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《食品科学》:黑龙江八一农垦大学王颖教授、哈尔滨商业大学朱颖讲师等:植物蛋白基乳液凝胶脂肪替代物研究进展

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脂肪作为食品中重要的营养成分,不仅为人体提供能量和必需脂肪酸,也赋予食物独特的风味、多汁性和润滑口感。然而,研究发现过量摄入脂肪可能增加患肥胖、糖尿病和心血管疾病等慢性疾病的风险。为了合理控制脂肪的摄入,脂肪替代物开发与应用受到了广泛关注。脂肪替代物是指添加到低脂或无脂食品中的,能够部分或全部模拟脂肪功能的物质,其通常以蛋白质、淀粉等天然非脂质物质为原料,经过加工改造、结构修饰等技术手段制备而成。乳液凝胶因其兼具乳液的液滴界面特性与凝胶的三维网络结构,表现出良好的功能特性及稳定性,被视为一种极具潜力的脂肪替代物。

理想的脂肪替代物,其核心价值在于能否在多维度上成功模拟动物脂肪。具体而言,在物理特性上需模拟动物脂肪的硬度与口腔熔融性;在稳定性上需耐受加工与贮藏条件;在感官上应提供润滑、细腻的口感;并在营养上具备更低热量或更优的脂肪酸组成。在各类替代体系中,植物蛋白基乳液凝胶因其可精准调控的结构与功能而展现出显著优势。与碳水化合物基替代物相比,它不仅能够模拟脂肪的物理特性与口腔感知,还具有较低的热量与潜在的健康益处,能够有效维持食品的整体感官品质并提高消费者接受度。目前,植物蛋白基乳液凝胶作为脂肪替代物,在肉制品、乳制品及烘焙食品中已得到应用(图1)。

植物蛋白凭借其天然的结构和氨基酸组成,具备多样化的功能特性。同时,其在原料获取、加工适应性及环境可持续性等方面的综合优势,使其相较于动物蛋白更具发展潜力。近年来,构建稳定的植物蛋白基乳液凝胶已成为研究热点。而通过引入多糖、多酚等组分构建植物蛋白复合物,以开发性能更优的乳液凝胶脂肪替代物,正成为当前的研究趋势。Zou Qiang等利用决明胶与蛋白质制成的复合基质乳液凝胶制备肉肠中的脂肪替代物,研究发现随着决明胶浓度的增加,乳液凝胶的质地变硬、稳定性增加;将其作为脂肪替代物应用于肉肠时,可在降低动物脂肪含量的同时维持产品品质。Freire等通过添加单宁酸,成功开发出兼具健康属性与良好稳定性的功能性脂肪替代物。

哈尔滨商业大学食品工程学院的朱秀清朱颖*,黑龙江八一农垦大学食品学院的王颖*等综述植物蛋白基乳液凝胶作为脂肪替代物的研究进展,重点介绍植物蛋白结构、特性以及乳液凝胶的制备方法,探讨添加物与制备方法对乳液凝胶结构和特性的影响机理,并总结植物蛋白基乳液凝胶作为脂肪替代物在食品中的应用现状,深入理解添加物与制备方法对乳液凝胶的调控机制,有助于制备满足特定食品需求(如质构、稳定性)的脂肪替代物,以期为该类脂肪替代物的精准设计与产业化开发提供理论参考和实践思路。


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植物蛋白结构特性及植物蛋白基乳液凝胶脂肪替代物的制备

1.1 植物蛋白结构特性

植物蛋白凭借其来源广泛、生产成本低等优势,成为制备脂肪替代物的理想原料。植物蛋白的分子结构与组成使其具有多样的功能特性。在众多植物蛋白中,大豆分离蛋白(SPI)占据研究的主导地位,主要成分为大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白,大豆球蛋白通过二硫键连接酸性与碱性亚基形成六聚体,这种稳定的共价交联网络使其拥有较强的凝胶强度;而β-伴大豆球蛋白的三聚体构象则赋予其良好的表面活性,与体系的乳化特性密切相关;此外,豌豆蛋白凭借独特的寡聚体结构,展现出良好的凝胶性与乳化特性;蚕豆蛋白同样具备良好的凝胶性与乳化特性;玉米醇溶蛋白因富含大量的疏水氨基酸残基表现出强界面吸附能力;螺旋藻蛋白由于蛋白的疏水性基团而具有优异的乳化能力,可在油-水界面形成致密吸附层,防止液滴聚集;小麦蛋白则依赖分子内二硫键形成热不可逆凝胶,能够为凝胶体系提供弹性骨架支撑。

