软糖和果冻等半固体食品因其理想的口感和消费者接受度,成为传递营养的理想载体(Gunes, Palabiyik, Konar, & Said Toker, 2022; Said, Olawuyi, & Lee, 2023)。本研究选择高甲氧基果胶作为模型体系,因为它被广泛用于商业软糖产品中,且能够生成具有良好弹性、咀嚼感和整体感官品质的凝胶(Freitas, Coimbra, Souza, & Sousa, 2021; H. Zhang, et al., 2026)。不过,高甲氧基果胶的凝胶化通常需要较高的蔗糖浓度和酸性环境,这限制了其在低蔗糖配方中的应用(Lara-Espinoza, Carvajal-Millán, Balandrán-Quintana, López-Franco, & Rascón-Chu, 2018)。在工业生产的高甲氧基果胶软糖中,最终产品通常含有76–82°Brix的可溶性固体、17–20%的水分以及35–55%的蔗糖,其余的碳水化合物则由葡萄糖浆提供,以防止蔗糖重新结晶。成品果冻的pH值通常维持在3.0到3.3之间,以确保凝胶的正常形成和口感稳定(Burey, Bhandari, Rutgers, Halley, & Torley, 2009)。虽然低甲氧基果胶和其他多糖凝胶体系在较低蔗糖浓度下也能形成凝胶,但它们的凝胶行为和口感特性与传统高甲氧基果胶软糖有所不同。高甲氧基果胶与大豆蛋白的结合为功能性半固体食品的开发提供了良好的平台(Hou, et al., 2015)。在这种体系中,高甲氧基果胶作为主要的网络形成成分,决定了凝胶特有的弹性和咀嚼感,而大豆蛋白则因其低成本、易获取性以及相对均衡的氨基酸组成而成为理想的强化成分,具有较好的营养价值(Qin, Wang, & Luo, 2022)。然而,增加大豆蛋白含量以强化蛋白质往往会影响高甲氧基果胶凝胶的原有口感特性,从而显著降低产品质量。
有许多研究报道了果胶和大豆蛋白之间的静电相互作用所形成的胶体结构(Einhorn-Stoll, Archut, Eichhorn, & Kastner, 2021)。但在实际应用中,大豆蛋白通常以商业大豆分离蛋白的形式加入,其中往往含有大量在工业化加工过程中产生的热致聚集体,如热杀菌、蒸发和喷雾干燥过程中形成的聚集体(Añón, Sorgentini, & Wagner, 2001)。这类聚集体可能会增加排斥体积,导致与多糖的热力学不相容性,进而引发相分离,破坏高甲氧基果胶网络(X. Yang, Li, Li, Guo, & Sun, 2021)。在高甲氧基果胶凝胶基质中,增加蛋白质的添加量可能会逐渐压缩富含果胶的连续相的体积,减少糖/酸诱导凝胶化过程中高甲氧基果胶链之间的有效分子间作用力,最终削弱网络完整性和口感(Chassenieux & Nicolai, 2024)。因此,复合凝胶的口感特性可能会与原始高甲氧基果胶凝胶有很大差异。
以往的大多数研究都是通过调整配方参数、加工工艺或添加其他生物聚合物来调控大豆分离蛋白-果胶体系(Amine, Boire, Kermarrec, & Renard, 2019; X. Yang, et al., 2021)。同样,以往的大豆分离蛋白-果胶研究也主要是通过调整加工工艺、结合条件、多糖结构或添加第三种多糖来调控该体系(Li, Tao, Geng, & Tian, 2025; Ma, Chi, Pu, Miao, & Liu, 2022; Ma, et al., 2020)。尽管这些方法有助于调节胶体相互作用和界面性质,但可能不太适合解决在高蛋白含量下保持高甲氧基果胶凝胶特有口感的问题。在这方面,蛋白质的构象可能是一种未被充分研究的替代性结构变量。虽然果胶也会根据溶液和加工条件的不同而发生复杂的构象变化,但大豆蛋白具有层次分明的结构特征,对温度和pH值的变化极为敏感,容易发生展开和重新组装的现象(Chen, Jiao, & Wu, 2025; Einhorn-Stoll & Kunzek, 2009; Tang, 2021)。蛋白质微粒化是一种通过在特定pH值下进行热处理,将具有灵活构象的蛋白质转化为微米级固体颗粒的过程(Purwanti, Moerkens, van der Goot, & Boom, 2012; Purwanti, et al., 2011; Sağlam, Venema, de Vries, & van der Linden, 2014)。我们之前的研究已经证实了大豆蛋白微粒化的可行性(Lin, et al., 2024; T. Zhang, et al., 2020)。在这些研究中,我们发现微粒化大豆蛋白在分散体系中具有更小的有效体积、更弱的粒子间相互作用以及更低的黏度或凝胶倾向,这意味着它们对高甲氧基果胶网络的形成干扰较小。
因此,本研究旨在减轻由于添加大豆蛋白而导致的高甲氧基果胶复合凝胶弹性、咀嚼感和凝胶强度的下降。我们假设微粒化可以改变混合体系中大豆蛋白的相行为,从而减少对高甲氧基果胶网络的破坏。此外,还引入了钙离子,以便在降低蔗糖含量的情况下增强凝胶基质的结构(Löfgren, Guillotin, Evenbratt, Schols, & Hermansson, 2005; Y. Yang, Zhang, Hong, Gu, & Fang, 2013; Zhao, et al., 2024)。本研究的目的在于探讨通过微粒化调控蛋白质构象,如何影响高甲氧基果胶-大豆蛋白复合凝胶的微观结构、流变性质和力学性能。