综述:肌原纤维蛋白基乳液与乳液凝胶:界面设计、网络构建及新兴食品应用

《Food Chemistry》:Myofibrillar protein-based emulsions and emulsion gels: Interfacial design, network construction and emerging food applications

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月27日 来源:Food Chemistry 10.4

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   •肌原纤维蛋白 (MP) 乳液和凝胶正成为可设计系统。•MP 乳液的稳定性受界面动力学和工程调控。•热凝胶化源于体相蛋白、界面和液滴的协同作用。•MP 乳液和凝胶的结构设计支撑着多种应用。•未来研究目标是原位表征、消化和精确设计。引言乳液是一种胶体系统,其中液态油滴分散在连续

  
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    肌原纤维蛋白 (MP) 乳液和凝胶正成为可设计系统。
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    MP 乳液的稳定性受界面动力学和工程调控。
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    热凝胶化源于体相蛋白、界面和液滴的协同作用。
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    MP 乳液和凝胶的结构设计支撑着多种应用。
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    未来研究目标是原位表征、消化和精确设计。

引言

乳液是一种胶体系统,其中液态油滴分散在连续相中。根据配方和加工条件,乳液系统通过连续相凝胶化、液滴聚集或它们的协同相互作用转变为半固态乳液凝胶。基本结构由油滴、连续相和油 - 水界面层组成。连续相凝胶化形成三维网络,赋予流动调节和结构支撑功能(Zhi 等,2023)。这些系统支持食品系统中的脂肪替代、生物活性化合物的包埋和递送以及质地修饰(Wang 等,2023)。随着对健康饮食和清洁标签食品的关注日益增加,人们对基于蛋白质的乳液和乳液凝胶的兴趣也在增加,这些系统利用天然生物大分子构建可控结构和定制功能,为食品胶体工程提供了一种可持续的方法(Shu 等,2025)。
肌原纤维蛋白 (MP) 是肌肉食品中的主要结构蛋白,可以吸附在油 - 水界面形成稳定层,也可以通过变性、聚集和交联在连续相中组装成三维凝胶网络(Cai 等,2023; Jiang 等,2020)。这种双重功能有助于这些系统的质地、持水力 (WHC) 和加工适用性。MP 在肉糜和鱼糜产品及相关的结构化食品系统中具有重要的实用价值(Sharma 等,2026)。因此,MP 是一个合适的蛋白质系统,用于考察界面行为和凝胶网络形成如何共同塑造乳液凝胶功能。
近期研究已从单纯提高乳化稳定性转变为对基于 MP 的乳液和乳液凝胶的结构调控、功能设计和应用驱动策略的综合研究。特别是,乳液凝胶中的油滴现在被视为参与网络形成、应力传递和功能调节的活性结构单元,而不是被动的分散相(Xu 等,2023)。在此框架内,界面层的组成、厚度和粘弹性及其与连续相中蛋白质的相互作用是结构演化的关键决定因素(Li 等,2018)。界面特性不仅决定乳化过程中的液滴分散稳定性,还决定热致凝胶化、液滴 - 网络结合以及最终材料的机械和性能(Zhou 等,2018)。尽管在乳液稳定性和凝胶性能研究方面取得了进展,但在匹配加工条件下将界面 MP 重排和膜力学与连续相网络形成直接联系起来的证据仍然有限。
在此背景下,基于 MP 的乳液是指 MP 有助于界面稳定的分散系统,而基于 MP 的乳液凝胶是指油滴充当分散填充物或结构单元的凝胶系统,其中 MP 有助于界面层、连续相网络或两者。在此基础上,系统考察了 MP 在油 - 水界面的动态吸附行为以及界面工程策略对乳液稳定性的调控作用。该综述进一步详细阐述了热致凝胶化过程中连续相 MP、界面 MP 和液滴的动态变化,分析了界面膜与连续相之间的相互作用和耦合机制,包括它们对机械性能、稳定性和功能的影响。最后,综述讨论了基于 MP 的乳液和乳液凝胶在肉制品脂肪调控、生物活性化合物的包埋和递送、三维 (3D) 食品印刷以及特殊人群食品开发中的应用前景。
2018 年至 2026 年间发表的相关文献在 ScienceDirect、Web of Science Core Collection、Scopus 和 PubMed 中进行了检索。使用了针对肌原纤维蛋白("myofibrillar protein"、"myosin" 和 "actomyosin")的数据库适配术语组合,并结合与乳液和界面("emulsion"、"oil–water interface" 和 "interfacial adsorption, behaviour or properties")或凝胶化和网络形成("gel"、"gelation"、"network formation" 和 "rheology")相关的术语。纳入了直接与基于 MP 的乳液、界面行为或凝胶化相关的同行评审英文原创研究和综述文章。仅在缺乏直接 MP 证据且它们提供了必要的机制支持时,才考虑非 MP 蛋白质研究。还使用了向后和向前引文追踪来识别相关的基础和近期研究。与涵盖通用和基于生物聚合物的乳液凝胶的更广泛综述相比(Shu 等,2025; Wan 等,2023; Zhi 等,2023),本综述有三个不同之处:专注于基于 MP 的系统,整合界面吸附和工程与热致凝胶化,以及使用界面 - 网络耦合作为其组织框架。