植物蛋白的结构特性决定其具有凝胶性、溶解性、乳化性和起泡性等功能特性,这些特性使其在食品工业具有广泛的应用前景。然而,温度、pH值、离子强度等外部因素会对植物蛋白的特性产生影响,例如在热、盐、酶等条件下,蛋白质分子会发生变性、交联与聚集,最终形成三维网络结构。具体而言,大豆蛋白在80~95 ℃条件下加热形成热可逆凝胶,硬度在pH值接近等电点(pI)时因静电斥力减弱而提升,但过度交联会导致脆性增加;乳化性则主要依赖于表面疏水性与溶解度,如豌豆蛋白在pH 3~4或pH>8时溶解度可达到80%以上,进而发挥出最佳的乳化效果。植物蛋白的持水性和持油性对食品品质至关重要,直接影响食品的多汁感与保质期。综上,植物蛋白的天然结构是决定其功能特性的内在因素,而外部加工条件则是调控其功能表达的关键手段,这些功能特性是制备植物蛋白基乳液凝胶脂肪替代物的基础。

1.2 植物蛋白基乳液凝胶的制备

脂肪作为食品中不可或缺的功能性成分,为食品提供生理功能和感官功能等,但过量摄入脂肪会引发健康风险。为了合理控制脂肪的摄入,脂肪替代物受到了广泛关注。植物蛋白基乳液凝胶是一类重要的脂肪替代物,其制备通常包含两个核心步骤:首先,通过高压均质将油相分散于蛋白溶液中,形成乳液;其次,通过不同的制备方法诱导乳液中的蛋白质形成三维网络结构,将油滴包裹固定,最终形成凝胶(图2a),通过精准调控凝胶网络的结构与密度,可以使其物理特性、稳定性等接近真实脂肪,进而更好地模拟动物脂肪。


1.2.1 乳液凝胶构建

乳液凝胶的制备始于乳液构建阶段,在此阶段,通过高速剪切或高压均质将分散相(油或水)破碎为微米级液滴(粒径<10 μm),使其悬浮于连续相中,形成油包水(W/O)或水包油(O/W)体系。乳液本身具有热力学不稳定性,易发生重力分层、絮凝及聚结。此外,单一植物蛋白常因功能局限,在满足替代脂肪的需求方面存在挑战,因此研究人员通常通过添加多糖、多酚、蛋白质等协同增效,改善其质地及稳定性,进而更好地模拟动物脂肪。凝胶化阶段是构建三维网络的关键,其核心是诱导蛋白变性展开以暴露功能基团进而触发交联,最终构建固定液相的三维网络结构。这一过程使乳液从液体状态转化为半固体状态。这种状态转变通常是受环境因素(如温度、pH值或溶剂等)影响,导致溶解度下降并发生聚集,进而通过物理作用或化学键形成连续骨架。基于蛋白质的凝胶性质,制备植物蛋白基乳液凝胶的方法包括物理方法、化学方法、生物方法(图2b)。

