综述：植物油体工程：从多尺度结构到下一代食品系统的路线图

植物油体（POB）作为天然预乳化的脂质载体，其核心-界面三元结构使其成为下一代智能食品的理想构建单元。本文提出多尺度工程框架，整合物理场调控、界面工程与合成生物学，系统解析POB的分子结构-界面特性-宏观功能关系，揭示通过工程化改造实现定制化脂质消化、低饱和脂肪酸食品及智能生物活性递送系统的潜力，并探讨产业化中的规模化挑战与技术经济分析。

吕文文|赵文毅|谭茂玲|王爱丽|曹亚楠|孙艳霞|彭连新

农业部农村事务部粗粮加工重点实验室，四川粗粮产业化工程技术研究中心，成都大学食品与生物工程学院，中国四川成都610106

摘要

植物油体（POB）是种子中天然的预乳化脂质载体。它们独特的核-界面三元结构使其成为下一代智能食品的理想且可持续的构建单元。然而，要实现其潜力，需要采用系统的工程方法将其转化为可编程的功能单元。本综述构建了一个全面的多尺度工程框架，详细介绍了跨学科策略——整合物理场、界面工程和合成生物学——以精确调整其性质，建立了“分子结构-界面性质-宏观功能”之间的关系，从而实现合理设计。通过这种工程改造，POB可以在脂质消化、低饱和脂肪食品、智能生物活性递送和创新的植物基产品等方面发挥功能作用。尽管技术潜力巨大，但成功转化仍取决于克服放大挑战以及解决技术经济和监管障碍。本文为POB从基础研究到工业应用提供了关键的路线图。

引言

现代食品行业面临着三大挑战：清洁标签、环境可持续性和健康需求，这要求科学家重新评估传统食品成分的设计原则（Aline等人，2025年）。作为食品系统的基本要素，脂质正在从化学修饰向物理修饰和生物结构修饰转变（Suchita等人，2025年）。在这种情况下，植物油体（POB）由于其独特的结构优势和功能特性，迅速成为未来食品创新的核心焦点（Yang、Deng等人，2025年）。

POB是植物种子中的亚细胞器官，专门用于储存中性脂质，具有复杂的三元核心结构：疏水性的甘油三酯核心、两亲性的磷脂-蛋白质复合膜和亲水性的外表面（Abdullah等人，2020年；Dave等人，2019年）。这种天然结构使它们能够作为“即用型”乳化系统，无需合成乳化剂即可保持长期稳定性。值得注意的是，油体的边界膜嵌入了特定的结构蛋白，包括脂钙蛋白、钙蛋白和固醇蛋白。这些蛋白质不仅稳定了结构，还为功能修饰提供了天然的分子锚点（Liao、Gao等人，2025年；Niu等人，2024年；Shi等人，2024年）。

然而，当前的大部分研究主要集中在被动利用POB的固有性质上，缺乏对其功能属性的主动设计和精确调控。这种研究范式的局限性体现在三个主要方面：首先，对油体内结构-功能关系的系统理解不足，阻碍了包含分子和宏观水平的预测模型的发展；其次，所采用的工程方法相对有限，未能充分整合跨学科技术工具；第三，应用场景主要局限于传统食品产品，未能充分利用其在定制健康食品开发中的潜力。这些限制显著限制了植物油体在高端食品制造领域的应用价值（Abdullah等人，2020年；Yuan等人，2024年）。

本综述旨在通过倡导将POB视为智能食品设计的基本组成部分，并采用多尺度工程策略，推动该领域的范式转变。本文开发了一个系统框架，整合了物理场调控、界面工程和生物合成等跨学科技术。该框架阐述了工程化油体在定制消化、适应性结构、智能递送系统和植物基食品等创新应用中的原理和应用（图1）。这一全面阐述的目标是为未来的食品技术发展描绘一条路径，将自然结构与先进的工程方法相结合。

部分摘录

结构

POB的复杂结构是其功能特性的基础。这些油体具有核壳结构（图2），其中脂质核心主要由三酰甘油和固醇酯组成，并被嵌入了特定结构蛋白的磷脂单层膜包裹（Lopez等人，2023年；Nikiforidis，2019年）。这种配置不仅赋予了它们显著的物理稳定性，还使油体具有独特的

物理场工程：微观结构调控

物理场工程是一种战略方法，通过施加物理能量场来改变油体的聚集状态和界面性质（图3）。这种方法因其无化学物质、操作简单和可扩展性而具有优势。该技术的基本原理是通过能量输入重新配置油体的微观结构，同时保持其化学成分的完整性（

定制消化健康食品

工程化的油滴在调节脂质消化行为方面表现出巨大潜力，从而为开发旨在管理体重和代谢健康的食品提供了创新策略（图4）。通过构建密集的多层界面，在油滴表面形成了物理屏障，延缓了与脂肪酶的相互作用及随后的脂质水解，导致消化速度减慢和饱腹感延长（Liao、Ma等人，2025年）。

我们的

放大和技术经济分析

将工程化油体从实验室环境转移到工业规模生产需要解决与大规模放大相关的挑战，并进行全面的技术经济分析。不同工程策略在增量成本和工业化潜力方面存在显著差异，因此需要根据目标产品的价值定位选择合适的技术路径。

物理场工程提供了

结论与未来展望

作为天然预乳化系统的植物油体，可以通过应用多尺度工程策略转化为功能可编程的智能食品模块。本综述系统地描绘了一个从分子到系统层面的工程框架，整合了物理场调控、界面工程和生物合成等跨学科技术。它对

CRediT作者贡献声明

吕文文：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，概念构思。赵文毅：撰写——审稿与编辑，研究。谭茂玲：监督，概念构思。王爱丽：概念构思。曹亚楠：概念构思。孙艳霞：监督，概念构思。彭连新：监督，项目管理，概念构思。

未引用的参考文献

Li, Zhang, Zhang and Zhang, 2025

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了中国农业研究系统的四川创新团队研究计划（SCCXTD-2024-20）的支持。