《Foods》：Emulsion Gels Stabilized Using Sweet Almond Expeller Globulin Modified by Ultrasonication Assisted with Chlorogenic Acid Conjugation: Preparation, Characterization, Stability, and Applications in Curcumin
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摘要：杏仁粕蛋白质含量高且每年产量巨大，然而其在食品工业中的利用仍然有限。为提供增强蛋白质基乳液凝胶性能的新策略并扩大甜杏仁粕球蛋白（SAEG）在食品工业中的应用，本研究利用经超声和绿原酸共轭修饰的甜杏仁粕球蛋白（SAEG-UCA）形成了乳液凝胶。结果表明，超
摘要：杏仁粕蛋白质含量高且每年产量巨大，然而其在食品工业中的利用仍然有限。为提供增强蛋白质基乳液凝胶性能的新策略并扩大甜杏仁粕球蛋白（SAEG）在食品工业中的应用，本研究利用经超声和绿原酸共轭修饰的甜杏仁粕球蛋白（SAEG-UCA）形成了乳液凝胶。结果表明，超声处理和绿原酸接枝通过提高SAEG的溶解度和界面吸附能力以及增强乳液内的zeta电位（p < 0.05），改善了其乳化能力（从67.51 m2/g提升至143.65 m2/g）和乳液稳定性（从70.37%提升至87.18%）。与SAEG-乳液凝胶相比，SAEG-UCA-乳液凝胶表现出更致密紧实的凝胶结构、更高的结晶度（30.71%）、结合水含量和粘度，以及优异的流变稳定性（更低的损耗因子）和弹性。此外，SAEG-UCA-乳液凝胶展现出优越的氧化稳定性，并且其咀嚼性（32.35 g）、弹性（0.77）、硬度（78.63 g）和内聚性（0.72）均高于SAEG-乳液凝胶。另外，SAEG-UCA-乳液凝胶提高了姜黄素的光稳定性、包封率和负载能力以及生物可及性（p < 0.05）。然而，更具体的机制有待未来研究进一步探讨。
基于超声辅助绿原酸共轭修饰甜杏仁粕球蛋白的乳液凝胶研究解读
一、研究背景与目的
甜杏仁在中国广泛种植，其制成的杏仁奶是一种重要的植物基非乳制品替代品。甜杏仁粕是生产杏仁奶过程中的副产品，蛋白质含量高达42–61 g/100 g，其中球蛋白约占50.67 g/100 g。尽管杏仁蛋白分离物的功能性和保健活性已被广泛研究，但关于甜杏仁粕球蛋白（SAEG）的数据却十分匮乏。SAEG虽展现出优于大豆蛋白的消化率（92.63%）和乳化特性，但其乳化能力仍低于吐温40和酪蛋白酸钠等合成乳化剂，表明若其乳化性能得到改善，可作为天然乳化剂使用。然而，目前关于改善SAEG乳化性能及其潜在机制的研究数据有限。
乳液在食品工业中应用广泛，但多数乳液在热力学上不稳定，限制了其广泛应用。相比之下，乳液凝胶兼具乳液的流变特性和凝胶的机械特性，具有可调节的弹性和更好的稳定性。已有研究表明，乳液凝胶能显著增强叶黄素酯、姜黄素、虾青素等生物活性化合物的稳定性和生物利用度。姜黄素虽被证实具有抗炎、保护心脑血管及抗癌等多种功效，但其水溶性差、生物利用度低，且对光、热及酸碱条件的稳定性较差。虽然已有基于蛋白质或其复合物的乳液凝胶用于递送姜黄素以改善其稳定性和生物利用度，但基于改性蛋白质的姜黄素递送系统研究仍有限。
更重要的是，乳化剂和胶凝剂对于形成稳定的乳液凝胶至关重要。相较于化学合成乳化剂，食品源蛋白质及其衍生物因其更好的生物降解性、生物相容性和安全性而成为更优选择。然而，大多数天然蛋白质的乳化性能相对较差。为改善蛋白质的乳液凝胶性能，研究者采用了糖基化、多酚共轭、超声和高剪切等方法。超声处理产生的空化效应可破坏化学键并展开蛋白质结构，暴露更多极性或非极性基团，增强多肽链的界面吸附能力，从而改善乳化性能。多酚共轭是另一种有效方法，引入的多酚基团增强了蛋白质与油的结合亲和力，增加了界面吸附能力并降低了界面张力。绿原酸作为一种重要的生物活性物质，具有抗菌、抗氧化、抗病毒等多种功能，其共轭修饰是一种安全有效的改善蛋白质乳化性能的方法，但对其乳液凝胶性能的影响研究有限。初步实验结果显示，绿原酸接枝显著提高了乳化活性和乳液稳定性。已有研究发现超声波可诱导杏仁乳液形成凝胶，然而，将超声与绿原酸共轭相结合对乳液凝胶性能的影响鲜有研究。