1.2.2 制备方法

1) 物理方法

物理方法主要有热诱导、酸诱导、盐诱导等。热诱导在适当的条件下使蛋白质变性展开,通过疏水相互作用、氢键、静电相互作用等共同作用,形成稳定的三维凝胶网络结构。该过程包含变性、聚集、凝胶化三步机制,例如含有马铃薯蛋白的热诱导乳液凝胶是通过将其加热到90 ℃促进蛋白质变性、折叠、聚集而形成乳液凝胶;酸诱导通过葡萄糖酸-δ-内酯(GDL)将pH值调节到接近蛋白质的pI,减少蛋白质之间的静电排斥,从而促进网络形成;盐诱导常添加矿物离子,例如Ca2+/Na+。Li Xiaojiao等添加CaCl2溶液作为交联剂诱导凝胶化,Ca2+通过离子桥接作用交联带负电荷的蛋白质聚集。离子通过屏蔽静电斥力引发盐析聚集促进蛋白质的结合,Ca2+/Na+均需形成稳定乳液且缓慢调控避免液滴聚集。

2) 化学方法

化学方法主要依赖于使用特定的化学反应改变蛋白质的表面化学性质(如脱酰胺化或磷酸化),进而增强凝聚性。脱酰胺是指蛋白质中谷氨酰胺和天冬酰胺侧链上的酰胺基转化为羧基的过程,此过程会引起蛋白质构象发生变化,进而影响凝胶性和乳化特性。例如小麦蛋白的脱酰胺化提高了其形成乳液和凝胶的能力。蛋白质磷酸化是将磷酸基团附着在蛋白质分子上,这会改变它们的表面电荷和构象,从而增强溶解度、乳化和胶凝特性。

3) 生物方法

酶交联法则通常利用转谷氨酰胺酶(TG)催化蛋白质分子间谷氨酸上的γ-酰胺基和赖氨酸上的ε-氨基之间形成共价交联。这种交联作用促使蛋白质聚集并形成网络结构。适量的酶能够增强网络强度,过量则引发脱水收缩。若在酶交联前对蛋白质进行加热或超声预处理,可暴露更多的交联位点,将交联效率提升2~3倍。Fu Jun等对蛋白质进行预热处理后通过酶交联制备乳液凝胶,研究发现预热处理可暴露出更多分子内埋藏的谷氨酰胺和赖氨酸残基,为酶诱导提供足量交联位点。

乳液凝胶不同制备方法机理汇总如表1所示。


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植物蛋白基乳液凝胶脂肪替代物结构和特性

动物脂肪由许多脂质液滴组成,这些脂质液滴被界面膜包裹。为模拟这一结构,需要通过蛋白质吸附形成界面层以分散植物油或通过蛋白质形成的凝胶网络从而包埋油滴。然而,现有植物蛋白基乳液凝胶在模拟动物脂肪方面仍存在差异。乳液液滴之间排列较松散,相互作用力较弱,导致乳液凝胶缺乏刚度、黏弹性、可塑性及稳定性等,在贮存过程中容易出现乳液破裂、聚集等不稳定现象。因此,当前研究集中于通过添加外源成分或不同制备方法调控其结构与性能。外源成分例如多糖、多酚、蛋白质、淀粉等,会与蛋白质产生高度的协同作用,改善乳液凝胶的特性进而模拟动物脂肪。

2.1 不同添加物对植物蛋白基乳液凝胶脂肪替代物结构及功能特性的影响

植物蛋白基乳液凝胶作为脂肪替代物,其特性根本上取决于蛋白质的二级和三级结构。由氢键维持的二级结构(主要指α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲等)直接影响溶解度、乳化性、凝胶性等关键功能特性。蛋白质的三级结构是指蛋白质单条多肽链的整体三维构象,通过疏水相互作用、氢键、离子键和二硫键等多种作用力维持稳定,能够形成均匀且致密的网络包裹液滴,改善保水性和凝胶强度,使脂肪替代物更接近真实脂肪的口感与质地。尽管蛋白质凭借两亲性天然具备乳化特性,但单一蛋白质在油-水界面的吸附行为往往不稳定。因此,通过与其他成分复合以调控蛋白质构象,已成为改善乳液凝胶功能特性的核心策略。

2.1.1 多糖

多糖是改善乳液凝胶性能最常用的添加物之一。多糖的加入通过分子间相互作用调控凝胶网络机制,进而提升其物理特性和稳定性。Zhang Fengrui等以细菌纤维素和SPI制备复合乳液凝胶,发现细菌纤维素的添加使蛋白质β-折叠含量显著增加,进而改善复合体系的凝胶性。

