《Food Hydrocolloids》：Konjac glucomannan-modified ferrous fumarate emulsions with interpenetrating polymer networks: Physicochemical stability, microstructure, and bioaccessibility
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摘要富马酸亚铁是一种富含铁的有机强化剂，具有较高的氧化稳定性；然而，其在中性介质中溶解性差且易沉淀，这限制了其生物利用度。本研究基于由乳清蛋白浓缩物、黄原胶和魔芋葡甘聚糖构成的互穿聚合物网络，开发了一种负载富马酸亚铁的乳液。研究探讨了不同魔芋葡甘聚糖浓度下该乳液的物理化学稳定性、
摘要
富马酸亚铁是一种富含铁的有机强化剂，具有较高的氧化稳定性；然而，其在中性介质中溶解性差且易沉淀，这限制了其生物利用度。本研究基于由乳清蛋白浓缩物、黄原胶和魔芋葡甘聚糖构成的互穿聚合物网络，开发了一种负载富马酸亚铁的乳液。研究探讨了不同魔芋葡甘聚糖浓度下该乳液的物理化学稳定性、微观结构、分子间相互作用以及铁的生物利用度。随着魔芋葡甘聚糖浓度的增加，乳液颗粒尺寸从946.07纳米降至346.70纳米，绝对泽塔电位从50.34 ± 1.17毫伏上升至53.34 ± 0.89毫伏，从而提升了其物理稳定性。这些乳液表现出较高的表观粘度，具有剪切变稀特性，在线性粘弹性范围内以弹性响应为主。微观结构分析表明，加入魔芋葡甘聚糖后，层状结构转变为更为坚固的互穿聚合物网络，使富马酸亚铁被困在油水界面附近，抑制了液滴聚集。光谱分析结果显示，分子间氢键增强，β-折叠结构含量增加。魔芋葡甘聚糖的有效添加使得在热处理过程中铁的保留率仍可维持在约95%。这种互穿聚合物网络乳液的铁生物利用度可达73.18%，是游离富马酸亚铁的11.86倍。本研究证明了互穿聚合物网络结构乳液在递送难溶活性成分方面的有效性，为开发铁强化食品提供了有效策略。
引言
缺铁是一种普遍存在的微量营养素缺乏症，会导致缺铁性贫血，进而引发严重的生理和认知问题（Pasricha等人，2013；Zhou等人，2025）。富马酸亚铁因其高铁含量（约32.9%）、对食品口感影响小，且相比硫酸亚铁等无机盐，对胃肠道的刺激更小，因而成为一种重要的有机铁强化剂（Hurrell，2022）。然而，它在中性pH值下的水溶性较差（25℃时约为0.14克/100毫升），这限制了其在强化食品中的均匀分散和胶体稳定性，进而影响了其生物利用度（Man等人，2022）。
为解决铁强化过程中存在的溶解性差、感官品质不佳以及生物利用度有限等问题，研究人员提出了多种递送策略，包括微囊化、螯合技术以及乳液体系（Bryszewska，2019；Dehnad等人，2024）。其中，水包油乳液体系因能够有效包裹铁化合物、减少与食品基质的不良相互作用并提升生物利用度而备受关注（Saffarionpour & Diosady，2022；Tan等人，2023）。对于像富马酸亚铁这类水溶性较差的铁化合物，生物聚合物凝胶乳液则是一种极具前景的递送方式。在这种体系中，复合稳定剂会在油滴周围形成界面膜，同时在连续相中形成凝胶网络，从而构成互穿聚合物网络，进一步提升储存稳定性并实现延时肠道释放效果（Lin等人，2020）。虽然这种互穿聚合物网络结构的乳液已被成功用于递送酶、益生菌及各种生物活性物质（Guo等人，2024；Wang等人，2024；Zhang & Zhong，2018），但其在难溶铁强化剂中的应用仍鲜有研究（Hu等人，2023）。因此，有必要对用于递送富马酸亚铁的蛋白质-多糖互穿聚合物网络乳液进行系统研究，以填补这一空白。
