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食品是通常由蛋白质、多糖和脂肪组成的复杂结构。这些组分，尤其是蛋白质和多糖，在各种加工条件（如加热、pH、压力、金属离子或酶）下形成三维凝胶网络结构，从而赋予不同产品所需的感官特性[1]。无论是传统食品如乳化香肠，还是新型食品如植物基蛋白肉制品，它们都是复合凝
食品是通常由蛋白质、多糖和脂肪组成的复杂结构。这些组分，尤其是蛋白质和多糖，在各种加工条件（如加热、pH、压力、金属离子或酶）下形成三维凝胶网络结构，从而赋予不同产品所需的感官特性[1]。无论是传统食品如乳化香肠，还是新型食品如植物基蛋白肉制品，它们都是复合凝胶系统。因此，随着食品加工技术的进步和消费者对新型产品的需求，越来越多的研究人员关注食品中的复合凝胶系统[2,3]。然而，由于复合凝胶系统的多组分特性，其性质受到多种因素的影响，这给复合凝胶系统在不同食品加工应用中的适应性带来了许多挑战[4,5]。随着消费者对非动物蛋白需求的增加，许多非传统凝胶基质（如植物蛋白或多糖）更频繁地被纳入复合凝胶系统。因此，理解这些组分对传统复合凝胶性质的影响对于设计新型凝胶食品至关重要。复合凝胶的形成条件是影响其质量的重要因素，其随食品加工和应用条件的变化而改变，导致不同的凝胶性质。此外，复合凝胶产品的生产通常涉及多种食品加工步骤，尤其是对于非传统食品，这可能会显著影响复合凝胶的性质，进而影响产品质量。因此，监测复合凝胶在不同条件下性质的变化是提高其加工适应性和产品质量的重要途径。复合凝胶系统的形成是一个复杂过程，各组分的改变会影响最终产品的质构和感官特性。因此，考虑如何精确控制复合凝胶的分子性质以生产令人满意的产品这一问题至关重要。尽管传统的凝胶评价方法（如凝胶性质和感官性质）常用于评估复合凝胶的性质，但它们往往会破坏凝胶。因此，建立先进的凝胶评价方法以适应现代工业生产，对于生产高质量复合凝胶产品至关重要。因此，考虑到复合凝胶系统中当前存在的各种问题，《Gels》期刊启动了特刊“复合凝胶在食品加工与工程中的应用”，以收集复合凝胶在食品系统中应用的最新进展。本期特刊包含七项关于食品领域复合凝胶的前沿研究（六篇研究论文和一篇综述），涵盖凝胶形成方法、新型凝胶基质的应用、新型加工方法、新型产品和新型凝胶评价方法等方面。在以下部分中，研究人员详细总结了这些不同出版物如何拓宽复合凝胶系统在食品工业中的应用的主要目标、内容、创新点。
**复合凝胶在食品加工与工程中的应用研究解读**
**研究背景**
食品是蛋白质、多糖和脂肪构成的复杂体系，其中蛋白质和多糖在加热、pH、压力、金属离子或酶等条件下可形成三维凝胶网络，赋予产品感官特性。传统食品（如乳化香肠）和新型食品（如植物基蛋白肉制品）均属于复合凝胶系统。然而，复合凝胶的多组分特性使其性质受多种因素影响，导致其在不同食品加工中的适应性面临挑战。随着消费者对非动物蛋白的需求增加，非传统凝胶基质（如植物蛋白或多糖）被更频繁地引入复合凝胶系统，但新组分对传统凝胶性质的影响机制尚不明确。此外，复合凝胶的形成条件随加工条件变化而改变，且生产过程中涉及多种加工步骤（尤其对非传统食品），这些因素显著影响凝胶性质及产品质量。因此，精确控制复合凝胶的分子性质、建立非破坏性快速评价方法，成为当前研究重点。为应对这些挑战，《Gels》期刊推出特刊“复合凝胶在食品加工与工程中的应用”，收录七项前沿研究（六篇论文和一篇综述），涵盖凝胶形成方法、新型基质、加工方法、产品和评价技术。
**主要技术方法**
研究人员采用的关键技术方法包括：流变学分析（用于评估凝胶机械性能和打印性能）、扫描电子显微镜（SEM，用于观察微观结构）、热重分析（TGA，用于热稳定性评价）、低场核磁共振（LF-NMR，用于水分分布测定）、机器学习建模（SDDML，用于预测凝胶品质）以及国际吞咽障碍饮食标准化倡议（IDDSI）分级测试（用于吞咽安全性评估）。此外，研究涉及4D打印、乙醇诱导凝胶化、多尺度结构表征等方法，但未提及具体样本队列来源。