在物理特性方面,多糖与蛋白质通过疏水相互作用、氢键等非共价键结合,诱导其二级结构从α-螺旋向β-折叠转变,构建更有序、致密的交联网络,进而增强乳液凝胶的黏弹性、改善凝胶强度和持水性。不同类型的多糖对乳液凝胶的物理特性也会产生影响,非离子型多糖与蛋白质通过非共价相互作用结合。例如,Hu Xiaoyan等发现向蛋白质中添加琼脂能够增强凝胶网络的致密性,乳液凝胶的硬度得到显著提升。而离子型多糖(如果胶、藻酸盐)则通过静电相互作用进一步形成稳定的三维网络,进而增强凝胶的机械强度。值得注意的是,多糖浓度存在最优区间,适当的多糖可以改善物理特性,过低效果不佳,过高则导致凝胶过硬,反而损害其品质。Zhao Jiarui等研究不同浓度魔芋葡甘露聚糖和SPI对乳液凝胶模拟猪脂肪的影响,发现随着多糖浓度的增加,乳液凝胶弹性模量(G’)显著提升,表明弹性网络增强,能够模拟猪肉脂肪的质地。但添加量大于5%时凝胶结构过度致密,导致硬度过硬、咀嚼性下降,最终影响产品的可接受度。

在稳定性方面,多糖形成的三维网络能为油滴提供刚性骨架,有效抑制液滴聚集和相分离,进而提升贮藏稳定性。Teng Chong等添加海藻酸钠与豌豆蛋白制备乳液凝胶作为脂肪替代物,研究发现海藻酸钠交联后形成凝胶网络,为油滴提供刚性骨架,抑制液滴聚集和相分离,提升乳液凝胶的稳定性。Zhang Anyi等制备了大豆蛋白-果胶复合乳液凝胶替代脂肪,果胶的添加使蛋白质疏水基团暴露,二者形成复合界面层进而改善稳定性。然而,多糖浓度过高时会引发絮凝而破坏稳定性。Guo Jiaxin等通过SPI-菊粉-单硬脂酸甘油酯制备三元稳定体系实现相转变,当菊粉相对含量大于1.5%时,强亲水性抑制SPI的乳化活性,导致贮藏期间油-水分离,稳定性下降。蛋白质与多糖的添加顺序也至关重要,二者的添加顺序通过影响界面的静电相互作用直接调控乳液凝胶的稳定性。Lin Duanquan等研究表明将多糖添加到SPI溶液中能够形成稳定的乳液,但反向添加会引发絮凝破坏乳液凝胶的稳定性。综上所述,多糖的类型、浓度及添加顺序能够对植物蛋白基乳液凝胶性产生影响。它们通过调控蛋白质的构象,构建出以β-折叠为主导的稳定的三维网络,最终在宏观上实现凝胶质地与稳定性的协同提升,并最终成为模拟动物脂肪的主要影响因素。

2.1.2 多酚

蛋白质与多酚的结合对蛋白质的结构和功能特性具有重要影响。多酚通过非共价相互作用(如氢键、疏水相互作用、静电作用和范德华力)和共价相互作用(多酚氧化形成醌类并与蛋白质侧链反应)与蛋白质结合,这种结合能诱导蛋白质二级结构从α-螺旋向β-折叠转变,使蛋白质结构变得更加松散和无序,并暴露更多的疏水位点,增强分子间作用力,最终形成更紧密均匀的凝胶网络,提升乳液凝胶的强度、持水能力和抗氧化活性。