多糖通过提高连续相的粘度以及提供空间位阻或静电稳定作用，在稳定乳液体系方面发挥着关键作用（Xu等人，2025）。黄原胶是一种具有明显假塑性和剪切变稀特性的阴离子多糖，它通过在连续相中形成网络来有效提升乳液稳定性（Liu等人，2025）。魔芋葡甘聚糖也是一种天然多糖，以其优异的水溶性、增稠能力和凝胶化特性而受到重视（Zhuang等人，2024）。值得注意的是，黄原胶和魔芋葡甘聚糖共同作用时能形成更为紧密且富有弹性的网络，相较于单独使用任何一种多糖，都能显著提升体系的粘度和稳定性（Li等人，2024；Qiao等人，2024）。除了多糖之外，蛋白质也对乳液稳定性有着重要贡献。乳清蛋白浓缩物作为一种两亲性蛋白质，可通过吸附在油水界面来促进乳化并稳定界面（Zhu，2024）。蛋白质与多糖的复合物则可通过静电相互作用、氢键作用以及疏水效应形成更为坚固的界面膜或凝胶网络，进一步提升乳液稳定性（Li等人，2024）。基于这种协同作用，我们推测将乳清蛋白浓缩物、黄原胶和魔芋葡甘聚糖结合在一起形成三元互穿聚合物网络，可将富马酸亚铁微晶束缚在连续相中，从而防止其在储存和胃肠道消化过程中发生沉淀，保持其均匀分布。
本研究制备了由乳清蛋白浓缩物、黄原胶和魔芋葡甘聚糖构成的互穿聚合物网络稳定的富马酸亚铁递送乳液，并系统研究了魔芋葡甘聚糖浓度对乳液颗粒尺寸、泽塔电位、流变学性质、微观结构、分子间相互作用、加工稳定性以及铁生物利用度的影响。这些研究结果为难溶铁补充剂的递送提供了实用策略，也为下一代铁强化食品的开发奠定了理论基础。
章节节选
材料
富马酸亚铁（纯度96%）购自中国郑州的郑州瑞普生物工程有限公司。乳清蛋白浓缩物（蛋白含量80%）由中国呼和浩特的内蒙古伊利实业集团股份有限公司提供。黄原胶来自中国的北京碧奥泰科技有限公司。魔芋葡甘聚糖则由中国湖北的湖北强森源玉科技有限公司提供。中链甘油三酯、唾液α-淀粉酶（12单位/毫克）、胰酶（4
富马酸亚铁乳液的颗粒尺寸与泽塔电位
根据斯托克斯定律，液滴尺寸是决定乳液稳定性的关键参数，通常而言，较小的液滴具有更强的抗沉淀和聚并能力（McClements，2015）。图1A展示了在不同魔芋葡甘聚糖浓度下制备的富马酸亚铁乳液的平均颗粒尺寸。结果表明，随着魔芋葡甘聚糖浓度的增加，液滴的平均直径呈现显著下降趋势。在没有魔芋葡甘聚糖的情况下，该乳液的平均颗粒
结论
本研究成功开发了一种含有互穿凝胶网络的新型富马酸亚铁乳液，有效解决了富马酸亚铁分散性差的问题，实现了高效的铁元素递送。物理化学分析表明，魔芋葡甘聚糖的加入使得乳液结构从松散的网络转变为更为坚固的互穿聚合物网络，这一变化源于生物聚合物之间的协同作用。伴随着结构的变化，液滴尺寸减小，分子间氢键增强
作者贡献说明
张天宇：撰写——初稿、方法学、正式分析、数据整理。张丰儒：撰写——初稿、数据整理。王新同：正式分析。王远婷：验证、方法学、研究实施。贾梦婷：可视化、方法学、研究实施。马子涵：验证、软件应用、方法学。王彦波：监督、项目管理、资金筹措。徐多霞：监督、项目管理、资金筹措、概念设计
未引用参考文献
Chen等人，2024；Chen等人，2024；Li等人，2024；Li等人，2026；Li等人，2025；Li等人，2023；Xu等人，2025。
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作者声明：
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利益冲突声明
作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益关系或个人关系。
致谢
本研究得到了北京市教育委员会的研发计划（编号：23JF0005）以及北京工商大学2026年度研究生科研能力提升计划（编号：11000101011）的支持。
Tianyu Zhang|Fengru Zhang|Xintong Wang|Yuanting Wang|Mengting Jia|Zihan Ma|Yanbo Wang|Duoxia Xu
老年营养与健康重点实验室（北京工商大学），教育部，北京工商大学食品与健康学院，中国北京100048
