由大豆分离蛋白-β-环糊精复合物稳定的高内相乳液：制备、理化性质及其作为脂肪替代品的应用

《Food Hydrocolloids》：High-internal-phase emulsions stabilized by soy protein isolate-β-cyclodextrin complexes: preparation, physicochemical properties, and use as fat substitutes

　　

摘要

本研究探讨了不同浓度β-环糊精（β-CD）（0.5、1、1.5、2、2.5%）对热处理大豆蛋白分离物（HSPI）的构象与界面特性、由该复合物稳定的高内相乳液（HSCD）的物理稳定性与微观结构，以及作为脂肪替代品的鱼糜凝胶的感官特性和风味的影响。研究结果表明，β-CD与HSPI形成多孔复合物，通过氢键作用使HSPI的构象更加无序，并提升其界面吸附能力。由HSCD复合物稳定的乳液具有更均匀的粒径、更为紧密的界面网络结构以及更高的粘弹性模量，从而有效提升了乳液的储存稳定性、氧化稳定性和冻融稳定性。其中，β-CD添加量为2.5%的HSCD2.5复合物具有最佳的功能特性。此外，用HSCD替代脂肪可通过氢键和疏水相互作用降低鱼糜凝胶的烹饪损失（13.05%），提高其保水能力（83.13%）和凝胶白度（85.81%），改善鱼糜凝胶中的水分分布，形成更为致密的蛋白质凝胶网络，其中添加量为60%时效果最佳。质地测试和风味评价表明，添加HSCD能提升鱼糜凝胶的嫩度与氧化稳定性，同时有效降低其中的鱼腥味物质含量。综上所述，通过调控复合物的结构可优化鱼糜凝胶的性能，为开发新型低脂产品提供了新思路。

引言

作为人类饮食中的主要能量来源，脂肪不仅可作为脂溶性营养素的载体，还能提升食物口感，促进人体肌肉的生长与修复（Y. Liu等，2026）。然而，日常饮食中过量摄入含动物脂肪的食物可能会带来心血管疾病、糖尿病和肥胖等健康风险（Z. Li等，2025）。随着人们健康意识的提升，低脂低热量的肉类制品越来越受欢迎。但减少食物中的脂肪含量往往会影响食物的关键风味和质地（Qi等，2025）。这一挑战促使研究人员探索创新的脂肪替代策略，以开发出能够保留传统脂肪感官特性和功能特性的替代品。

目前所报道的脂肪替代策略主要包括直接添加植物油以及利用预乳化技术制备脂肪替代品（Badar等，2023）。但由于植物油在室温下为液态，不适合替代固态脂肪使用（Y. Xu等，2023；X. Zhang等，2023）。预乳化策略则是通过乳化剂来稳定植物油，该方法既能提升脂肪结合能力与油的稳定性，又能减少液态油对肉类制品感官特性和质地的负面影响（Y. Xu等，2023）。例如，先前的研究已证明，乳化液可以提升鱼糜凝胶的凝胶强度、硬度与保水能力，以及鱼糜制品的白度、氧化稳定性和感官品质（E. Zhang等，2023）。此外还有证据表明，与未乳化的油相比，经过预乳化的脂肪由于滴径更小，能在凝胶基质中更均匀地分布，从而使凝胶形成更为致密的蛋白质网络结构（Pei等，2023）。尤其是高内相乳液，其内部油相体积分数超过74%，具有密集的滴状结构与独特的凝胶网络，这类结构不仅能赋予凝胶出色的塑性和质地特性，其成分也与天然脂肪组织极为相似，因此被视为极具潜力的脂肪替代体系（Y. Liu等，2026）。不过，要开发出有效的低脂肉类产品脂肪替代品，选择合适的预乳化基质以及设计合理的乳化系统至关重要，因为这些因素会直接影响最终产品的物理化学性质和形态特征（Pei等，2023；Q. Zhu等，2025）。