多酚的添加能够改善乳液凝胶的稳定性。Xiao Meng等研究单宁酸对乳液凝胶的影响,结果表明单宁酸能够显著提升颗粒在油-水界面的吸附力,赋予乳液凝胶更高的热力学稳定性。Mohammadi等通过自由基接枝方法将迷迭香多酚、百里香多酚和罗勒多酚接枝到SPI上,研究开发3D打印植物基奶酪的可行性,发现多酚与蛋白质结合后可作为固定相颗粒稳定油-水界面。其中,由SPI-迷迭香多酚配制的乳液液滴具有更小的尺寸、更坚硬的结构和更强的表面活性,成功构建出具有高稳定性、抗氧化性的乳液凝胶,适用于3D打印墨水。综上所述,多酚的引入不仅通过改变蛋白质结构强化了凝胶网络,更关键的是为其赋予了内在的抗氧化活性,从而显著提升了乳液凝胶作为脂肪替代物的综合性能与贮藏稳定性,为开发兼具优良质地、健康属性与更长货架期的清洁标签食品提供了新思路。

2.1.3 其他组分

除多糖和多酚外,通过复配不同蛋白质或引入淀粉等其他组分,也能通过特定机制改善凝胶性能。单一蛋白质制备形成的乳液凝胶可能表现出有限的稳定性,研究表明利用蛋白质之间的协同效应,能够改善乳液凝胶的物理特性。Cheng Yu等利用SPI和乳清蛋白制备复合蛋白乳液凝胶,发现复合蛋白能够发生交联,改善凝胶的弹性与持水性。此外,淀粉的添加也被证明是调控植物蛋白基乳液凝胶质地的有效策略,Lassen等通过豌豆蛋白与淀粉制备乳液凝胶,研究表明淀粉与蛋白之间能够通过相互作用形成复合凝胶网络,显著提升乳液凝胶的硬度与弹性,当淀粉浓度较高时,复合乳液凝胶的质构与热稳定性接近传统奶酪。综上,蛋白质复配与淀粉填充作为改善乳液凝胶性能的有效策略,其核心机制在于通过组分间的互补与相互作用,主动调控蛋白质的构象、聚集行为及网络结构。这为实现乳液凝胶多元化的应用目标提供了更多可能。

复合植物蛋白基乳液凝胶的组成、结构及特点汇总如表2所示。



2.2 制备方法对植物蛋白基乳液凝胶脂肪替代物结构及功能特性的影响

通过物理、化学、生物方法制备植物蛋白基乳液凝胶,不同制备方法诱导蛋白质发生变性,改变二级结构的比例,进而影响蛋白质的整体性质,如表面疏水性、溶解性、乳化性和起泡性,最终决定乳液凝胶的质地、稳定性和功能特性。

2.2.1 物理方法

热处理使蛋白质变性,破坏其原有的二级结构,导致蛋白结构展开。一方面,热诱导使α-螺旋转变为更稳定的β-折叠结构,改善蛋白质的凝胶性能;另一方面,结构的展开使内部的疏水基团和巯基暴露。这些暴露的基团通过疏水相互作用和形成二硫键,显著提升蛋白质分子间的交联密度,最终构建坚固的三维凝胶网络,从而显著提升凝胶的硬度。超声也能够诱导蛋白质变性,其利用空化作用破坏蛋白质的三级结构和分子间相互作用,促进蛋白质分子链解聚和重排,为形成更均匀的凝胶网络奠定基础。同时,结构的破坏会暴露疏水基团和二硫键,促进后续的交联反应。

酸诱导添加GDL降低pH值至pI,减少蛋白质之间的静电排斥,氢键遭到破坏,导致α-螺旋含量减少,β-折叠含量增加,疏水基团逐渐暴露。疏水相互作用增加促进分子交联形成致密凝胶网络。Afdhaliah等通过酸诱导制备乳液凝胶并将其添加到牛肉饼中,发现GDL诱导制备的乳液凝胶持水性和硬度得到显著提升,将其添加到牛肉饼中能够赋予产品多汁性。盐诱导是通过离子中和蛋白质表面电荷并形成盐桥,稳定β-折叠结构,从而增强凝胶的机械性能。Zhang Shaobing等研究表明Ca2+通过盐桥诱导蛋白质有序聚集,随着Ca2+浓度增加,乳液凝胶的硬度逐渐提升,但当质量浓度达到0.25 g/dL时,凝胶硬度略有下降。与其他制备方法相比,盐诱导中盐桥的形成效率相对有限,导致盐诱导乳液凝胶的硬度较低。这一特性反而使其成为模拟黄油、奶油等柔软质地的理想选择。

