pH 改性的不溶性大豆纤维调控乳液凝胶的结构与流变特性以调节脂质消化

《Food Research International》：pH-modified insoluble soybean fibers tailor structural and rheological properties of emulsion gels for modulated lipid digestion

　　

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  pH 修饰的不溶性大豆纤维（ISFs）定制乳化凝胶结构。
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  S₃-ISF 乳化凝胶表现出更高的弹性和更强的液滴 - 基质耦合。
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  ISF 乳化凝胶通过结构 - 流变调节来调节脂质消化。
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  与 S₁₁-ISF 相比，S₃-ISF 乳化凝胶促进脂质水解并释放更多的游离脂肪酸（FFA）。

引言

设计含有膳食纤维的食物结构引起了越来越大的关注，以应对对更健康且功能性食品的需求。不溶性大豆纤维（ISF）是从豆渣中提取的主要副产品，结合了生理益处与持水、凝胶形成和乳化稳定特性（Feng 等，2021 年）。ISF 可能通过互补的界面和体相机制来稳定乳液。具有适宜润湿性和残余蛋白质的颗粒可以吸附在油水界面并抑制液滴聚结，而未吸附的纤维形成水化网络，限制液滴运动和分层（Huang 等，2023 年；Lin 等，2026 年）。乳化凝胶是典型的多相复合材料，其中油滴要么参与三维网络，要么固定在连续凝胶基质中，从而提高结构稳定性并实现可调节的质地特性（Lin 等，2020 年；Zhang, Han, & Guo, 2024 年）。这种双重界面和基质结构功能使 ISF 成为开发基于乳液的凝胶食品的有前景的天然稳定剂。

乳化凝胶的流变学和消化特性由界面组织和整体基质结构共同决定（Sun 等，2022 年）。由蛋白质或多糖形成的界面层可以调节脂肪酶的可达性、胆盐置换和液滴表面暴露，而周围的基质可能改变液滴流动性和消化成分的传输（Feng 等，2024 年）。蛋白质主导的界面通常易受胃肠道条件下 pH 值变化、离子屏蔽和酶水解的影响，这可能会损害界面稳定性并改变脂质水解（Sun 等，2022 年；Yuan 等，2024 年；Zhang, Cai, 等，2021 年）。因此，将多糖或膳食纤维结合到界面和连续相中可能提供改善结构稳定性和调节消化的有前景策略。

以前的研究表明，纤维素纳米晶体与乳清蛋白分离物或豌豆蛋白微凝胶结合时，可以通过静电相互作用和空间位阻形成复合界面层（Xiao 等，2020 年；Zhang, Murray, 等，2021 年）。这些复合结构可能减少胃蛋白酶诱导的界面破坏并改变胆盐和脂肪酶的可达性，从而改变脂质消化动力学（Sarkar 等，2017 年）。这些发现强调了多糖介导的界面和网络结构在调节乳液系统机械特性和消化命运中的关键作用，为纤维结构乳化凝胶的理性设计提供了见解。

最近的研究表明，ISF 的乳化稳定和凝胶特性可以通过 pH 调节结合蒸汽烹饪处理得到显著改善。在酸性（pH 3）或碱性（pH 11）条件下处理的 ISF 表现出改变的孔隙率、增大的比表面积和适中的界面润湿性，这可能增强其在乳液系统中的界面亲和力和结构功能性（Zhao 等，2023 年，Zhao 等，2024 年）。然而，以前的工作主要集中在基于 ISF 的乳化凝胶的制备和稳定上。对于结构不同的 ISFs 如何调节凝胶网络形成、非线性流变行为和脂质消化的系统性理解仍然有限。特别是，目前仍不清楚修饰后的 ISFs 是否主要通过界面吸附、连续相结构化或两者的结合作用来稳定乳化凝胶，从而决定消化行为。

因此，本研究旨在阐明 pH 修饰的 ISFs 如何通过界面吸附和基质结构化调节乳化凝胶的形成，以及这些结构差异如何影响模拟胃肠道条件下的流变行为和脂质消化。通过建立基于 ISF 的乳化凝胶的结构 - 流变 - 消化关系，本工作为设计具有可调节消化行为的膳食纤维结构食品提供了机理见解。

章节摘要

材料

脱脂大豆残渣（豆渣）购自山东冠生大豆蛋白有限公司（山东，中国）。商业大豆油（益海嘉里金龙鱼粮油食品股份有限公司，中国）购自当地超市。Calcofluor White 和 Nile Red，以及胃蛋白酶（猪胃，P7000）、胰酶（猪胰，P7545）和胰脂肪酶（猪胰，L3126）购自 Sigma-Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）。胆盐（胆酸含量≥ 60%）购自源叶

ISF 稳定乳化凝胶的形成和结构基础

以前的研究表明，在酸性（pH 3）或碱性（pH 11）条件下蒸汽烹饪显著改变了 ISF 的结构和功能特性，包括其乳化稳定和凝胶形成性能（Zhao 等，2023 年，Zhao 等，2024 年）。在本研究中，“乳化凝胶”指弱乳化凝胶，ISF 稳定的乳化凝胶可被视为液滴聚集的混合网络，其中紧密排列的油滴嵌入在 ISF 增强的连续相中

结论

本研究阐明了两种 pH 修饰的不溶性大豆纤维（S₃-ISF 和 S₁₁-ISF）如何控制乳化凝胶的结构，从而调节脂质消化。S₃-ISF 表现出更强的界面活性，并促进更紧密的液滴 - 纤维耦合，导致随着纤维浓度的增加，形成更密集的弱乳化凝胶网络，具有更高的粘度、弹性和改善的变形阻力。S₃-ISF 系统在胃阶段更好地保持了液滴/聚集体结构

CRediT 作者贡献声明

赵秀杰：写作 - 审查与编辑，写作 - 初稿，方法论，调查，资金获取，数据管理，概念化。程超：写作 - 审查与编辑，可视化，方法论。陈必芬：写作 - 审查与编辑，资金获取，形式分析。王少云：资源，项目管理。赵强钟：写作 - 审查与编辑，监督，项目管理。赵茂明：资源，项目管理。

利益冲突声明

作者声明，他们没有已知的竞争经济利益或个人关系，这些可能影响本论文报告的工作。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金（编号：32502281，编号：32402000）、福州大学研究启动基金（编号：XRC-26056）以及福建省高校协会福州大学测试基金贵重仪器仪器分析中心（编号：2026T002）的财政支持。

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