大豆蛋白分离物具有优异的两亲性，能够扩散并吸附在油水界面，降低界面张力，常被用于稳定高内相乳液（Yan, Xu等，2021）。与天然大豆蛋白分离物相比，热处理所得的大豆蛋白分离物具有更强的乳化性能（R. Li等，2025；Yan, Xu, Liu等，2022）。例如，Liu等人（2026）利用热处理大豆蛋白来稳定高内相乳液，将其作为脂肪替代品的模型，该乳液能够模拟脂肪组织的微观结构和外观。然而，大豆蛋白分离物对温度、pH值和离子强度较为敏感，这限制了其在食品乳液体系中的应用（Y. Xu等，2023）。最近的研究表明，将大豆蛋白分离物与食品胶体或其他乳化剂结合使用，可提升其在水油界面上的稳定吸附能力，进而构建可调控的乳液网络结构，从而改善其乳化性能（M. Zhu等，2026）。β-环糊精是一种带负电荷的多糖，同样具有两亲性，其腔结构使其能够与疏水性化合物形成包埋复合物，同时在液滴周围形成带强电荷的界面膜，防止液滴聚集与融合（R. Liu等，2026）。研究表明，β-环糊精可以与蛋白质发生相互作用，降低油水界面张力，在液滴周围形成有序的网络结构，从而有效稳定乳液，防止液滴融合（Bilawal等，2025）。但目前尚未有系统研究β-环糊精如何调控热处理大豆蛋白分离物的构象与界面吸附行为，以及其对高内相乳液的形成机制和特性产生的影响。基于此，本研究提出假设：β-环糊精的腔结构可用于调节热处理大豆蛋白分离物的构象变化，进而帮助设计可调控的网络结构，优化乳液的界面特性。此外，尽管在结构强化、功能协同和网络可调性方面具有潜力，但目前仍缺乏定量研究，无法明确由HSPI-β-环糊精复合物稳定的高内相乳液作为脂肪替代品时，会对肉类产品的关键质量属性产生何种影响。

本研究旨在通过β-环糊精调控热处理大豆蛋白分离物的构象，分析复合物构象与其界面特性之间的关系，评估该复合物在稳定高内相乳液方面的网络结构与稳定性能，进而设计出可调控的乳液网络结构，作为鱼糜凝胶中的脂肪替代品，用以调控其质地与风味。期望这些研究结果能为开发健康、低脂且风味更好的凝胶产品提供理论和技术支持，实现营养价值与感官体验之间的平衡。

章节节选

材料

黑河43号成熟大豆以及冷冻银鱼糜（AAA级，含水量为73.85%（重量/重量），粗蛋白含量为15.32%（重量/重量））均购自中国哈尔滨的一家当地超市，而β-环糊精则购自上海源恩生物科技有限公司。氯化钠等化学试剂为分析级，同样来自上海源恩生物科技有限公司。

大豆蛋白分离物的制备

按照我们之前的方法（J. Xu等，2024），通过以下步骤制备了大豆蛋白分离物：

复合物的结构表征

通过紫外-可见光谱、傅里叶变换红外光谱、内在荧光光谱以及X射线衍射技术对复合物的结构特征进行了分析，相关结果如图1A–1D所示。HSPI在231.09纳米和269.76纳米处存在较强的吸收峰，这分别对应于蛋白质中肽键结构的吸收以及色基团（苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸残基）的吸收（图1A）（Yan, Xu等，2021）。与...

结论

本研究分析了HSPI与β-环糊精之间的相互作用，以及由HSCD稳定的高内相乳液作为鱼糜凝胶脂肪替代品的应用效果。研究结果表明，β-环糊精与HSPI之间形成的氢键使得蛋白质结构更加无序；该复合物具有多孔的微观结构，从而使蛋白质具备更强的界面吸附能力，而HSCD2.5复合物则表现出优异的乳化性能。

作者贡献说明

颜世章：文章撰写——审阅与编辑。江连洲：正式分析。徐静文：文章撰写——初稿撰写。齐宝坤：资金筹集。谢轩：正式分析。

未引用参考文献

Li等，2025；Li等，2025；Liu等，2019；Liu等，2026；Sun等，2025；Yan等，2024；Yan等，2021；Yan等，2022；Zhang等，2023；Zhang等，2025。

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利益冲突或个人关系。

致谢

我们衷心感谢“新时代龙江优秀博士论文”项目（LJYXLZR2025-076）以及“金鸡行动”科技创新领军人才团队项目（JJXDCXLJ2024H05）所提供的财政支持。

Jingwen Xu|Xuan Xie|Baokun Qi|Shizhang Yan|Lianzhou Jiang

中国黑龙江省哈尔滨市150076，哈尔滨商业大学食品工程学院