2.2.2 化学方法

磷酸化、脱酰胺化等化学修饰能够引入负电荷基团,显著增强蛋白质分子的静电斥力。这种作用力会促使蛋白质结构展开,从而暴露出大量原本被包埋的疏水区域。Zhao Qiaoli等发现磷酸化处理能够提升蛋白质的溶解度,也能够显著增加其表面疏水性,从而改善乳化性能。在凝胶化过程中,蛋白质暴露的疏水基团为相互作用提供更多位点,同时静电斥力避免蛋白质随机聚集,进而引导其形成更为有序、均匀且致密的三维网络结构。相较于物理与生物方法,利用化学手段制备植物蛋白基乳液凝胶脂肪替代物的直接研究目前鲜见报道,但它们作为物理或生物凝胶化过程的预处理步骤,或作为开发新型脂肪替代物的关键手段,展现出巨大的探索价值和应用前景。

2.2.3 生物方法

TG能够促进蛋白质中氨基酸残基之间的交联反应,侯文博研究发现,TG交联会诱导蛋白质二级结构发生改变,即α-螺旋向β-折叠转变。二级结构的转变和交联网络协同作用,显著增加凝胶体系的弹性和稳定性。在酶诱导下,由共价交联主导形成的凝胶网络强度更高,使乳液凝胶呈现弹性主导的类固体行为,Hou Wenbo等通过酶诱导制备豌豆蛋白-卡拉胶复合乳液凝胶,证实交联反应有效增强凝胶网络密度,进而显著改善样品的硬度及持水性。

蛋白质与不同成分结合机理汇总如图3所示。


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植物蛋白基乳液凝胶脂肪替代物的应用

3.1 在烘焙食品中的应用

传统烘焙食品依赖黄油构建连续脂肪相网络,赋予产品酥脆性、延展性及风味释放特性。但黄油热不稳定性易融化并引发结构降解,植物蛋白基乳液凝胶作为替代体系,可通过调控液滴尺寸与固化行为形成类脂肪网络。Guo Jiaxin等通过菊粉制备乳液凝胶,研究发现菊粉能够构建水相网状结构,限制液滴迁移进而显著改善贮藏稳定性。将乳液凝胶替代黄油用于烘焙食品中,其质地和风味仍能被消费者接受,这为开发新型烘焙食品打下了坚实的基础。现阶段应用的核心挑战在于乳液凝胶与复杂面团体系的相容性。现有研究多聚焦于简单的饼干或蛋糕模型,而对于高糖、高油的烘焙食品,能否精准模拟黄油提供的层酥结构和风味释放曲线,需要进一步研究。未来的研究应从简单的脂肪替换,转向深入探究乳液凝胶与整个食品基质相互作用机理。

3.2 在乳制品中的应用

在乳制品领域,植物蛋白基乳液凝胶主要用于替代奶油、黄油及其他动物脂肪,当前研究的核心挑战在于开发兼具高稳定性和优异抗氧化性的脂肪替代物。Li Xuerui等利用柚子纤维与SPI制备乳液凝胶替代奶油,研究发现纤维网络能够吸附自由水抑制冰晶粗化,提升质地的同时降低脂肪含量。Gao Yin等利用细菌纳米纤维素和SPI复合胶体颗粒稳定低油相的乳液凝胶,融化率仅为42.3%,更接近传统冰淇淋的抗融性,提高环境耐受性与长期贮藏稳定性。Sun Aidi等以海藻酸钠为增稠剂制备复合蛋白乳液凝胶,发现三维网络显著提升乳液凝胶的持水性和抗冻融能力,在干酪生产中使用乳液凝胶作为黄油的替代物,使干酪黄色更浅、质地柔软。综上,乳液凝胶是极好的脂肪替代品,在乳制品生产中具有广阔的潜力。在乳制品领域,乳液凝胶的产业化适配性研究亟待加强。例如,在冰淇淋中需精准平衡抗融性与口感顺滑度之间的关系;在植物基奶酪中,需通过调控凝胶网络模拟不同熟化程度奶酪。

