用于基于HIPE的调味品的糖基化核桃蛋白亚麻籽胶结合物

时间：2026年3月15日

来源：Journal of Food Engineering

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核桃蛋白 isolate 与亚麻籽胶通过美拉德反应修饰，显著提升其乳化性能和界面稳定性，形成高效Pickering乳液（HIPPEs），最低0.5%浓度即可稳定乳液，80%体积分数时热离子稳定性优异，并成功应用于全植物基沙拉酱，物理性质与市售产品相当。

张斌|杨莉|陈霞|廖子怡|侯琳琳|郑凯|李丛芳|董娟

新疆石河子大学食品科学与技术学院，新疆石河子832000

摘要：

核桃蛋白分离物（WPI）是一种高质量的植物蛋白，具有多种食品应用，可用作乳化剂、粘合剂和风味增强剂。然而，其较差的水溶性限制了其乳化能力和更广泛的工业应用。为了解决这个问题，我们通过马氏反应利用亚麻籽胶（LG）对WPI进行糖基化修饰，从而增强了其乳化性能和界面行为。所得到的核桃蛋白分离物-亚麻籽胶（WPI-LG）共轭物有效稳定了油水界面，降低了界面张力（γ），提高了界面压力（π）、扩散率（K_diff）、渗透率（K_P）和重排率（K_r）。因此，与WPI相比，WPI-LG共轭物的乳化活性提高了32.3%，乳液稳定性提高了95.6%，分别达到了38.38 m²/g和73.63%。该共轭物还作为高效的Pickering稳定剂用于高内相Pickering乳液（HIPPEs）。形成稳定的HIPPEs所需的最小WPI-LG浓度为0.5%（w/v），浓度增加会导致液滴尺寸减小。在φ = 80%和c = 2%（w/v）条件下制备的HIPPEs表现出优异的热稳定性和离子稳定性。最后，我们成功将这些HIPPEs应用于完全植物基、无蛋的沙拉酱中。分析了这种自制核桃蛋白基沙拉酱的物理性质，包括颜色、质地和流变学特性，并与三种商业品牌进行了比较，发现其物理化学性质具有很高的可比性。

引言

由蛋白质和多糖等固体颗粒稳定的Pickering乳液比传统的表面活性剂具有更高的稳定性和安全性（Han等人，2025；Song等人，2024）。内相体积分数（φ）>74%的高内相乳液（HIPEs）能被这类颗粒有效稳定（Lu等人，2024）。蛋白质和多糖等生物聚合物因其环保性和成本效益而成为理想的HIPE稳定剂（Chen等人，2025；Pan等人，2025）。尽管蛋白质可以吸附在油水界面（Yu等人，2025），但其两亲性有限、溶解性差以及形成的界面膜机械强度不足限制了其稳定乳液的能力。相反，蛋白质-多糖共轭物通过协同效应成为高效的Pickering稳定剂，表现出更好的性能（Chen等人，2025；Hao等人，2020）。多糖共价接枝到蛋白质表面显著提高了共轭物的亲水性和溶解性，并向外延伸形成坚固的空间障碍屏障。这种协同作用降低了界面张力，增加了界面处的吸附，并通过形成的界面膜保护分散的液滴，从而防止液滴碰撞时聚集，提高了稳定性（Zhang等人，2022）。这一机制与现有研究结果一致，例如纤维素纳米晶体/β-乳球蛋白共轭物形成的界面膜比其单独成分更厚更稳定，增强了抗絮凝和相分离的能力（Wu等人，2025）。这些复合材料非常适合替代常见的食品乳化剂，特别是沙拉酱中的蛋黄卵磷脂，因为后者存在胆固醇和过敏性的问题（Wang等人，2022）。因此，开发高性能的植物基蛋白质-多糖稳定剂对于推进可持续和健康的食品乳液至关重要。

