/CU = 6:1在流变性和蒸煮特性上表现出良好的平衡。
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    BS主要贡献黏弹性,而CU提供刚性支架。

引言

随着植物基食品和结构化脂质替代品的快速发展,构建具有理想稳定性、可调质构和营养功能的乳液凝胶已成为食品科学和软物质研究的重要研究热点(Lin, Kelly, & Miao, 2020)。作为典型的多相软材料,乳液凝胶通过调控其微观结构网络,能够精确调节水分分布、脂质包封和流变行为,从而在低脂食品设计、3D食品打印和功能性递送系统等方面具有巨大的应用潜力(Chen, et al., 2026)。然而,目前的乳液凝胶体系仍面临一些挑战,包括结构稳定性不足以及难以在机械强度与理想感官属性之间取得平衡,这限制了它们在功能性和可持续食品开发中的广泛应用(Salama, et al., 2025)。
基于多糖的乳液凝胶因其天然来源、生物相容性和优异的成结构能力而受到广泛关注(Niu, Zhang, Tan, Bao, & Li, 2026)。我们前期的研究表明,不同的多糖在凝胶体系中可以发挥不同的结构和功能作用。例如,淀粉通常赋予黏弹性,而微生物多糖可以增强凝胶强度和热稳定性(Su, Li, Wang, & Wang, 2024a)。BS,以其独特的直链/支链淀粉比例和良好的糊化行为,是构建柔性网络的理想组分(Gao, Van Bockstaele, Haesaert, & Eeckhout, 2025)。相比之下,CU是一种热诱导凝胶多糖,能够形成刚性三维网络并增强凝胶强度(Shan, et al., 2025)。
近年来,双多糖体系作为定制凝胶特性的有效策略被广泛研究。其功能性可源于协同的分子间相互作用,包括氢键、静电相互作用和其他形式的分子缔合(Wang, et al., 2026a)。在乳液凝胶中,这些分子间相互作用不仅影响连续网络,还能调节油滴分布和界面行为,从而显著影响整体结构和功能(Liu, Ma, Gao, & McClements, 2017)。与许多以静电缔合或物理缠结为主的传统亲水胶体组合相比,BS/CU双元体系有望将糊化BS形成的黏弹性网络与CU形成的热不可逆刚性支架结合起来。这种独特的双网络体系可以弥合高凝胶强度与弹性咀嚼性之间的差距,防止在加工和应用过程中发生结构坍塌和性能不稳定(Wang, et al., 2026b)。
尽管在多糖基凝胶体系方面已取得进展,但以往的研究主要集中在单一多糖体系或简单组合上,对功能上不同的多糖之间的协同机制了解有限(Hu, Jiang, Du, & Meng, 2023)。特别是,多糖比例的调控如何使乳液凝胶中柔性网络和刚性支架协同形成,以及由此产生的网络结构如何影响微观结构、水分流动性和非线性流变响应,仍不清楚。此外,关于BS和CU联合使用的研究仍然很少,这两种多糖调控乳液凝胶结构和理化性质的机制尚不明确。
因此,本研究旨在构建BS-CU乳液凝胶,并系统研究不同BS/CU比例对其微观结构、分子相互作用、水分分布和流变特性的影响。我们假设BS主要贡献网络黏弹性,而CU充当刚性结构支架,并且两者之间的适当平衡有利于形成具有改善综合性能的一体化网络。为验证这一假设,采用共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、低场核磁共振(LF-NMR)和流变分析来阐明网络组织、分子相互作用、水分流动性和宏观流变行为之间的关系,从而为双多糖乳液凝胶作为功能性食品结构的合理设计提供机理基础。

章节片段

材料

BS(直链淀粉含量为28.63%)购自新疆天元集团福源淀粉有限公司(中国陕西)。CU购自上海源叶生物科技有限公司(中国上海)。芥花油购自益海嘉里金龙鱼食品集团股份有限公司(中国上海)。SPI、尼罗红、异硫氰酸荧光素(FITC)和溴化钾均为分析级,由上海麦克林生化科技有限公司(中国上海)提供。本研究使用的所有其他化学品

宏观特征

图1A显示了BS-CU双多糖乳液凝胶的宏观外观。仅含SPI和油的样品保持乳液状态,未形成自支撑凝胶。仅添加BS不能诱导凝胶形成,因为样品在倒置时仍会流动。相比之下,当以不同比例添加BS和CU时,乳液体系的外观有所不同。在BS/CU比为3:1时,乳液呈现不均匀的外观结构,有孔洞和

结论

本研究开发了一种由BS和CU双多糖网络构建的乳液凝胶,并建立了将多糖比例与乳液凝胶的微观网络结构、理化性质和蒸煮加工稳定性联系起来的结构-性质关系。FTIR中观察到的变窄的-OH谱带,经分子对接证实,一致表明氢键是网络稳定性的关键作用力。LF-NMR明显表明

CRediT作者贡献声明

薛艳云:验证、监督、项目管理、资金获取。 董同拉嘎:验证、监督。 张金玉:软件、调查。 苏春燕:撰写-审阅与编辑、撰写-初稿、软件、方法、资金获取、数据管理

未引用的参考文献

Cheng et al., 2024; Guo et al., 2024; Qu et al., 2021.

利益声明

作者声明不存在利益冲突。

利益冲突声明

本稿提交过程中不存在利益冲突。

致谢

本研究得到了内蒙古自然科学基金青年基金(2026QC0527)、高层次优秀博士人才引进研究启动项目(NDYB2025-2)、内蒙古自治区“人才振兴”项目青年拔尖人才专项培养计划(2025)以及内蒙古自治区草原英才滚动支持项目(2024)的资助。
苏春燕|张金玉|董同拉嘎|薛艳云
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