《Journal of Food Engineering》：Pleurotus eryngii albumin-stabilized HIPPE for synergistic dual-bioactive delivery and high-fidelity 3D printing
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采用平菇蛋白（PEA）作为唯一稳定剂构建新型食品级高内相Pickering乳液（HIPPE），实现双功能活性成分递送与3D食品打印。优化配方（86%油相体积分数，1% PEA）显示均匀微结构（滴粒尺寸19.55±0.32 μm）、高静电稳定性（-17.81±0.49 mV）、剪切稀化特性和强粘弹性（G’>G’’），耐受储存（20天4℃）、热（75℃）及离心（10,000 r/min）条件。共包埋的葡萄籽原花青素（GSP）和叶黄素显著提升热应力下保留率（GSP 85.52% vs 54.7%，lutein 77.06% vs 46%）及体外生物可及性（GSP 38.25%，lutein 39.75%），形成“拮抗协同”机制（GSP促进二硫键交联增强网络刚性，lutein通过疏水作用提升柔韧性），支持高精度3D打印（结构精度94.13%）。该体系为个性化功能食品设计与营养递送提供可持续平台。
韩倩西|刘波|何丽静|王文杰|王文轩|程艳芬|云少军|程菲儿|冯翠萍|曹金玲
山西农业大学食品科学与工程学院，中国太古030801
摘要
本研究采用红菇白蛋白（PEA）作为唯一稳定剂，制备了一种新型食品级高内相皮克林乳液（HIPPE），该乳液兼具双重生物活性输送和3D食品打印功能。优化后的HIPPE（油相体积分数86%，PEA含量1%）具有均匀的微观结构（液滴尺寸19.55 ± 0.32 μm）、较高的静电稳定性（?17.81 ± 0.49 mV）、显著的剪切变稀行为以及较强的粘弹性（G’ > G’’）。其在储存（4°C下20天）、热处理（最高75°C）和不同离心条件（10,000 r/min）下均表现出优异的稳定性。作为输送载体，该乳液显著提高了葡萄籽原花青素（GSP）和叶黄素的保留率（分别为85.52%和77.06%，而游离形式分别为54.7%和46%），并改善了它们的体外生物利用度（GSP：38.25%，叶黄素：39.75%）。GSP和叶黄素的共包封产生了协同抗氧化作用（DPPH清除率82.05%，ABTS清除率93.28%），同时实现了网络刚度（由GSP促进的二硫键交联）与柔韧性（叶黄素的疏水相互作用）之间的平衡。这种定制的粘弹性特性使得3D食品打印能够高精度地制备复杂结构，尺寸准确度达到94.13%。本研究证实了PEA稳定的HIPPE作为一种可持续、多功能平台，在个性化食品设计和营养输送方面具有巨大潜力。
引言
基于挤压的3D食品打印技术已成为个性化食品制造的革命性技术，能够精确制造出具有定制营养成分的结构，以满足特定的饮食需求，例如适合吞咽困难的食品和功能性食品（Chen等人，2021；Dankar等人，2018）。然而，其广泛工业应用受到可打印“墨水”缺乏适当粘弹性、结构稳定性和功能多样性的限制（Dong等人，2022；Li等人，2022）。高内相皮克林乳液（HIPPE），其内相体积分数超过74%，是很有前景的3D食品打印墨水候选材料。它们的凝胶状网络结构具有固有的自支撑能力，而界面稳定的系统则能够高效包封生物活性化合物（Kan等人，2023；Wang等人，2022；Zhang等人，2022）。
HIPPE的稳定性依赖于固体颗粒在油水界面的不可逆吸附，形成防止液滴聚集的坚固物理屏障（Dai等人，2023）。尽管已探索多种食品级颗粒作为稳定剂，但基于蛋白质的系统因出色的营养价值和界面活性而受到青睐（Dai等人，2023；Yu等人，2023）。然而，动物源稳定剂存在可持续性和过敏性问题，而植物源替代品（如大豆、豌豆蛋白分离物）在恶劣加工条件下溶解性差、有异味或界面稳定性不足（Zhang等人，2023），这凸显了开发兼具功能和适用性的新型高性能植物蛋白稳定剂的必要性。
