《Food Hydrocolloids》：Rice starch-based emulsion gels containing lemon and oregano essential oils: Structure, rheology, and antimicrobial performance
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摘要对可持续结构脂质系统日益增长的需求推动了农业工业副产品作为功能性食品成分的附加值利用。本研究制备并表征了基于米粉的乳胶凝胶，其中包含米糠油、米卵磷脂和精油（EOs）。基础配方由米糠油（40%，w/w）、水（40%，w/w）、碎米淀粉（14%，w/w）和米卵磷脂（6%，w/w）
摘要
对可持续结构脂质系统日益增长的需求推动了农业工业副产品作为功能性食品成分的附加值利用。本研究制备并表征了基于米粉的乳胶凝胶，其中包含米糠油、米卵磷脂和精油（EOs）。基础配方由米糠油（40%，w/w）、水（40%，w/w）、碎米淀粉（14%，w/w）和米卵磷脂（6%，w/w）组成。西西里柠檬（Citrus limon）精油（LEO）和牛至（Origanum vulgare）精油（OEO）分别以10%和20%的浓度（基于干淀粉质量）加入。气相色谱-质谱分析确定D-柠檬烯（61.3%）和香芹酚（64.1%）是LEO和OEO中的主要化合物。共聚焦激光扫描显微镜显示所有配方中富含脂质的区域分布不均。样品在冷藏储存期间保持视觉稳定，而离心后油脂的损失取决于EO的类型、浓度和储存时间。所有配方均表现出非牛顿剪切稀化行为，并且主要为弹性响应，其表观粘度数据可用Carreau模型满意地描述。OEO 20%配方的硬度、零剪切粘度和储存模量低于其他配方。含有EO的乳胶凝胶对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有抗菌活性。OEO 20%配方在减少金黄色葡萄球菌的数量方面效果最佳，而所有含EO的配方都将大肠杆菌的数量降低到定量限以下。这些结果表明EO的类型和浓度影响了基于米粉的乳胶凝胶的物理、流变和抗菌性能，为未来在食品基质中评估这些配方提供了依据。
引言
过量摄入反式脂肪与心血管疾病和其他非传染性疾病（包括糖尿病和癌症）有关，而过量摄入饱和脂肪则与肥胖、心血管疾病、代谢综合征和糖尿病有关（Manzoor等人，2022年）。开发合适的脂肪替代品具有挑战性，因为脂肪提供了诸如风味、质地、香气、柔软度和乳化等必需的食品特性，这些特性难以复制。在这种情况下，油凝胶作为一种有前景的系统应运而生，能够在减少负面健康影响的同时替代固体和半固体脂肪，并最大限度地不影响食品产品的物理化学和感官特性（Issara，2022年；Ferdaus等人，2025年）。
油凝胶通常被定义为液体油（富含不饱和脂肪酸）被捕捉在由结构分子形成的三维网络中的凝胶（Pinto等人，2021年；Sharma等人，2025年）。虽然已经探索了包括蜡、蛋白质和多糖在内的多种可食用材料用于油凝胶的形成，但其广泛应用往往受到高产品成本、不可再生来源或不理想的功能性特性的限制（Hu等人，2023年）。
与油凝胶不同，乳胶凝胶是多相系统，其中乳化的油滴被结合到凝胶网络中（Hu等人，2023年）。这些系统的分类取决于相的组织结构以及负责凝胶形成的成分，而不仅仅是油和水的相对比例。
在本研究中开发的配方中，加热促进了米粉的部分糊化，有助于水相的区域结构化，而米卵磷脂由于其两亲性及其对油-水界面的亲和力，主要起到了乳化成分的作用。在这种背景下，利用米副产品开发可持续结构乳胶凝胶成为一种有前景的策略。
米粉在食品工业中广泛用作增稠剂、稳定剂和脂肪替代品（Zhang等人，2023a）。在加工大米的过程中会产生大量的碎米。尽管这种农业食品副产品的商业价值较低，消费者直接消费的接受度也较低，但它含有高含量的淀粉，其物理化学性质与整粒大米相当，例如粒径小、消化率相对较高、糊化温度低，这可能有利于其在结构乳胶系统中的应用（Xiao等人，2020年）。因此，碎米成为提取淀粉的有希望的来源，特别是用于开发乳胶凝胶和其他结构化食品基质。除了主要的淀粉成分外，大米还含有脂类成分，尽管含量较少，但仍具有相当的营养价值。其中，磷脂特别值得注意，约占总脂含量的10%。这一组中的关键成分是卵磷脂，主要由磷脂和糖脂组成（Lehri等人，2019年）。
