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IF=9.8!吉林农业大学食品科学与工程学院:共价交联核桃蛋白-原花青素复合纳米粒的制备、表征及Pickering乳化性能

  • 2026-10-28 11:29:31
IF=9.8!吉林农业大学食品科学与工程学院:共价交联核桃蛋白-原花青素复合纳米粒的制备、表征及Pickering乳化性能

图文来源:作者团队

共价交联核桃蛋白-原花青素复合纳米粒的制备、表征及Pickering乳化性能

吉林农业大学食品科学与工程学院,长春理工大学生命科学学院:Dina Chang(第一作者),尤丽新教授和王辑副教授(共同通讯作者)等在期刊《Food Chemistry》(IF:9.8)上发表了题为“Covalently cross-linked walnut protein-proanthocyanidin composite nanoparticles: Preparation, characterization, and Pickering emulsifying properties”的研究型论文。

01
研究背景

Pickering乳液是一类由固体颗粒替代传统小分子表面活性剂稳定的独特乳液体系。与表面活性剂稳定的传统乳液相比,Pickering乳液不仅物理稳定性更优(如储存稳定性与抗聚结能力提升),还具备低毒、低成本、环境相容性好等显著优势,这些优良特性使其在食品加工(如功能性油脂递送)、化妆品研发(如乳液类护肤品)、药物制剂(如药物载体)等领域展现出广阔的应用前景。在皮克林乳液体系中,乳化剂发挥核心作用:其不可逆地吸附于油水界面形成致密稳定的界面膜,不仅能有效稳定乳液分散相、抑制液滴聚结与分层,还可调控功能活性成分的释放动力学与靶向递送效率,直接决定乳液的整体性能与实际应用价值。植物蛋白因具有优异的生物相容性、界面活性、双亲性、来源广泛且可生物降解等特点,被广泛用作食品级皮克林乳液的理想稳定剂。

核桃蛋白(WP)是核桃粕提取核桃油后的主要副产物,蛋白含量超60%,含有人体必需的全部8种氨基酸。除营养价值外,核桃蛋白还具有突出的抗氧化与抗炎活性,可发挥调节肠道菌群(促进有益菌增殖代谢)、改善脂质代谢、增强免疫功能、促进钙吸收等多重健康益处。与大豆蛋白、乳清蛋白相比,核桃蛋白过敏原含量极低,更适用于敏感人群。此外,核桃蛋白具备良好的溶解性、乳化性、持水性等加工功能特性,可有效改善食品质构(如提升饮品稠度、增强肉制品嫩度),是食品加工领域的理想蛋白源。值得关注的是,核桃蛋白可通过自组装技术制备核桃蛋白纳米颗粒(WPNPs),该纳米颗粒保留了核桃蛋白的生物相容性与生物黏附性,同时兼具纳米尺度的独特优势,是理想的功能载体。例如,pH调控后的自组装核桃蛋白纳米颗粒溶解性显著提升,作为包埋载体可有效提高姜黄素稳定性。另有研究采用膜分离纯化核桃蛋白并经超声改性,诱导蛋白分子构象更灵活舒展;随后将体系pH调至7.0,触发核桃蛋白重折叠自组装形成小尺寸聚集体,为精准制备核桃蛋白纳米颗粒提供了可行策略。

原花青素(PC)是一类水溶性植物多酚,因其独特的分子结构具有强效抗氧化、抗炎、抗菌活性,在食品功能化与活性成分递送领域具有重要应用价值。大量研究证实,蛋白与原花青素通过非共价相互作用(氢键、疏水相互作用、静电相互作用)形成的复合纳米颗粒,在乳液稳定中表现出独特优势。针对核桃蛋白的研究中,有研究发现冷等离子体处理核桃蛋白与原花青素主要通过非共价相互作用(氢键、疏水相互作用)结合,可改善乳化特性与稳定性。然而,非共价结合方式虽操作简便,但相互作用较弱,加工过程中易被破坏。相比之下,多酚氧化生成的醌类物质可与蛋白侧链亲核氨基酸残基(如赖氨酸、半胱氨酸)形成稳定的C–N或C–S共价键,结合稳定性高,可在苛刻加工条件下维持生物分子复合物的结构完整性与功能特性。也有研究表明,核桃源多酚与核桃蛋白共价复合不仅可稳定水包油(O/W)乳液,还能提升水分散性、乳化能力、起泡性、抗氧化活性,并提高β-胡萝卜素包埋效率。综上,蛋白-原花青素复合纳米颗粒(尤其是共价交联型)作为高性能、多功能食品级乳液稳定剂具有巨大潜力。尽管已有上述研究进展,但系统探究核桃蛋白-原花青素相互作用制备复合纳米颗粒并将其用作皮克林乳液稳定剂的研究仍较为匮乏,这一研究空白限制了核桃蛋白在食品级功能乳液中的进一步开发应用。

02
研究结论

本研究在碱性有氧条件下,将核桃蛋白与不同浓度(0.1%、0.2%、0.3%,w/w)原花青素进行共价交联,制备WP-PC复合纳米颗粒,系统研究其形成机制与理化性质;随后以制备的复合纳米颗粒为稳定剂,通过水包油均质法制备皮克林乳液,全面评价乳液的功能特性、流变行为、体外消化性能与储存稳定性。

结果表明,添加0.1% PC的WP-PC复合颗粒表现出最优性能:粒径小(127.3nm)、表面电荷量高(-10.36mV)、溶解性提升、呈均匀球形形貌,且热稳定性与抗氧化活性显著增强。由该复合颗粒稳定的Pickering乳液液滴粒径小(332.26nm)、界面张力低(13.05mN/m)、起泡性能提升,呈现典型的剪切变稀流变特性,且消化稳定性良好(游离脂肪酸释放率18.9%,原花青素生物利用率47.33%),储存5天无分层现象。综上,核桃蛋白与0.1% 原花青素共价复合可制备高性能纳米颗粒,其稳定的乳液在功能食品中作为营养递送载体具有潜在应用价值。

03
创新点

(1)在碱性有氧条件下通过共价交联法制备了新型核桃蛋白-原花青素(WP-PC)纳米颗粒。

(2)0.1%添加量的核桃蛋白-原花青素(WP-PC)纳米颗粒性能最优:粒径最小、Zeta电位最高,且热稳定性与抗氧化性能优异。

(3)由0.1%核桃蛋白-原花青素(WP-PC)纳米颗粒稳定的皮克林乳液,液滴粒径最小、界面张力低,且呈现良好的剪切变稀流变特性。

(4)该乳液在消化过程中保持稳定(游离脂肪酸释放率18.9%,原花青素生物利用率47.33%),且5天内未出现分层现象。

04
图文赏析

基金支撑:

本研究由江吉林省科学技术发展计划项目(20240101230JC)资助。

原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2026.148775

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翻译:田争争

编辑:科研小助

审核:席书敏

专家指导:张丽霞

供稿团队:花生资源挖掘与品质调控创新团队

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