引言
传统乳液的制备主要依赖于单一胶体或二元复合物。然而,这些系统在复杂的加工和储存环境中的性能限制已成为其工业应用的核心瓶颈(Xia, Xue, & Wei, 2021)。尽管单一蛋白质具有一定的界面吸附能力(Ribeiro, Morell, Nicoletti, Quiles, & Hernando, 2021),但其单一分子结构导致吸附层的机械强度不足。为了克服这一限制,研究人员尝试使用蛋白质-多酚二元复合物(Geng, Liu, Ma, Liu, & Liang, 2021),利用氢键、疏水相互作用(Gong et al., 2022)和共价交联来增强界面膜并提高其抗氧化性能。此外,蛋白质-多糖结合物也被探索作为乳液稳定的另一种二元策略。例如,Hu等人(2022)报告说,乳清蛋白-葡聚糖结合物产生的乳液比仅用乳清蛋白或阿拉伯胶制备的乳液具有更好的稳定性。Han等人(2026)表明,大豆壳多糖可以增强大豆蛋白水解物-多糖复合物的界面压力和拉伸模量,从而提高乳液的稳定性。然而,这两种类型的二元复合物仍存在明显的缺点。对于蛋白质-多酚系统,过多添加多酚会导致蛋白质分子的过度交联(Chen et al., 2019),降低溶解性和分散性,并引发乳液絮凝。对于蛋白质-多糖结合物,其稳定性对pH值和离子强度非常敏感,这限制了其在复杂食品基质中的应用(Hu, Xu, Jiang, & Hou, 2025)。这些限制表明,单一的二元复合物无法同时满足界面机械强度和环境耐受性的要求,因此需要开发多组分协同策略。
蛋白质-多酚-多糖三元组装体的出现为克服上述限制提供了一种新的方法(Dai et al., 2018; Dai, Sun, Wei, Mao, & Gao, 2018)。蛋白质在油水界面吸附并形成一层保护层;多酚增强界面膜;多糖通过链缠结和静电排斥作用构建三维凝胶网络。先前的研究已经证实,使用玉米醇溶蛋白-花青素-果胶三元复合物或乳清蛋白分离物-花色素-海藻酸钠三元复合物制备的乳液,比相应的蛋白质-多酚二元复合物具有更好的乳化稳定性(Li et al., 2023; Li et al., 2023; Li, Geng, Zhen, Lv, & Liu, 2022; Li, Xi, Wu, & Zhang, 2023)。由大豆蛋白分离物、可溶性大豆多糖和表没食子儿茶素没食子酸酯三元复合物稳定的乳液,比由蛋白质-多糖二元复合物稳定的乳液具有更好的稳定性(Ke, Yang, & Li, 2025)。这些发现表明了三元复合物在乳液制备中的独特优势。
水解大豆蛋白分离物(HSPI)是通过酶促水解大豆蛋白分离物获得的,这增加了分子的灵活性并暴露出更多的疏水位点,使HSPI成为比原始SPI更有效的界面稳定剂。值得注意的是,HSPI和单宁酸(TA)的二元复合物可以用来制备具有良好抗氧化活性和更好稳定性的乳液(Huang, Lee, Wang, & Qiu, 2023)。然而,HSPI-TA二元复合物的界面性能仍然有限。具体来说,在没有多糖的情况下,TA倾向于在蛋白质的疏水侧链上积累,阻碍了分子间的相互作用(Yan et al., 2021),导致界面张力增加和界面膜的弹性模量降低,使得难以形成坚固的界面层。为了解决这个问题,引入多糖可以弥补二元系统的界面弹性不足(Gao, Chen, Chi, Li, & Teng, 2024)。作为一种阴离子多糖,柑橘果胶(CP)可以通过静电相互作用与带正电的蛋白质-多酚复合物结合,从而调节界面电荷(Bo et al., 2021)。此外,它还可以形成三维凝胶网络以进一步增强系统的稳定性。迄今为止,还没有关于HSPI-TA-CP三元复合物稳定的乳液的研究报道,三者之间的协同稳定机制尚不清楚。
因此,本研究中采用了HSPI-TA-CP三元复合物来构建油包水乳液,并阐明了它们稳定乳液的协同机制。假设HSPI、TA和CP之间的非共价相互作用增强了界面膜的性能并提高了乳液的稳定性。具体来说,使用不同浓度的复合物(1%–3%,w/w)制备了乳液,并系统地研究了复合物浓度对微观结构和物理化学性质的影响。这项工作为植物蛋白基三元复合物系统在食品工业中的应用提供了理论基础。
章节片段
材料
SPI(纯度≥90%)、碱性蛋白酶(Alcalase,200 U/mg)和Nile Red由中国上海远业生物科技有限公司提供。TA(纯度≥98%)、CP(高甲氧基果胶,酯化度56.7%)、FITC(荧光异硫氰酸酯)和叠氮化钠由上海阿拉丁生化科技有限公司提供。溴化钾(KBr)由中国上海麦克林生化科技有限公司提供。玉米油由中国山东长寿华食品有限公司长寿华分公司提供。
乳液的粒径和ζ电位
在1%–2%的复合物浓度下,制备的乳液显示出双峰分布,表明液滴尺寸不均匀,这可能是由于油滴表面覆盖不完全所致。在2.5%及以上的复合物浓度下,分布从双峰变为单峰(图1A),表明液滴尺寸更加均匀,且没有聚集现象(Cui et al., 2024; Yu et al., 2022),这反映了界面稳定性的提高。乳液液滴的尺寸为
结论
HSPI-TA-CP三元复合物通过协同的氢键和静电相互作用有效稳定了油包水乳液,促进了连续相中致密界面层和三维凝胶网络的形成,限制了液滴的运动和聚集。2.5%的复合物浓度被认为是实现接近饱和界面覆盖的足够条件,从而获得了良好的储存稳定性、凝胶样行为和良好的耐受性。
CRediT作者贡献声明
张英英:撰写——初稿、验证、方法学、研究、正式分析、概念化。史瑞:撰写——审阅与编辑、验证、研究、正式分析。龙佳玲:可视化、研究。秦伯文:可视化、研究。郑明明:正式分析。周一斌:撰写——审阅与编辑、验证。李世一:撰写——审阅与编辑、监督、概念化。
Zhu, Yang, Feng, Li and Qi, 2025
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争财务利益或可能影响本文工作的个人关系。
致谢
本研究得到了以下机构的财政支持:国家自然科学基金(编号:32302113),安徽农业大学人才稳定与引进基金会(资助编号:rc352215和rc802502),安徽省高等学校科学工程教师培训计划(2024jsqygz09),以及安徽省重点研发计划(2023n06020039)。
张英英 | 史瑞 | 龙佳玲 | 秦伯文 | 郑明明 | 周一斌 | 李世一