因此，本研究旨在利用经超声和绿原酸共轭联合修饰的甜杏仁粕球蛋白（SAEG-UCA）来制备乳液凝胶，系统研究其结构、质地、流变学、消化特性及稳定性，并探究超声和绿原酸接枝改善SAEG乳化及乳液凝胶性能的潜在机制。该研究发表于《Foods》期刊。
二、主要技术方法
研究人员首先从甜杏仁粕中提取SAEG，随后对其进行超声处理（7.90 W/mL, 40°C, 80 kHz, 45 min）得到SAEG-U，再通过与绿原酸溶液反应（pH 10.0, 21 h）并进行透析冻干获得SAEG-UCA。采用福林-酚法测定共轭程度。通过测定不同pH下的溶解度、表面疏水性（ANS荧光探针法）、界面吸附能力（离心法）、乳化能力和乳液稳定性（浊度法）以及Zeta电位来评估改性效果。乳液凝胶的制备是将SAEG或SAEG-UCA溶液与海藻酸钠、大豆油混合均质后，加入氯化钙再次均质，再经加热（80°C, 30 min）和冷却（4°C, 16 h）形成凝胶。采用扫描电子显微镜（SEM）观察微观结构，X射线衍射（XRD）分析结晶度，傅里叶变换红外光谱（FT-IR）表征化学结构，选择性破坏法分析分子间相互作用力，低场核磁共振（LF-NMR）分析水分分布，质构仪测定质构特性，流变仪分析流变特性，并通过测定脂质初级氧化产物（氢过氧化物）评价氧化稳定性。最后，将姜黄素负载于乳液凝胶中，评估其光稳定性、包封效率、负载能力及体外模拟消化过程中的生物可及性。
三、研究结果
3.1 取代度与FT-IR光谱分析
SAEG-UCA的取代度为7.84% ± 0.47%，表明绿原酸基团已成功结合到SAEG上。FT-IR光谱显示，与SAEG相比，SAEG-UCA在3450 cm-1（N-H或-OH伸缩振动峰）、1620 cm-1（C=O不对称伸缩）及780 cm-1（C-O-C振动）处发生蓝移，且在1480 cm-1和1360 cm-1处出现明显位移，分别对应C-O伸缩和芳香环振动，证实了超声降解及绿原酸的成功接枝。
3.2 SAEG的溶解度和表面疏水性
SAEG-U的溶解度在pH 4.5和7.5时高于SAEG，但在pH 2.5、6.5和10.5时低于SAEG-UCA，表明超声增加亲水性，而联合修饰效果更佳。所有样品在pH 4.5（接近等电点）时溶解度最低，随pH升高而增加。超声和绿原酸共轭均显著提高了SAEG的表面疏水性，归因于超声暴露更多基团及绿原酸中苯环和奎宁酸残基的疏水性。
3.3 SAEG的界面吸附能力
在pH 4.5–10.5范围内，SAEG-UCA的界面吸附能力最高，SAEG-U次之，均高于SAEG，表明超声及联合修饰能有效增强SAEG在油水界面的吸附能力。这得益于疏水/亲水基团的暴露和空间位阻的增加，以及绿原酸基团对油脂的亲和力。
3.4 SAEG的乳化性能
SAEG-U和SAEG-UCA的乳化能力和乳液稳定性均显著高于SAEG，且SAEG-UCA优于SAEG-U。性能提升归因于溶解度和表面疏水性的增加，增强了其在油水界面的结合能力。同时，Zeta电位的提高表明形成了更稳定的液滴包裹膜，增强了液滴间的排斥力，抑制了聚集。
3.5 SAEG乳液的Zeta电位和粒径
在pH 4.5–10.5范围内，SAEG-UCA乳液的Zeta电位最高，其次是SAEG-U乳液，均高于SAEG乳液。更高的Zeta电位意味着更强的静电斥力，有利于阻止液滴聚集，这与界面吸附能力和乳化能力的提升相一致。鉴于联合修饰效果优于单独超声，后续研究选用SAEG-UCA制备乳液凝胶。
3.6 乳液凝胶的结构特性
形态学与电子显微镜：倒置实验显示，基于SAEG和SAEG-UCA（浓度6–14 g/100 g）形成的凝胶在12小时后保持稳定，无坍塌分层。SEM观察发现，SAEG-UCA-乳液凝胶比SAEG-乳液凝胶具有更致密、更光滑的微观结构，且随浓度增加，两种凝胶的网络结构均变得更紧密，但SAEG-UCA凝胶的孔隙更少、结构更均匀。
FT-IR光谱：两种凝胶的FT-IR谱图在~3450、1750和1035 cm-1处有吸收峰，表明酰胺键、氢键及羧基/氨基参与了凝胶网络的形成。SAEG-UCA-乳液凝胶谱图中某些峰位（如2945、1620、1489 cm-1）发生位移，归因于绿原酸的引入。
