唾液在植物甾醇稳定的水包油高内相乳液的流变学和润滑性能中的作用

时间:2026年1月20日
来源:Food Chemistry

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植物甾醇稳定的水油高内相乳液与唾液作用时,低浓度PS(≤0.25%)因水分快速释放产生快速润滑,高浓度PS(≥0.5%)因粘液吸附和粒子层渗透形成持久润滑,微观结构演变与流变学行为呈浓度依赖性,为低脂食品口感调控提供理论依据。

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Jingyi Xu | Ruoning Zhang | Tingnan Song | Enze Li | Like Mao
中国农业大学-四川成都先进农业与工业研究所,中国

摘要

油包水型高内相乳液(W/O HIPEs)可以作为类似脂肪的结构,但它们与唾液的相互作用仍不清楚。在这项研究中,将植物甾醇(PS)稳定的HIPEs与人工唾液混合,以考察不同尺度下的变化。低PS含量的乳液(0–0.25%)表现出液滴聚集和快速水分释放,而高PS含量的乳液(0.5–1%)则表现出黏蛋白的吸附和渗透到颗粒层中。这些机制降低了粘弹性模量,并在0.1%–1%的应变下增加了结构重排。唾液还将乳液的界面摩擦从0.06降至0.12,再到0.01–0.03。观察到低PS含量的乳液具有快速润滑效果(60秒时摩擦力最低),而高PS含量的乳液润滑效果较慢但更持久(120秒时摩擦力最低)。这种不同的润滑行为导致低PS含量的乳液具有更快的稀释感,而高PS含量的乳液则具有更浓稠、更持久的奶油质感。这些发现建立了PS浓度依赖性途径,将微观结构、流变学和润滑性能联系起来,为设计具有可调口感的稳定低脂食品提供了指导。

引言

过量摄入膳食脂肪,尤其是饱和脂肪,与慢性代谢疾病的风险增加有关(Dong等人,2023年)。油包水型高内相乳液(W/O HIPEs)含有超过74%的水相,呈现出半固态结构,并具有多样的质地(Hu等人,2022年;Velez-Erazo等人,2020年)。这些特性使得HIPEs成为蛋黄酱、面包涂抹酱、沙拉酱和植物基产品等低脂结构的理想选择。然而,传统的W/O HIPEs依赖于大量非食品级的表面活性剂来稳定,由于安全问题限制了其在食品中的应用(Gao等人,2021年)。植物甾醇(PS)作为一种天然来源的功能性脂质,最近被证明是有效的W/O乳液稳定剂(Lan等人,2022年;Liu & Tang,2014年)。
尽管PS稳定的HIPEs具有有前景的质地和营养特性,但其口腔加工行为仍知之甚少,尤其是在与唾液的相互作用方面。唾液主要由水、盐、淀粉酶、黏蛋白和富含脯氨酸的蛋白质组成(Boehm等人,2020年),可以引起乳液的稀释、絮凝或结构破坏(Fuhrmann等人,2019年;Sarkar等人,2009年)。具体来说,黏蛋白会导致β-乳球蛋白稳定乳液的絮凝,而唾液的溶解和稀释会改变O/W系统的流变学和摩擦学性质(Mosca & Chen,2017年;Sarkar等人,2009年)。然而,关于唾液与颗粒稳定的W/O HIPEs相互作用的研究有限,这限制了PS-HIPEs在低脂食品中的设计。
流变学和摩擦学是评估口腔行为的强大工具,可以通过探测结构强度和润滑性能来实现(Lim & Stokes,2021年;Stokes等人,2013年;Zhang, Zhang, Ying等人,2024年)。在之前的研究中,发现油凝胶化会降低O/W HIPEs在口腔条件下的润滑性(Zhang, Han等人,2022年;Zhang, Wang等人,2022年;Zhang, Yu等人,2022年)。蛋白质稳定的HIPEs在口腔加工过程中也表现出较低的润滑性和较高的粘弹性(Zhou等人,2022年)。然而,大多数现有研究集中在O/W HIPEs上,很少涉及唾液,因此其发现不足以预测W/O HIPEs的口腔加工行为。
PS稳定的HIPEs具有刚性的颗粒桥接界面(Lan等人,2020年)、凝胶状质地(Jiang等人,2022年)以及较差的唾液分散性(Zhang, Zhang, Lu等人,2024年),这表明它们与唾液的相互作用可能与基于蛋白质、表面活性剂或油凝胶的系统有根本不同。理解这些相互作用对于了解PS-HIPEs是否能够提供不同的润滑行为至关重要,这是设计美味低脂食品的一个重要因素。基于这些见解,提出了以下假设:唾液可能会干扰PS颗粒层的结构,从而改变乳液的口腔加工行为。唾液的影响可能强烈依赖于PS浓度,可能导致浓度依赖性的变化。
为了验证这些假设,使用一步乳化法制备了W/O PS-HIPEs,然后将其与人工唾液混合。结合了微观结构成像、荧光光谱、紫外-可见光吸收、流动行为、小振幅和大振幅振荡剪切(SAOS/LAOS)流变学以及摩擦学方法来评估口腔加工响应。本研究旨在建立PS浓度、唾液相互作用机制、结构演变、流变学行为和润滑性能之间的联系。从这项研究中获得的见解阐明了PS-HIPEs的口腔加工机制,并为开发具有理想口感的稳定低脂食品系统提供了配方指导。

材料

β-谷甾醇(纯度70%)和磷酸盐缓冲液(PBS,0.01 mol/L,pH 6.8)购自上海源业生物科技有限公司。聚甘油聚蓖麻油酸酯(PGPR)是山东友硕化工科技有限公司的产品。玉米油(益海 Kerry)购自北京当地市场。κ-卡拉胶(纯度>90%)购自上海Azelis国际贸易有限公司。氯化钠、氯化钾、碳酸氢钠、钙……

W/O HIPEs的液滴大小和稳定性

光学显微镜观察(图1)显示,不含PS的乳液(PS0)具有均匀的液滴分布。加入少量PS(PS0.25和PS0.5)后,液滴发生聚集,尺寸分布变宽,这与之前的研究结果一致,即PS单独使用时倾向于形成界面覆盖有限的粗大Pickering液滴(Wang等人,2023年)。当PS浓度从0.25%增加到1%时,平均液滴直径(MDD)从7.38 μm减小到4.96 μm。这种减小表明……

结论

在这项研究中,我们展示了唾液如何调节PS稳定的W/O HIPEs的多尺度结构和口腔加工行为。唾液在低PS含量的乳液(PS ≤0.25%)中引起液滴聚集,但在高PS含量的乳液(PS ≥0.5%)中与颗粒桥接网络相互作用。这些微观结构差异导致了浓度依赖性的流变学和摩擦学响应。低PS含量的乳液由于早期水分释放而产生快速润滑(60秒时摩擦力最低)。

CRediT作者贡献声明

Jingyi Xu:撰写——原始草稿、方法学、研究、概念化。Ruoning Zhang:撰写——审阅与编辑、方法学。Tingnan Song:方法学。Enze Li:验证。Like Mao:撰写——审阅与编辑、监督、项目管理、资金获取。

未引用的参考文献

Laguna, Fiszman和Tarrega, 2021
Zhang, Zhang, Yu, Gao和Mao, 2022

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究由四川省自然科学基金(编号:2024NSFSC0369)资助。

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