章节摘要

MP 吸附与构象变化

油 - 水界面的组成和动态行为直接影响基于 MP 的乳液系统的稳定性,并为随后乳液凝胶的形成提供结构基础。如图 1 所示,在乳化过程中,MP 迁移到并占据油 - 水界面时,经历耦合且部分重叠的动力学过程。
这些动力学通常描述为三个相互依赖的过程:扩散、吸附和重组(

界面工程策略

界面工程有效调节 MP 的乳化性能并增强乳液稳定性。基于前面讨论的界面行为和影响因素,本节根据主要界面调控目标而非加工方法或最终结构结果对界面工程策略进行分类:(i) 体相到界面的扩散和初始吸附,(ii) 润湿性控制的界面锚定和 (iii)

MP 基乳液的热凝胶化

虽然乳液稳定性对下游应用至关重要(Gao 等,2018),但热处理食品中的初始乳液形成和分散稳定性并不一定预测最终的结构性或功能性结果。近期研究已将注意力转移到加热过程中乳液从分散态到凝胶态的转变,强调了理解热致凝胶化的重要性。在基于 MP 的乳液系统中,加热不仅诱导体相蛋白

MP 基乳液凝胶的网络构建

在基于 MP 的乳液凝胶中,液滴通过与界面吸附蛋白和连续相 MP 相互作用参与网络形成,从而发挥主动结构作用。阐明界面 - 连续相耦合和液滴介导的结构调节机制,对于有针对性地设计具有高完整性和功能性性能的基于 MP 的乳液凝胶至关重要。

潜在食品应用

在当前的食品应用研究中,MP 可能充当界面稳定剂、有助于网络形成或执行两种功能,而油滴则作为分散相、结构填充物或疏水化合物的载体。界面工程和网络形成的协同调节能够创新食品开发和精确产品设计。基于 MP 的乳液和乳液凝胶的应用范围现已涵盖结构化脂肪设计、靶向递送

结论与展望

总之,基于 MP 的乳液和乳液凝胶是食品胶体和结构化食品中的关键系统。它们的形成取决于 MP 在油 - 水界面的吸附、构象重排和界面膜形成。界面工程策略——包括增强扩散和吸附、润湿性优化以及静电和空间稳定化——进一步改善了界面膜性能。在热诱导下,从分散

声明***

本手稿为原创、未发表且未在其他地方考虑中。所有作者已审阅并批准提交的手稿。已获得所有复制或改编材料的许可。本综述仅使用已发表的文献。不适用伦理批准和知情同意。作者使用了 OpenAI Codex 进行语言编辑和参考文献格式检查。所有输出均经过作者审阅和验证,作者对文章承担全部责任。

CRediT 作者贡献声明

张景明: 撰写 – 初稿,概念化。赵宏磊: 验证,方法论。曹传爱: 撰写 – 审阅与编辑。冯洋洋: 调查,形式分析。黄心宁: 方法论,形式分析。孔宝华: 概念化。孙方达: 方法论。张宏伟: 软件,资源。刘钱: 撰写 – 审阅与编辑,监督,资金获取。

未引用参考文献

Liu 等,2025
Wang 等,2025
Zhang、Zhang、Xu 和 Zhao,2023a
Zhang、Zhang、Zhao 和 Xu,2023
Zhang、Zhang、Xu 和 Zhao,2023b

竞争利益声明

作者声明没有已知的竞争财务利益或个人关系可能被认为影响了本论文中报告的工作。

致谢

本研究得到了 国家自然科学基金(项目编号 32472383)、黑龙江省自然科学基金重点项目(项目编号 ZD2025C013)和泰山产业专家项目(项目编号 tscx202507113)的支持。
张景明 | 赵宏磊 | 曹传爱 | 冯洋洋 | 黄心宁 | 孔宝华 | 孙方达 | 张宏伟 | 刘钱
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