引言
食品通常要求在加工、储存和运输过程中保持形状稳定，以确保质量的一致性（Bel-Rhlid, Berger, & Blank, 2018）。然而，食品变形并不总是意味着品质劣化。某些食品依赖变形来形成特定的结构特征和食用体验（van der Sman, Curatolo, & Teresi, 2025; Zhou, Chen, & Li, 2021）。例如，面包在烘烤过程中形成柔软多孔的膨胀结构，而米饼在烘烤后可能会卷曲。消费者通常将这类变形视为加工成功的标志和理想的口感。因此，如果食品原本自发的、不可控的形状变化能够转变为可预测和可控制的过程，变形就可以从需要避免的质量问题转变为可以利用的功能属性，从而在食品加工、储存运输和功能表达方面展现出新的应用潜力（Koirala, Gamonpilas, Prakash, Karim, & Bhandari, 2026; Koirala, Li, Prakash, Karim, & Bhandari, 2026）。
近年来，可变形食品逐渐受到越来越多的关注。当前策略主要通过控制失水和吸水来调节收缩和膨胀，或通过3D打印构建多层和梯度结构等异质结构，以实现预设的形状变化（Koirala, Gamonpilas, et al., 2026; Koirala, Li, et al., 2026）。然而，这些方法通常依赖于食品固有的结构特征或制备过程中预设的空间结构。一旦食品制备完成，其后续的变形模式在很大程度上就固定了，难以根据实际需求重新调整（Koirala, Prakash, Karim, & Bhandari, 2025）。如果食品在制备完成后仍能被赋予不同的目标形状，变形过程就可以从依赖预设结构的"被动变形"转变为根据具体使用需求进行"设计"和"编码"的主动过程，从而增加可变形食品的形状自由度和可编程性。
形状记忆水凝胶（SMHs）是一类智能水凝胶，能够固定临时形状并在外部刺激（如温度、pH或光）响应下恢复原始形状（Li et al., 2027a）。与依赖预设结构的变形策略不同，SMHs在制备完成后可以通过外力变形为临时形状，然后通过刺激响应的可逆交联来固定和恢复临时形状（Hui, Lv, Xie, Wang, & Xie, 2026a）。因此，SMHs表现出优异的形状可编程性。这种涉及形状固定、形状记忆和形状恢复的变形过程赋予SMHs高度的形状自由度，能够有效克服当前可变形食品制备完成后形状无法重新编程的局限性（Feng & Zhao, 2026）。然而，将形状记忆性能引入可变形食品体系的研究仍然有限（Li et al., 2027a; Wang et al., 2022）。
淀粉分子结构中含有丰富的亲水性羟基（–OH），能够与水分子形成动态氢键网络（Hui, Lv, Xie, Wang, & Xie, 2026b）。随着水分流失，淀粉基体系倾向于收缩并变得更加刚性，而水分吸收则引起膨胀。这种脱水引起的收缩和吸水引起的膨胀之间的可逆转变，为淀粉基材料的响应水的形状记忆行为提供了基础（Sessini, Arrieta, Fernandez-Torres, & Peponi, 2018; Zhang, Fu, Deng, Wei, & Liu, 2026）。然而，现有的淀粉基形状记忆材料通常存在脆性高和柔韧性不足的问题，在进行弯曲或折叠引入临时形状时容易产生褶皱、开裂甚至断裂（Zhang et al., 2026）。因此，对于淀粉基形状记忆材料而言，仅靠对水的响应不足以实现良好的形状记忆性能（Li et al., 2025c），还需要良好的力学性能来承受临时形状编程过程中的弯曲和折叠而不会造成结构损伤。
为了解决上述问题，本研究构建了一种淀粉-壳聚糖-卵白蛋白复合乳液凝胶体系。淀粉作为主要多糖基质，提供响应水的形状记忆的结构性基础。壳聚糖通过分子间相互作用参与连续多糖网络的构建和调控（Dong et al., 2026）。卵白蛋白一方面吸附在油水界面上稳定分散的液滴，另一方面作为连续基质的组成部分。在加热过程中，卵白蛋白发生变性和聚集，参与复合凝胶网络的形成（He, Huo, Chang, Gao, & Li, 2026）。与单一的淀粉基体系相比，该复合体系的设计旨在保留淀粉的响应水特性的同时改善材料的力学性能，从而为临时形状的编程、固定和恢复提供材料基础。不同的淀粉类型和含量由于其分子结构和颗粒特征的不同，会导致水凝胶的力学性能和结构稳定性存在显著差异（Jiang et al., 2024; Kang, Han, & Gu, 2026; Liu, Chao, Yu, Copeland, & Wang, 2021）。因此，我们假设不同的淀粉类型和含量会调控乳液凝胶的网络结构，从而产生具有不同形状成形能力的乳液凝胶。在选定形状成形能力最优的体系后，系统研究了其形状记忆行为和结构演变。我们预计，具有良好形状成形能力的乳液凝胶体系将表现出稳定而优异的形状记忆和恢复性能。
在本研究中，我们使用三种不同的淀粉（玉米淀粉、马铃薯淀粉和木薯淀粉）制备淀粉基SMEG。我们考察了它们的力学性能（硬度、第一次断裂功、拉伸强度、压缩性能和宏观变形状态）、形状记忆能力（固定率、恢复率、记忆动力学、恢复动力学、形状记忆循环次数和临时形状的可调性）、微观结构（液滴分布和聚集、三维网络结构）以及变形过程中的结构变化（失水、膨胀、流变学、SEM、CLSM和FTIR）。此外，通过考虑结构（微观结构）与功能（力学性能/形状记忆）之间的关系，我们考察了其优异的力学性能和形状记忆的机制。了解其卓越力学性能的来源为设计具有形状记忆性能的食品基水凝胶提供了基本指导，而揭示"如何记忆"和"如何恢复"的本质则为精确控制凝胶形状记忆行为和食品基SMH的优化提供了理论基础。
