《International Dairy Journal》:Maillard conjugates of casein and isomaltooligosaccharides for clean-label delivery systems: Improved emulsion stability and lycopene bioaccessibility
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•制备了酪蛋白-异麦芽寡糖(CN-IMO)美拉德共轭物作为清洁标签乳化剂。•ECI53表现出较小的粒径和均匀的微观结构。•ECI53在各种环境胁迫下表现出优异的耐受性。•ECI53显著提高了消化过程中番茄红的生物可及性。引言随着消费者对透明配方的偏好日益增加,源自天然来源的清
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制备了酪蛋白-异麦芽寡糖(CN-IMO)美拉德共轭物作为清洁标签乳化剂。
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ECI53表现出较小的粒径和均匀的微观结构。
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ECI53在各种环境胁迫下表现出优异的耐受性。
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ECI53显著提高了消化过程中番茄红的生物可及性。
引言
随着消费者对透明配方的偏好日益增加,源自天然来源的清洁标签乳化剂已成为现代食品应用的首选。酪蛋白(CN)是牛奶中的主要蛋白质,由于其良好的持水性、乳化能力、起泡性和稳定性,它在水中形成具有特定粘度的胶体(Bahramparvar & Tehrani, 2011),是一种高效的天然乳化剂。然而,CN胶束的结构和稳定性对pH值、离子强度、温度和高压力等环境因素敏感(Pan等,2022),这限制了其在复杂食品体系中的应用。
为了克服上述局限性,需要通过适当的改性方法来改善蛋白质的功能特性。作为一项极具前景的清洁标签技术,可控美拉德反应因其温和的反应条件和无需化学试剂而在功能性食品开发中备受青睐。该反应主要发生在蛋白质的氨基与多糖的自由羰基之间(Nooshkam & Varidi, 2020)。所得的美拉德交联物通过蛋白质的疏水区牢固地吸附在油-水界面上,而多糖区则提供空间位阻以维持界面稳定性(Doost等,2020)。与单一类型的乳化剂相比,美拉德交联物作为一种新型复合乳化剂,表现出良好的溶解性、乳化活性和乳化稳定性。Gumus等(2016)使用CN-糊精美拉德交联物作为乳化剂来稳定富含叶黄素的乳液,结果显示美拉德交联物显著提高了富含叶黄素乳液的物理稳定性,同时对叶黄素的生物可及性没有不利影响。Bai等(2025)通过美拉德反应制备了CN与大蒜多糖的交联物,提高了CN的乳化性能及其乳液的稳定性,并成功利用该交联物构建了包埋和递送姜黄素的稳定递送系统。除了大分子多糖外,异麦芽寡糖(IMO)分子量较小,具有出色的功能特性,通过美拉德反应改性蛋白质也有其独特优势。
IMO是一种由α-(1,6)糖苷键连接的葡萄糖单元组成的功能性寡糖。它耐人体消化酶降解,有助于调节血糖(Um等,2023),并且由于具有低粘度、低热量、卓越的益生元特性和优良的加工适应性,在食品、医药和化妆品行业中得到广泛应用(Song等,2020)。推测通过美拉德反应将IMO接枝到CN胶束表面,可能使亲水性糖链形成水化层,产生空间位阻。此外,糖基化还可能增强蛋白质表面的静电排斥。这两种因素的协同效应预计使糖基化CN在pH变化、高离子强度和热胁迫条件下比天然CN更稳定。然而,美拉德反应可能产生丙烯酰胺和5-羟甲基糠醛(5-HMF),且高温干热美拉德反应倾向于产生更高水平的丙烯酰胺和其他副产物(Santanatoglia等,2026)。相比之下,低温湿式糖基化可以减少这些副产物的形成,更符合清洁标签产品的安全标准。研究表明底物类型和温度可以调控反应进程(Liu等,2025a),采用这种温和的低温湿式方法可以确保反应过程可控并最大限度地减少安全风险。基于以上考虑,本研究旨在通过湿式糖基化制备不同接枝比率的CN-IMO胶束复合物,并将其作为乳化剂应用于番茄红乳液中。研究探讨了不同糖基化比例对乳液物理稳定性、环境耐受性、番茄红保留率和生物可及性的影响。本研究为开发清洁标签、高效且稳定的功能性因子递送系统提供了理论基础和技术支持。
章节摘要
材料
膜分离酪蛋白M85B(蛋白质含量≥81.2%,脂肪含量1.5%,食品级)购自Inleit(西班牙)。异麦芽寡糖购自上海源叶生物科技有限公司(中国上海)。番茄红由天津所罗门生物科技有限公司(中国天津)提供。葵花籽油由上海佳格食品有限公司(中国上海)提供。盐酸购自天津丰创化学试剂科技有限公司(中国天津)。正己烷由
糖基化CN乳液(GCNE)的粒径和Zeta电位
乳液的液滴粒径是评价乳液稳定性的重要因素。如图1A所示,CN与IMO不同接枝比例的糖基化产物粒径存在显著差异。特别是ECI11和ECI53样品的粒径较小,这归因于糖链的引入更有效地增加了静电排斥和空间位阻(Song等,2024),同时降低了界面
结论
本研究通过湿式糖基化制备了CN-IMO胶束美拉德共轭物,并系统评估了它们作为番茄红乳液乳化剂的稳定性和递送性能。当CN与IMO的质量比为5:3时,粒径最小,Zeta电位绝对值最高,证实该比例下形成的界面结构最紧密、最稳定。糖基化显著改善了CN的乳化性能。
CRediT作者贡献声明
秦雨瑞:撰写——初稿,验证,概念构思。刘飞扬:验证,调查。邱小报:验证,调查。马建军:资源。曹永强:资源。李洪波:形式分析。李红娟:监督,资源。余精华:监督,资源。
致谢
作者感谢甘肃省科技计划——甘肃省重大科技项目(25ZDNA010)和天津市创新联合重大科技项目(25ZXCKQY00060)的支持。
秦雨瑞|刘飞扬|邱小报|马建军|曹永强|李洪波|李红娟|余精华