XRD分析：两种凝胶均呈现半结晶结构，以无定形为主，在2θ = 9°和20°处有两个明显的结晶峰。SAEG-UCA-乳液凝胶的结晶度（30.71%）显著高于SAEG-乳液凝胶，这可能归因于绿原酸中-OH基团促进了更多分子间氢键的形成。
分子间作用力分布：二硫键和疏水相互作用是维持两种乳液凝胶的主要分子间作用力。随着SAEG或SAEG-UCA浓度的增加，二硫键、疏水作用和氢键的含量均增加。在浓度为8–14 g/100 g时，SAEG-UCA-乳液凝胶的二硫键、疏水作用和氢键含量均高于SAEG-乳液凝胶，这是其结构更稳定的重要原因。
3.7 凝胶内水分分布
SAEG-UCA-乳液凝胶的结合水（T22峰面积）比例更高，而自由水（T23峰面积）比例更低，表明超声和绿原酸共轭增强了凝胶对水的结合能力。这得益于其更致密的网络结构和增加的氢键含量，有助于束缚更多水分。
3.8 凝胶的质构特性
超声和绿原酸共轭显著改善了SAEG-乳液凝胶的质构特性，特别是硬度、胶粘性和咀嚼性。SAEG-UCA-乳液凝胶的硬度（78.63 g）、弹性（0.77）、内聚性（0.72）和咀嚼性（32.35 g）均显著高于SAEG-乳液凝胶。这些质构参数呈浓度依赖性，随蛋白浓度增加而增大。SAEG-UCA-乳液凝胶的这些指标甚至优于蛋清蛋白乳液凝胶，显示出作为食品质构改良剂的潜力。
3.9 SAEG-乳液凝胶的流变特性
动态频率扫描显示，两种凝胶的储能模量（G'）始终大于损耗模量（G''），且损耗因子（tan δ）小于0.5，表明其具有类固体的网络结构。SAEG-UCA-乳液凝胶的损耗因子更低，表明其流变稳定性更好。粘度测试显示，两种凝胶均表现出剪切稀化行为，且在整个剪切速率范围内，SAEG-UCA-乳液凝胶的粘度更高，这与其更高的结晶度、结合水含量及更强的分子间作用力有关。
3.10 SAEG-乳液凝胶的氧化稳定性
在60°C储存14天的加速氧化实验中，SAEG-UCA-乳液凝胶的脂质初级氧化值从第2天起就显著低于SAEG-乳液凝胶，显示出更优越的氧化稳定性。这主要归功于绿原酸中酚羟基的强抗氧化活性。同时，两种乳液凝胶的氧化值均低于纯玉米油，表明凝胶的致密网络结构提供了物理屏障，且蛋白中的氨基酸残基能淬灭自由基，共同抑制了脂质氧化。
3.11 姜黄素在乳液凝胶中的光稳定性
与玉米油中的游离姜黄素相比，包埋在SAEG和SAEG-UCA乳液凝胶中的姜黄素光稳定性显著提高。SAEG-UCA-乳液凝胶对姜黄素的保护效果最佳，归因于其更致密的结构、更强的分子间作用力、更高的结合水含量以及更优的抗氧化活性，这些因素共同提供了更强的紫外线屏蔽和抗氧化保护。
3.12 姜黄素的包封、负载能力及生物可及性
SAEG和SAEG-UCA乳液凝胶均表现出优异的姜黄素包封效率（分别为87.91%和94.52%）和负载能力（分别为172.57和194.74 μg/g），与蛋清蛋白和大豆蛋白乳液凝胶相当。SAEG-UCA-乳液凝胶的包封效率和负载能力显著更高。在体外模拟消化实验中，两种凝胶中姜黄素的生物可及性均显著高于玉米油对照组，且SAEG-UCA-乳液凝胶中姜黄素的生物可及性最高。这是因为凝胶网络结构在胃肠道消化过程中能促进脂肪分解和姜黄素释放，同时改性后的凝胶具有更强的稳定性和抗氧化能力，保护了姜黄素不被降解。
四、结论与讨论
本研究的结果表明，超声处理和绿原酸共轭修饰通过提高SAEG的表面疏水性、界面吸附能力和溶解度，并增加乳液体系的Zeta电位，从而显著改善了SAEG的乳化能力和乳液稳定性。此外，超声和绿原酸共轭修饰增强了SAEG-乳液凝胶内部的分子间作用力（二硫键、疏水作用和氢键），提高了其结晶度、结合水含量和粘度，进而改善了其质构特性（硬度、弹性、内聚性和胶粘性），并增强了其流变稳定性和弹性。更重要的是，绿原酸共轭修饰有效提升了SAEG-乳液凝胶的氧化稳定性，并改善了姜黄素的光稳定性、包封率和负载能力以及生物可及性。该研究为利用甜杏仁粕球蛋白开发高性能蛋白质基乳液凝胶提供了新的、更简洁的策略，并拓展了其在功能性食品配料（尤其是作为姜黄素等疏水性活性物质的递送载体）领域的应用潜力。然而，超声处理对SAEG乳液凝胶特性的单独影响以及更具体的机制仍有待未来研究深入探索。