卵磷脂是一种两亲分子，因其能够在油-水界面上吸附并稳定分散的脂质滴而广泛用作乳化剂。在本研究中，米卵磷脂被专门用作乳化成分。米糠油被选为脂质相，因为它含有较低的饱和脂肪酸，并且含有具有营养价值的化合物，如抗氧化剂、生育三烯酚、γ-谷甾醇和植物甾醇（Sahu等人，2021年）。尽管这些成分在利用大米加工副产品方面具有潜力，但碎米淀粉、米糠油和米卵磷脂在乳胶凝胶体系中的联合使用尚未得到充分探索。
柠檬（Citrus limon）精油（LEO）和牛至（Origanum vulgare）精油（OEO）是由挥发性和亲脂性化合物组成的复杂混合物，以其抗菌效果而闻名（Tang等人，2023年；Marzban等人，2025年）。尽管它们的抗菌特性已经得到证实，但将其加入基于米粉的乳胶凝胶中可能会影响抗菌活性以及最终配方的微观结构、物理和流变特性。评估这些效应是必要的，因为将EO加入含有大量油和水的系统中可能会改变其结构组织和稳定性。此类表征是未来评估这些配方作为天然抗菌系统和食品基质中合成防腐剂潜在替代品的初步步骤。然而，防腐剂的替代和保质期的延长必须在目标食品产品中直接验证。
因此，本研究旨在使用碎米淀粉、米卵磷脂和米糠油开发基于米粉的乳胶凝胶，并评估EO的类型（LEO或OEO）和浓度对其微观结构、物理稳定性、质地、热行为、流变特性和抗菌活性的影响。
章节摘录
材料
IRGA-424品种的碎米颗粒从Tordilho Alimentos公司（巴西佩洛塔斯）获得。米糠油来自Campestre óleos Vegetais公司（巴西圣贝尔纳多杜坎波），米卵磷脂由Riograndense de óleos Vegetais公司（巴西佩洛塔斯）提供。食品级LEO和OEO从Ferquima?（巴西）购买。
从碎米颗粒中提取淀粉
淀粉的提取采用了Colussi等人（2014年）描述的碱性方法。
精油的化学组成
通过GC-MS测得的精油化学组成总结在表1中。LEO中共鉴定出18种化学化合物，OEO中鉴定出15种化合物。在LEO中，D-柠檬烯是主要成分（61.3%），其次是β-蒎烯（14.0%）、γ-萜烯（12.5%）、α-蒎烯（2.1%）和β-薄荷烯（1.7%）。这些发现与文献结果一致（Schulz等人，2002年；Soltanzadeh等人，2021年；Abdalla等人，2023年）。
结论
本研究表明，可以使用碎米淀粉、米糠油、米卵磷脂和水制备含有LEO或OEO的基于米粉的乳胶凝胶。EO的类型和浓度影响了油脂损失、硬度、流变行为和抗菌活性。所有配方均表现出剪切稀化行为和主要为弹性响应，而OEO 20%配方的弹性模量最低，并且对金黄色葡萄球菌的抗菌活性最强。
CRediT作者贡献声明
Francine Tavares da Silva：写作——审阅与编辑，撰写——初稿，可视化，验证，软件，资源，方法学，研究，数据分析，概念化。Maria Espert Tortajada：写作——审阅与编辑，数据分析，概念化。Glória Caroline Paz Gon?alves：数据分析。María Teresa Sanz Taberner：写作——审阅与编辑，可视化，验证，监督，研究，数据分析。
手稿准备过程中生成式AI和AI辅助技术的声明
在准备本工作时，作者仅使用ChatGPT（OpenAI）来协助语言编辑、措辞改进和提高手稿的可读性。使用该工具后，作者根据需要对内容进行了审查和编辑，并对发表文章的内容负全责。
?作者声明他们没有已知的可能会影响本文所报道工作的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了高等教育人员培训协调委员会（CAPES，资金代码001）、国家科学技术发展委员会（CNPq，项目编号171840/2023-2）、南里奥格兰德州研究基金会（FAPERGS）和研究与项目资助机构（FINEP，资金代码0932/25）的资助。作者感谢José María Coll Marqués（IATA-CSIC显微镜服务部门）提供的宝贵技术支持。
Francine Tavares da Silva|Maria Espert Tortajada|Glória Caroline Paz Gon?alves|Rosane Lopes Crizel|Eliezer Avila Gandra|María Teresa Sanz Taberner|Elessandra da Rosa Zavareze|Alvaro Renato Guerra Dias
巴西里奥格兰德州联邦大学农业工业科学与技术系生物聚合物与食品安全纳米技术实验室（BioNano），佩洛塔斯，96010-900
