碱浓度和温度调控下铁皮石斛多糖-火麻籽蛋白凝胶用于吞咽障碍饮食的结构与功能特性

《Food Research International》：Structure and functional properties of Dendrobium officinale polysaccharide-hemp seed protein gels for dysphagia diets as regulated by alkali concentration and temperature

　　- 碱浓度和温度调节DOP-HSP凝胶的结构和性质。- 适中的碱热处理改善了凝胶质构和网络密度。- 二硫键和氢键强化了凝胶网络。- 所有凝胶在碱热处理下均保持IDDSI 5级。引言随着全球人口老龄化，老年人吞咽困难问题日益普遍，对质地适宜、营养充足且感官可接受的食物需求不断增长（Ren等，2024）。质地改良食品，尤其是软质蛋白质-多糖凝胶，被认为是吞咽困难患者的理想选择，因其兼具可调控的流变性能与营养价值（Xu等，2025；Yu等，2025；Li等，2025）。铁皮石斛多糖（DOP）是一种水溶性乙酰化杂多糖，主要由甘露糖和葡萄糖组成（Shan等，2023）。在碱性条件下，脱乙酰化作用可降低空间位阻，并可能增强分子间相互作用，从而促进网络形成。DOP在混合生物聚合物体系中也表现出作为结构调节剂的前景，通过与亲水胶体或蛋白质相互作用改善凝胶组织、稳定性和功能性能（Guo等，2025；Luo等，2025）。大麻籽蛋白（HSP）是一种可持续的植物蛋白来源，具有均衡的必需氨基酸谱、低致敏性和高生物利用率（Kutzli等，2023；Mamone等，2019）。然而，其在凝胶体系中的应用受限于溶解性差和凝胶化条件要求苛刻（Malomo & Aluko，2015）。碱性处理和热处理可通过增加分子电荷、促进链伸展和暴露疏水基团来改变HSP的构象和聚集行为（Wang等，2024；Luo等，2022；Do等，2025）。这些结构转变预计会影响多糖-HSP相互作用和凝胶网络形成。从食品设计的角度来看，将DOP与HSP结合提供了一种有前景的策略，用于构建具有可调质地和功能价值的植物基凝胶，适用于吞咽困难相关应用。我们此前的工作报道了DOP-HSP凝胶可在碱性条件下形成，其中DOP浓度（1.0–3.0%，w/v）对质构和功能具有关键调控作用（Ding等，2025）。然而，除配方外，碱浓度和温度可能进一步调节DOP和HSP的结构及分子间力。Na?CO?浓度决定了体系的碱性环境和离子强度，从而影响DOP-HSP的缔合、静电屏蔽和凝胶网络形成。加热温度调节HSP的变性程度、疏水基团和巯基基团的暴露量，以及网络形成与过度聚集之间的平衡。尽管如此，这些变量在调节DOP-HSP凝胶结构和功能中的作用仍不清楚。本研究考察了Na?CO?浓度（0.5–2.5%，w/v）和温度（25–85 °C）对DOP-HSP凝胶的形成、结构和功能性能的影响。凝胶性能通过流变学、质构、持水能力和微观结构进行评估，同时考察了分子间相互作用、抗氧化能力、体外消化性和Caco-2细胞相容性。本研究旨在阐明加工条件、分子间相互作用、凝胶网络架构和宏观功能之间的关系，为吞咽困难管理的质地改良食品开发提供指导。章节摘要材料本研究使用的DOP与此前工作（Ding等，2025）中表征的批次相同。简要来说，DOP是一种杂多糖，主要由甘露糖和葡萄糖组成，含少量葡萄糖醛酸，摩尔比为75.41:24.57:0.02，平均分子量约为211 kDa。HSP（蛋白质含量>85%，水分含量<5%）购自沐梵生物科技有限公司（中国河南）。8-氨基-1-萘磺酸（ANS），DOP-HSP凝胶的外观和微观结构如图1A所示，所有样品在倾斜时均保持自支撑状态，未见明显的析水或相分离。SEM图像取自冻干凝胶；因此，观察到的孔隙形貌反映的是干燥基质状态，应作为处理间相对差异来解读。SEM图像揭示了不同处理条件下的多孔网络差异（图1B）。在0.5% Na?CO?下，凝胶呈现松散且不规则的多孔架构，孔径较大；而在1.5% Na?CO?下结论本研究阐明了碱浓度和加热温度对DOP-HSP凝胶结构特性、分子间相互作用和功能性能的调节作用。适中的碱处理结合适当的加热促进了致密的凝胶网络，具有更高的持水性、更强的黏弹性、改善的质构和稳定性，以及延缓的体外酶水解。相反，过量的碱或热处理破坏了平衡CRediT作者贡献声明丁婷婷：撰写—原始稿，可视化，数据管理。孙静：验证，监督，概念化。马清泉：监督，软件。高书琪：软件，正式分析。卢聪：监督，概念化。刘佳萌：可视化，数据管理。王凤中：监督，资金获取，概念化。范贝：撰写—审阅与编辑，监督，资金获取，概念化。伦理声明作者声明本研究不涉及人类或动物受试者。未引用参考文献Jiang等，2021Jiang等，2021Li等，2024Li等，2024Li等，2024Wang, Zhang, Bai, Li和Xiang，2020Wang等，2022Wang等，2025Wang等，2022Wang, Tang, Cao, Ming和Wu，2024Wang等，2024Wang等，2020Wang等，2025Wang等，2025Wang, Long, Zhang, Hua和Li，2025Xu等，2025Xu, Dong, Liu, Cai和Liu，2025Xu等，2025Zhang, Fan, Liu和Li，2023Zhang等，2023Zhao等，2024Zhao等，2024利益冲突声明作者声明不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。致谢本研究得到了中国国家重点研发计划（2022YFD1600303）、泰山学者青年专家项目、国家自然科学基金和云南省重大科技专项（202402AE090011）的支持。丁婷婷 | 孙静 | 马清泉 | 高书琪 | 卢聪 | 刘佳萌 | 王凤中 | 范贝