导读

东北农业大学食品学院隋晓楠教授、江连洲教授团队，在食品领域权威期刊《Food Chemistry》发表研究论文《Enhancement of freeze-thaw stability and gel characteristics in soybean-potato protein Pickering emulsions regulated by polysaccharides: Focusing on physicochemical properties and microstructure》。研究选取 κ- 卡拉胶、魔芋胶、普鲁兰多糖三种食品级多糖为调控因子，系统构建马铃薯 - 大豆复合蛋白稳定的 Pickering 乳液凝胶体系，揭示了多糖分子特性与凝胶网络的构效关系，明确三种多糖在冻融稳定性、凝胶强度、弹性质构方面的差异化调控优势，从分子互作与微观结构层面阐明作用机制，为质构可调、稳定性可控的植物基脂肪替代品开发提供了系统的理论依据。

成果介绍

传统食品用固体脂肪与部分氢化油富含饱和脂肪酸与反式脂肪酸，长期过量摄入会显著提升心血管疾病、代谢综合征等慢性病风险。Pickering 乳液凝胶兼具乳液的流动性与凝胶的粘弹性，质构接近动物脂肪，是极具潜力的植物基脂肪替代方案，但单一蛋白构建的乳液凝胶普遍存在机械强度不足、热稳定性与冻融稳定性差的短板，难以适配加工与储运需求。双蛋白复合可优化营养组成与界面性能，但多糖协同调控的微观机制与构效规律尚未得到系统阐明。

本研究首先通过 pH 偏移法制备马铃薯 - 大豆复合蛋白纳米颗粒，以此为颗粒乳化剂构建高油相 Pickering 乳液，再经钙离子诱导热凝胶化形成乳液凝胶基底；分别引入 κ- 卡拉胶、魔芋胶、普鲁兰多糖三种结构特性迥异的食品多糖，设置 5:1、4:1、3:1 三个乳液 - 多糖质量梯度，系统表征体系的理化、流变、质构与微观结构特征。

研究证实，多糖的调控效应呈现显著的种类依赖性。普鲁兰多糖可有效细化乳液液滴，在 3:1 质量比下赋予体系最优冻融稳定性，凝胶持水性与持油性分别高达 98.51% 与 99.52%，同时凝胶弹性与内聚性最佳，质构细腻易吞咽；κ- 卡拉胶则显著提升凝胶硬度与储能模量，3:1 比例下形成力学强度最高的刚性网络，适配需要结构支撑的脂肪替代场景；魔芋胶的调控效果介于二者之间，可实现力学性能与弹性的平衡，满足不同产品的质构需求。

团队进一步从分子与微观层面揭示了调控机制。拉曼光谱分析证实，多糖与双蛋白之间不存在共价交联，二者主要通过空间排阻效应与氢键作用实现协同：一方面多糖作为物理填料填充凝胶网络孔隙，提升结构连续性；另一方面通过氢键诱导蛋白分子构象重排，显著提升 α- 螺旋与 β- 折叠结构占比，增强网络交联密度。低场核磁结果显示，致密均匀的三维网络可将自由水转化为不易流动水，大幅降低水分迁移率；强化的界面膜则能抵御冻融过程中冰晶生长造成的结构破坏，从本质上提升体系的冻融稳定性与持油持水能力。激光共聚焦与扫描电镜结果进一步验证，多糖通过体积排阻效应间接强化蛋白网络，使油滴分布更均匀，无明显聚集现象。

整体而言，该研究系统建立了 “多糖分子特性 - 凝胶微观结构 - 功能性能” 的构效关系，明确了三种多糖的差异化调控路径，为植物基脂肪替代品的质构定制化设计提供了精准调控手段，也为双蛋白复合 Pickering 乳液凝胶的性能优化提供了完整的理论支撑，在人造奶油、植物基酱料、低脂肉制品等食品加工领域具备广阔的应用前景。

图文鉴赏

Fig. 1. Effect of polysaccharides on droplet size, ζ-potential, apparent morphology and optical microstructure of Pickering emulsions.

Fig. 4. Effect of polysaccharides on G′ and G″ of Pickering emulsion.

原文链接

https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2026.150602