3.3 在肉制品中的应用

动物脂肪作为一种半固态体系,是肉类产品核心感官属性的关键载体,如口感、多汁性及质地等。植物蛋白基乳液凝胶通过不同方法实现脂肪的替代,Hu Xiaoyan等通过增加蛋白浓度或选用特定植物蛋白(如豌豆蛋白、蚕豆蛋白)强化乳液稳定性;Baune等基于油滴堆积-蛋白网络协同机制,精准模拟动物脂肪的质地;Chen Jiaqiang等构建卡拉胶-细菌纤维素刚柔双网络,调控弹性模量与屈服强度以匹配脂肪流变特性,微观结构显示蜂窝状孔隙结构使油滴包裹率达96%以上(较原体系提升20%),且在剪切作用下呈现类脂肪塑性流动。多糖或多酚的添加可调控脂质的氧化程度,从而直接影响肉制品的营养与感官品质,Poyato等发现用卡拉胶制备的乳液凝胶可以有效抑制汉堡肉饼烹煮后的脂质氧化,Alejandre等的研究也证实了低油脂比例凝胶(质量分数1%藻油+质量分数3%卡拉胶)可显著抑制氧化;Aleandre等还发现天然抗氧化剂(如黑刺李枝提取物)的添加能够进一步延缓氧化,且不影响感官接受度。综上,植物蛋白基乳液凝胶能够模拟脂肪并改善产品的功能特性,是模拟动物脂肪的理想原料。乳液凝胶在肉制品中的应用具有较高的现实可行性。然而,目前性能优异的配方往往依赖SPI、豌豆蛋白等传统蛋白原料,未来仍需开发新型植物蛋白资源,并进一步增强其在工业应用中的适用性。

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结语

植物蛋白基乳液凝胶作为一种可调控的脂肪替代体系,通过精准调控蛋白质的构象转变与分子间相互作用,构建出在质地、流变性与感官特性上高度模拟动物脂肪的三维网络结构。本文系统阐述了植物蛋白的结构特性、乳液凝胶的构建机制,以及不同添加物与制备方法对其微观结构与宏观性能的调控规律。多糖、多酚、蛋白质的添加,可有效诱导蛋白质二级结构发生转变,增强凝胶网络的有序性与稳定性;而物理、化学、生物等制备方法则通过调控分子间作用力类型与交联密度,进一步优化其质构与功能表现,从而在肉制品、乳制品和烘焙食品等多种体系中实现对动物脂肪的成功替代。尽管植物蛋白基乳液凝胶已展现出良好的应用潜力,但仍面临诸多挑战,未来研究应重点关注。首先,缺乏在实际加工中乳液凝胶的结构变化与稳定性机制,特别是多相界面行为的动态调控原理,需进一步研究;其次,应融合口腔摩擦学、体外消化模型与多感官评价技术联用,解析其从口腔加工到消化过程中的动态变化与脂质氧化行为;最后,亟待开发适用于连续化生产的绿色、高效改性工艺,并探索其在3D打印食品、植物基奶酪、高端甜品等前沿场景中的结构化设计。总之,推动植物蛋白基乳液凝胶作为脂肪替代物的应用,应优先探究各组分间的相互作用机制,其次是融合多方面评价技术揭示其动态机理,最终实现在复杂体系中的替代应用。

引文格式:

朱秀清, 王子涵, 黄雨洋, 等. 植物蛋白基乳液凝胶脂肪替代物研究进展[J]. 食品科学, 2026, 47(4): 305-314. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250807-045.

ZHU Xiuqing,WANG Zihan,HUANG Yuyang,et al.Research progress on plant protein-based emulsion gels as fat substitutes[J]. Food Science, 2026, 47(4): 305-314. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250807-045.

实习编辑:辉煌;责任编辑:张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网




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