核桃粉是榨油过程中的副产品，是一种未得到充分利用的资源，含有超过40%的蛋白质（Hong等人，2025）。核桃蛋白营养丰富，含有18种氨基酸，必需氨基酸（EAA）的比例为26.98-30.38%，符合FAO/WHO标准（Sari等人，2022）。尽管营养价值高，但由于缺乏先进的加工技术，大部分核桃粉目前被用作低价值饲料或被丢弃，造成了严重的资源浪费（Zhu等人，2018）。这种未充分利用是由于核桃蛋白的功能性较差，尤其是其溶解性低，这归因于其高谷蛋白含量（约占总蛋白质的70.1%），其中富含疏水性氨基酸（Zhang等人，2024）。这种溶解性的不足阻碍了稳定的界面网络的形成，导致乳化和起泡性能较差（Yang等人，2024）。因此，开发改进核桃蛋白功能性的技术对于其高价值利用和核桃产业的可持续发展至关重要。

与其他蛋白质修饰方法相比，糖基化是一种通过多糖共轭在初始马氏反应过程中有效增强功能性的方法（Tao等人，2023）。这种方法在提高蛋白质功能性方面得到了广泛验证。例如，Ma等人（Ma等人，2020）制备的大豆蛋白分离物-果胶共轭物在溶解性和乳化性能方面都有显著改善。同样，Wen等人（Wen等人，2020）报道了通过湿热法制备的大豆蛋白分离物-香菇多糖共轭物和通过干热法制备的豌豆蛋白分离物-果胶共轭物的溶解性得到提高。亚麻籽胶（LG）是一种可溶性膳食纤维，具有降低胆固醇和改善胰岛素敏感性的健康益处（Wang等人，2024），可作为与蛋白质形成共轭物的阴离子多糖。通过引入LG增加亲水基团并屏蔽疏水区域，共轭物的表面疏水性显著降低（Liu等人，2021）。这提高了其溶解性和界面扩散性，并通过扩展的亲水链形成了强大的空间障碍屏障，从而通过改善的吸附动力学和界面膜强度实现了协同的乳液稳定（Lei等人，2023）。这种相互作用降低了蛋白质表面的疏水性，增强了乳化性能，在食品工业中具有广泛应用前景（Hong等人，2024）。

基于此基础，本研究通过湿热糖基化制备了核桃蛋白分离物-亚麻籽胶（WPI-LG）共轭物，并系统地评估了它们的物理化学和界面性质。然后使用这些共轭物作为Pickering稳定剂，通过一步乳化法制备了HIPPEs。所得HIPPEs在不同共轭物浓度下的微观结构、液滴大小、流变行为和稳定性方面进行了表征。此外，通过用WPI-LG基HIPPEs替代蛋黄，开发了一种全植物基沙拉酱，展示了它们的实际应用。这项工作为核桃粉蛋白在高阶食品系统中的高价值利用提供了可行的策略。

材料

核桃粉（通过压榨新疆185薄壳核桃获得）由喀什广华现代农业有限公司（中国新疆）提供。食品级亚麻籽胶购自新疆利赛德生物技术有限公司（中国新疆）。大豆油来自当地超市。中链甘油三酯（MCT）来自武汉华祥凯杰生物技术有限公司（湖北）。所有其他试剂均为分析级。

内在荧光分析

蛋白质中如色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸等芳香氨基酸的存在使其在280 nm处具有内在荧光特性，其中色氨酸（Trp）残基对微环境特别敏感。如图1A所示，WPI的最大发射波长（λ_max）约为329 nm，这是含有芳香氨基酸的蛋白质的典型特征，表明色氨酸残基位于蛋白质的疏水区域（Jiang等人

结论

本研究的结果阐明了WPI-LG共轭物的蛋白质结构与界面行为之间的关系，从而为这些共轭物稳定HIPPEs的机制提供了新的见解。结果表明，将亲水性LG共价接枝到WPI上引入了大量的羟基，显著提高了WPI-LG共轭物的整体亲水性和溶解性，从而赋予了更好的界面性能。

CRediT作者贡献声明

张斌：撰写——初稿、验证、方法学、数据分析。李丛芳：验证、资源获取、概念化。郑凯：验证、资源获取、概念化。董娟：撰写——初稿、监督、资金获取、概念化。陈霞：资源获取、概念化。杨莉：撰写——审稿与编辑、可视化、软件使用、实验研究。侯琳琳：资源获取、概念化。廖子怡：实验研究