在肉类产品中,脂肪不仅是必不可少的能量来源,还由于其独特的结构组织和热相变行为,对多感官风味和质地起着关键作用 (Lee et al., 2024)。然而,目前全球动物脂肪的消费加剧了与碳排放、土地利用和生态可持续性相关的环境负担。此外,过量摄入饱和脂肪与肥胖、2 型糖尿病和心血管疾病发病率的增加密切相关,构成了重大的公共卫生风险 (Wood et al., 2024)。在这些担忧的推动下,人们对减少热量摄入并最大限度地减少饱和或反式脂肪酸的植物基脂肪组织模拟物产生了日益增长的兴趣 (Y. Xie et al., 2022)。
猪脂肪组织中的细胞内脂肪由充满固体脂质并被胶原质细胞外基质包围的脂肪细胞组成。这两种结构为脂肪组织模拟物的热响应行为提供了结构基础,包括热弹性和热软化行为 (Wijarnprecha, Gregson, et al., 2022)。为了实现有效替代,由植物多糖、蛋白质和脂质构建的植物源乳液凝胶被认为是一种有效策略,因为它们可以形成由连续凝胶基质支撑的油滴嵌入结构 (Y. Wang et al., 2026)。然而,通常报道的含多糖系统,如琼脂糖、果胶或黄原胶等,主要依靠可逆非共价相互作用稳定,包括氢键、静电相互作用、链缠结或螺旋聚集。这些物理交联网络在加热过程中发生链运动性和结构重排,导致网络松弛,无法为塑性流变行为提供足够支撑 (Czapalay & Marangoni, 2024)。
海藻酸钠 (SA) 被广泛用作乳液凝胶中的有效凝胶多糖,其凝胶机制与物理交联网络的机制不同。通过 Ca2+ 诱导的其 α-L-古龙糖酸嵌段上羧基的离子配位交联,它通过经典的“蛋盒”模型形成稳定的三维凝胶网络。(Donati & Christensen, 2023)。先前的研究表明,天然大豆蛋白和 SA 通过协同稳定油滴和增强连续凝胶网络结构来提高热稳定性 (Ye, Sun, et al., 2025)。然而,加热可诱导天然蛋白质的展开、聚集或界面重排。这些结构改变损害了加热过程中的界面膜稳定性,从而促进油滴融合并导致脂质不受控制地释放 (Mosselman et al., 2025)。因此,天然蛋白质的热变性限制了 SA 在模拟物中的应用。蛋白原纤维作为一种纤维状蛋白聚集体,其特征是具有丰富氢键的高长径比纳米结构。它们作为界面膜的优异结构稳定剂并强化水凝胶基质 (Jiang et al., 2025)。SA-乳清蛋白原纤维复合物促进形成具有高增强乳液粘度的致密三维网络 (Cheng et al., 2026)。我们最近的研究表明,豌豆蛋白原纤维 (PPF) 对 κ-卡拉胶具有显著更高的结合亲和力,能够在加热下促进脂质结晶并增强界面稳定性 (B. Hu et al., 2026)。这一发现提供了 PPF 和多糖增加界面稳定性的可行途径。然而,SA 与 PPF 的复合作用,特别是关于界面膜构建及其对连续凝胶基质的影响,研究仍不充分。
此外,细胞内固体脂质构成热 - 流变特性的另一个关键结构决定因素。加热过程中固体脂质的熔化有助于软化和润滑。此外,掺入凝胶基质的固体脂质可能调节油滴堆积,从而改变网络致密度 (Lu et al., 2019)。酶法甘油解棕榈油液 (PO) 因其在增加熔点以产生更接近猪脂肪的熔融曲线,同时不改变 PO 有利的不饱和与饱和脂肪酸平衡而备受关注 (Nicholson & Marangoni, 2022)。酶法甘油解通过产生单酰甘油 (MAG) 和二酰甘油 (DAG) 来增加固体脂肪含量,据报道,与传统的三酰甘油 (TAG) 相比,它们改善了餐后脂质代谢和功能脂质基软材料 (Nicholson & Marangoni, 2021)。在乳液凝胶中,MAG/DAG 可吸附在油 - 水界面,冷却时形成的结晶层抑制油滴聚结,并通过“活性填料”效应增强凝胶刚性 (P. Xie et al., 2026)。然而,关于 MAG/DAG 在交联网络中作用的研究仍然有限。特别是,对油滴堆积、热 - 流变行为和加热稳定性的影响仍需进一步阐明。
因此,本研究提出了一种基于 PPF、SA 和甘油解 PO 基乳液凝胶制备脂肪组织模拟物的策略。我们假设 PPF 和 SA 形成的复合物能够形成稳定的界面膜,并且 Ca2+ 诱导的 SA 凝胶化可以构建围绕缓慢熔化的表面活性甘油解 PO 油滴的细胞外网络,从而模拟热 - 流变特性并增强脂肪组织模拟物的热稳定性。在本工作中,系统地表征了 PPF 和 SA 的复合作用机制,以及不同配比的影响。此外,通过评估界面特性和热 - 流变曲线,探索了甘油解 PO 中 MAG/DAG 比率的影响。本研究为制备具有烹饪过程中可比软化行为的功能性猪背组织模拟物提供了关键见解。