植物蛋白结构与功能调控创新团队揭示了油水比与蛋白颗粒浓度对Pickering乳液凝胶及其3D打印特性的影响机制

近日，中国农业科学院农产品加工研究所植物蛋白结构与功能调控创新团队揭示了油水比及蛋白颗粒浓度对Pickering乳液凝胶多尺度结构变化及其3D打印特性的影响机制，相关研究成果发表在食品领域国际知名期刊《LWT-Food Science and Technology》（JCR一区，IF=6.0）。加工所与河北农业大学食品科技学院联合培养硕士研究生吴超为论文第一作者，加工所石爱民研究员为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划（2022YFF1101400）、国家自然科学基金（32172149）等的资助。

目前，将乳液转变成为具有三维网络结构的乳液凝胶并应用在新型食品体系中是Pickering乳液研究领域的前沿方向。Pickering乳液凝胶具有优异的稳定性和刚性网络结构，在脂肪替代、递送活性物质等方面具有独特优势。食品级Pickering乳液凝胶制备方法主要有盐诱导和酶交联，普遍存在成型时间慢、成本高等缺点。同时，天然植物蛋白的疏水残基大多在内部，其稳定Pickering乳液及其凝胶的特性有待进一步提升。

科研人员采用高压均质与加热相结合的方法，构建了由大豆分离蛋白微凝胶颗粒稳定的水包油Pickering乳液凝胶，蛋白微凝胶颗粒可以快速吸附到油水界面上导致其界面张力迅速下降形成稳定液滴。在此过程中，高压均质处理将大液滴破碎成小液滴并形成了紧密的网络结构，而加热处理进一步加强了体系凝胶性。冷冻扫描电镜结果表明，蛋白微凝胶颗粒通过相互作用形成“钢筋状”网络结构将油滴包裹起来，加热及增加含油量、颗粒浓度可以显著提高Pickering乳液体系粘度、储能模量和凝胶强度，而剪切稀化特性使其能够顺利地通过喷嘴挤出，并具有良好的适宜打印特性，当含油率为60%，颗粒浓度3.0%时，打印造型精度和稳定性分别达到91.8%和97.2%。

以上研究为丰富Pickering乳液凝胶制备方法、拓展3D打印在食品领域的应用提供理论及技术基础。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.lwt.2024.116568

Pickering乳液凝胶制备及3D打印示意图