**研究结果**
**2.1 凝胶多糖对杏鲍菇菌丝体基凝胶结构稳定性及热加工性能的影响**
Hu等通过向杏鲍菇菌丝体-大豆分离蛋白-木薯淀粉复合凝胶中添加不同浓度凝胶多糖（0–5%，w/w），发现凝胶多糖显著增强机械稳定性，优化配方在4D打印中实现>87%的结构保留率。热加工时，凝胶多糖作为内部支撑网络减少结构塌陷、水分流失和收缩。结论：多糖可扩展至4D食品打印和替代蛋白生产等先进制造领域。
**2.2 低碱条件下乙醇对魔芋葡甘露聚糖凝胶微观结构和性能的调控**
Xu等评估乙醇添加（0–20%）对魔芋葡甘露聚糖凝胶性质的影响，发现15%乙醇（v/v）在分子相互作用与网络完整性间达到最佳平衡，形成致密微观结构、增强抗变形能力和热稳定性。过量乙醇（20%）引起局部分子聚集，破坏网络均匀性。结论：该研究提高了魔芋葡甘露聚糖基凝胶在食品工业中的实用性和功能性。
**2.3 低聚果糖和菊粉添加对熟粳米功能、力学和结构性能的影响**
Dai等向两种粳米中添加低聚果糖和菊粉（0–10%），发现两种膳食纤维减少蒸煮时间，降低硬度、黏附性、弹性、胶黏性和咀嚼性，提高内聚性、回复性、感官特性及整体口感。微观结构显示纤维诱导更厚的基质壁和增大孔隙结构，形成更柔软均匀的米基质。结论：可溶性膳食纤维可参与熟米内部复合网络的调控，为功能性谷物凝胶系统设计提供新策略。
**2.4 多糖对动物-植物双蛋白凝胶质构特性和持水能力的影响**
Gao等研究黄原胶、魔芋葡甘露聚糖和瓜尔豆胶（0.5%，1.0%，1.5%）对猪肉-全豆乳复合凝胶的影响。1.0%黄原胶的配方表现最优：持水能力提高43.2%，硬度仅为对照的23.5%，且满足IDDSI 5级和日本吞咽障碍饮食Ⅲ级标准。结论：多糖添加可同时改善营养价值、持水性和吞咽安全性，拓展复合凝胶在医疗营养食品中的应用。
**2.5 基于合成数据驱动机器学习模型的冷冻贮藏银鲤鱼糜凝胶品质评估**
Yang等采用合成数据驱动机器学习（SDDML）模型，预测功能添加剂（微纤维、转谷氨酰胺酶、鸡皮胶原蛋白）对冷冻贮藏银鲤鱼糜凝胶品质的恢复效果。转谷氨酰胺酶（0.1 wt%）有效抵消长期冷冻的负面影响，将凝胶强度、硬度和咀嚼性恢复至新鲜鱼样品水平。SDDML模型基于不同算法预测凝胶品质，与实验特征高度吻合（R2=0.871–0.889），将原始数据集从60个扩展至240个数据点。结论：该方法推动复合凝胶从传统质构修饰向智能设计和精准制造转变。
**2.6 卵清蛋白和溶菌酶的热力学与凝胶化性质**
Wang等研究pH、蛋白质浓度、加热速率、糖和盐等加工条件对卵清蛋白和溶菌酶复合凝胶性质的影响。发现不同条件通过改变蛋白质构象调控凝胶形成，建立了通过精确控制热和环境因素实现分子水平调控的策略。结论：为蛋清蛋白基复合凝胶系统的设计提供了分子机制。
**2.7 食品级乳液凝胶作为营养素递送系统——制备、表征和应用的标准化工作流程**
Li等综述提出食品级乳液凝胶的标准化研究框架，系统总结其结构特征（乳化剂包覆油滴固定于三维生物聚合物网络）、制备方法（包括油相组成、乳化剂类型、生物聚合物选择、凝胶化机制和加工条件）及多尺度表征（结构分析、流变学、机械性能、热稳定性、持水/持油能力、消化模型和生物评价）。该框架为设计含维生素、多酚、脂质、益生菌等功能性食品提供实用指南，促进乳液凝胶从实验室向工业转化。
**总结与讨论**
特刊文章指出复合凝胶属多组分系统，原料来源、组成及加工条件均影响最终产品性质，需精确选择和调控不同原料。随着消费者对新型功能性产品的需求增加，非传统成分的添加是当前研究前沿，其如何影响传统系统质量是关键。此外，新型加工方法对复合凝胶性质的影响以及利用AI、扫描电镜等先进技术建立非破坏性快速评价方法也是重点方向。研究结论部分翻译如下：总之，食品工业中复合凝胶性质的研究是一个前沿方向。未来研究应更关注开发新资源和应用先进技术以创造更令人满意的产品。此外，随着市场需求变化和跨学科整合需求，跨学科合作对于食品工业中复合凝胶系统的发展至关重要。
