加工所揭示了Hofmeister离子调控高内相Pickering乳液多尺度结构与3D打印性能的构效机制

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Hofmeister离子调控高内相Pickering乳液多尺度结构与3D打印性能的构效机制，相关成果发表于国际期刊《食品化学》（Food Chemistry）（JCR一区，IF=10.4）。加工所2021级硕士研究生吴超和2023级硕士研究生肖天龙为论文共同第一作者，石爱民研究员为通讯作者。

高内相Pickering乳液具有典型的多尺度层级结构，其宏观稳定性、流变特性及加工性能受到蛋白分子构象、微凝胶颗粒性质、油水界面组装及乳液液滴状态等不同尺度结构的协同调控。本研究以大豆蛋白微凝胶颗粒为研究对象，通过引入CO₃²⁻、SO₄²⁻、H₂PO₄⁻、Cl⁻和Br⁻等不同Hofmeister系列阴离子，从分子尺度的蛋白构象与颗粒相互作用、微观尺度的界面润湿与吸附行为、介观尺度的乳液液滴结构，再到宏观尺度的乳液稳定性、流变行为及3D打印性能，系统解析了离子特异性作用在不同结构层级间的影响机制。研究表明，不同阴离子的尺寸、价态及水化特性能够通过静电屏蔽和离子特异性作用改变蛋白微凝胶的构象与表面性质，进一步调控其油水界面吸附行为和液滴间相互作用，从而影响高内相Pickering乳液的微观组织及宏观流变性能。其中，CO₃²⁻处理显著增强了微凝胶的界面活性，使乳液形成更小且分布更加均一的液滴，其絮凝指数降低至50.91%，稳定性显著提升；但较弱的液滴间相互作用降低了体系的结构支撑与剪切恢复能力。相比之下，H₂PO₄⁻能够促进微凝胶在油水界面的吸附与组装，并赋予乳液较好的流变和结构支撑性能，3D打印精度提升到96%。

本研究为利用食品级离子调控植物蛋白结构和功能特性，进而开发结构可控、性能更佳的高内相Pickering乳液可食用3D打印油墨提供了新的理论依据和数据支撑。

该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国农业科学院农业科技创新工程等项目资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2026.150764

Hofmeister离子调控高内相Pickering乳液多尺度结构与3D打印性能的构效机制