红菇白蛋白（PEA）解决了这些问题。PEA成本低廉、可持续，并可通过碱性溶解和等电沉淀轻松提取（Shi等人，2018；Wu等人，2023）。与商业植物蛋白相比，它具有更高的溶解度（pH 7.0时为89.3±2.1%），能快速吸附；显著降低油水界面张力（30分钟内降至28.6±1.2 mN/m），从而形成均匀的液滴；并且具有内在的抗氧化活性（1 mg/mL时DPPH清除率为42.3±3.1%），保护生物活性成分（Gao等人，2022）。然而，关于PEA稳定的HIPPE同时共输送亲水/疏水生物活性成分和高精度3D食品打印的综合研究仍不足。更重要的是，活性成分与蛋白质界面之间的相互作用如何系统地影响乳液的微观结构、流变性能和最终打印效果尚不清楚。
先进的3D打印墨水还应能够输送生物活性成分以提升营养价值。我们选择了两种对比鲜明的生物活性成分——亲水的葡萄籽原花青素（GSP）和疏水的叶黄素进行共包封。GSP是一种抗炎多酚，在加工/消化过程中容易降解（Jiao等人，2017；Ma等人，2021；Wang等人，2019）；而叶黄素是一种对眼睛至关重要的类胡萝卜素，但其溶解性和生物利用度较低（Giordano & Quadro，2018；Kopec等人，2017）。共包封测试了它们的输送能力和潜在的协同效应，但PEA、GSP和叶黄素在界面上的相互作用机制尚不明确。
因此，本研究旨在：（1）评估PEA稳定O/W HIPPE的能力，并阐明其界面性质、乳液稳定性和流变性能之间的关系；（2）构建一种双功能乳液系统，用于同时包封亲水GSP和疏水叶黄素；（3）揭示PEA与这两种活性成分之间的相互作用及其对乳液稳定性的影响；（4）建立乳液微观性质、流变行为和3D食品打印性能之间的多尺度关联。本研究有望通过基于植物蛋白的乳液系统实现活性成分的有效输送和定制成型，为开发功能性3D食品打印提供材料和理论基础。
材料
红菇和金龙玉玉米油购自中国晋中市太古区的贾家利超市。GSP（纯度≥95%）购自上海源业生物技术有限公司（上海）。叶黄素（纯度≥98%）购自上海麦克莱恩有限公司（上海）。尼罗蓝和尼罗红购自上海蓝季科技有限公司（上海）。本研究使用的其他所有化学试剂均为
PEA的界面性质：HIPPE稳定性和3D食品打印适应性的基础
PEA的界面性质（三相接触角、界面张力和表面形态）直接决定了其稳定油水（O/W）HIPPE的能力，并进一步影响乳液的流变性能和3D打印性能。本节系统地表征了这些性质，以建立PEA内在物理化学特性与其作为多功能HIPPE唯一稳定剂性能之间的结构-功能关系。
结论
本研究成功制备了仅由PEA稳定的食品级HIPPE，并实现了双重生物活性成分的共包封和高精度3D食品打印的整合。优化后的配方具有均匀的微观结构、优异的静电稳定性、典型的剪切变稀行为和良好的粘弹性，能够在长期储存、加热、离心和pH变化条件下保持强稳定性，因此在实际食品加工中具有巨大潜力。
CRediT作者贡献声明
王文杰：验证。 何丽静：验证、数据整理。 程艳芬：验证、数据整理。 王文轩：撰写 – 审稿与编辑。 刘波：方法学、实验研究。 韩倩西：撰写 – 初稿撰写、实验研究、数据分析、概念构建。 程菲儿：实验研究、概念构建。 云少军：方法学、实验研究。 曹金玲：撰写 – 审稿与编辑、项目监督、概念构建。 冯翠萍：项目监督
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。
资助
本工作得到了现代农业技术研究系统专项基金（2024-003-A，2024CYJSTX09-02）、山西省科技成果转化指导专项项目（202304021301055）以及山西省重大科技项目（202301140601015）的支持。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了现代农业技术研究系统专项基金（2024-003-A，2024CYJSTX09-02）、山西省科技成果转化指导专项项目（202304021301055）以及山西省重大科技项目（202301140601015）的支持。
