《Food Chemistry: X》：Structural optimization and freeze-thaw stabilization of carnauba wax and beta-sitosterol bigels via peanut protein and sodium alginate complexation
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本研究探讨了花生蛋白/海藻酸钠（PP/SA）复合物及油凝胶-水凝胶比例对以巴西棕榈蜡/β-谷甾醇为基质的双凝胶的结构、力学性能及稳定性的影响。结果表明，添加海藻酸钠可使花生蛋白的平均粒径由88.1 nm分别增至395.2 nm和729.6 nm，绝对zeta电
本研究探讨了花生蛋白/海藻酸钠（PP/SA）复合物及油凝胶-水凝胶比例对以巴西棕榈蜡/β-谷甾醇为基质的双凝胶的结构、力学性能及稳定性的影响。结果表明，添加海藻酸钠可使花生蛋白的平均粒径由88.1 nm分别增至395.2 nm和729.6 nm，绝对zeta电位由38.5 mV分别升至53.0 mV和60.5 mV，并提高其表面疏水性。此外，在40%和50%油凝胶比例下，添加海藻酸钠可改善花生蛋白双凝胶的持水性、弹性模量（G′）、黏性模量（G″）、质构特性（硬度、弹性、咀嚼性和胶黏性）以及物理稳定性和冻融稳定性。值得注意的是，50%油凝胶比例的双凝胶表现出最致密的结构和最优的功能特性。然而，在60%油凝胶比例下，花生蛋白双凝胶的质构参数、流变特性和稳定性均下降，使海藻酸钠的积极效应变得可忽略不计。这些发现为利用PP/SA双凝胶作为潜在的可涂抹酱料替代物提供了理论基础。
论文解读：该研究发表于《Food Chemistry: X》，旨在探讨花生蛋白/海藻酸钠（peanut protein/sodium alginate, PP/SA）复合物以及油凝胶-水凝胶比例对以巴西棕榈蜡和β-谷甾醇为基质的双凝胶（bigel）结构、力学性能与稳定性的影响。双凝胶是由水凝胶（hydrogel）和油凝胶（oleogel）复合而成的杂化凝胶体系，兼具热力学稳定性、黏弹性和控释能力，在食品、医药及生物材料领域具有应用潜力。然而常规双凝胶存在机械强度不足、油水界面黏附性差等局限；常用的马铃薯蛋白、乳清蛋白或大豆蛋白等易在加工中发生热聚集或带有明显豆腥味。花生蛋白因具有良好热稳定性和温和风味而被选用，海藻酸钠则可与蛋白协同增强凝胶强度与乳化稳定性。已有研究较少针对可涂抹酱料产品的具体需求进行双凝胶结构与功能的匹配设计，因此有必要系统研究PP/SA复合物和油凝胶比例对双凝胶性能的影响机制。
研究人员制备了PP/SA质量比分别为1:0.4和1:0.8的复合物，以植物甾醇与巴西棕榈蜡质量比1:4、总胶凝剂含量8 wt%制备油凝胶，再将油凝胶与水凝胶按40:60（BG40）、50:50（BG50）和60:40（BG60）的比例混合并高速均质。采用扫描电镜、动态光散射、zeta电位、荧光光谱、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、激光共聚焦显微镜、差示扫描量热仪（DSC）、低场核磁共振（LF-NMR）、流变仪、质构仪、Turbiscan稳定性分析仪以及冻融循环结合持油率（OHC）测定等进行表征。统计采用单因素方差分析和Duncan多重比较。
在结果部分，3.1 “PP/SA复合物表征”显示：通过SEM观察到海藻酸钠使花生蛋白表面形成粗糙薄膜；粒径和zeta电位测定表明，海藻酸钠吸附到蛋白表面使平均粒径增大、绝对zeta电位升高，改善了胶体稳定性；表面疏水性在0.4%海藻酸钠时上升，0.8%时下降；FTIR和XRD表明海藻酸钠与花生蛋白通过氢键等发生物理相互作用，未形成新化学键，且高浓度海藻酸钠使蛋白二级结构中β-折叠减少、无规卷曲和β-转角增加。3.2 “双凝胶微观结构分析”通过激光共聚焦观察发现，随油凝胶比例从40%增至60%，双凝胶由水包油（O/W）结构转变为双连续结构，再转变为油包水（W/O）结构。3.3 “双凝胶结构分析”通过ATR-FTIR、XRD和DSC表明，各组分间为物理共混，无强化学相互作用；适当提高油凝胶比例可增强分子间相互作用和结晶有序性；海藻酸钠在高油含量下可略微降低熔融温度并增加焓值，从而提高结构强度。3.4 “LF-NMR成像与水分分布分析”显示，海藻酸钠引入显著增强双凝胶持水性，油凝胶比例升高使自由水向束缚水迁移，水分流动性降低。3.5 “流变特性分析”表明所有双凝胶均呈类固体凝胶行为；海藻酸钠复合可增强低油比例下的网络强度，而高油比例下油相含量主导体系流变行为。3.6 “质构特性分析”显示，50%油凝胶时双凝胶硬度和弹性等质构参数最优；60%时因水凝胶连续相完整性被破坏，质构指标下降，海藻酸钠使体系变得更软但内聚性提高。3.7 “稳定性分析”中，Turbiscan结果表明0.4%海藻酸钠复合物可显著提高40%油凝胶双凝胶的物理稳定性；冻融循环实验显示，50%油凝胶下PP/SA双凝胶具有最佳冻融稳定性，而60%油凝胶时所有样品持油率明显下降。
讨论部分总结：海藻酸钠通过氢键和静电作用与花生蛋白复合，在油水界面形成更致密的界面膜并强化水凝胶网络；油凝胶比例通过诱导相转变改变双凝胶微观结构，进而影响其宏观性能。50%油凝胶比例下双凝胶结构最致密、功能特性最优，而60%油凝胶比例会稀释水凝胶网络并增大界面负担，导致性能下降。研究结论部分翻译如下：本研究证实了初始假设，即花生蛋白与海藻酸钠复合是增强双凝胶结构和功能特性的有效策略。结果表明，PP/SA复合物和油凝胶-水凝胶比例均可显著影响双凝胶的结构、力学性能和稳定性。具体而言，油凝胶比例从40%增至60%时，双凝胶由O/W结构转变为双连续结构，再转变为W/O结构。此外，海藻酸钠、花生蛋白、PP/SA复合物与油凝胶之间的结合为物理过程，适当提高油凝胶比例可增强分子间相互作用并稳定晶体结构。在50%油凝胶比例下，双凝胶表现出更致密的结构，海藻酸钠添加可改善其持水性、流变特性、质构和稳定性。然而在60%油凝胶比例下，所有性能指标均下降，使海藻酸钠的积极作用变得不显著。该研究为利用PP/SA双凝胶作为潜在的可涂抹酱料替代物奠定了理论基础。
