科學創新 | Food Hydrocolloids：解析核桃蛋白高內相乳液的流變特性

想象一下，我們有一種特別的油水混合物，這種混合物中油的比例超過了，被稱為高內相乳液（簡稱HIPEs），這種凝膠狀混合物可用作替代高油產品如部分氫化油或蛋黃醬，甚至作為可食用的3D打印油墨。

通常，我們需要添加表面活性劑來保持其穩定，但市面上多數是化學合成的，營養價值有限。因此，研究人員轉向天然大分子如蛋白質、多糖作為替代穩定劑。然而，天然穩定劑面臨環境因素的挑戰，如溫度、酸堿度的影響，需進一步研究以優化其穩定性和流動特性，以便更廣泛應用。

2023年10月，西華大學食品與工程學院陳祥貴教授課題組在《Food Hydrocolloids》發表題為“High internal phase emulsions stabilized by walnut protein amyloid-likeaggregates and their application in food 3D printing”的研究成果（IF=10.7），研究了核桃分離蛋白(WPI)固化的高內相乳液(HIPEs)及其淀粉樣聚集體(WPIA)的流變性能，并測試了WPIA穩定的HIPEs作為可食用食品油墨用于3D打印的打印性能，為蛋白質類淀粉樣纖維聚集對穩定HIPEs流變特性的影響提供了重要的實驗視角。

研究團隊首先通過特殊方法制備了核桃淀粉樣蛋白聚集體(WPIA)，并使用了兩種不同的染料來標記蛋白質和油滴，借助SOPTOP CLSM600激光共聚焦掃描顯微鏡觀察HIPEs中油滴的形態和微觀結構，發現乳化劑濃度和酸堿值（pH值）對高內相乳劑

在酸性環境（pH 3.0）下，核桃分離蛋白能有效穩定高內相乳液，形成了以固體顆粒為乳化劑的Pickering型HIPEs。相比之下，核桃分離蛋白穩定的HIPEs具有更好的儲能能力和較低的屈服應力。

在中性pH 7.0下，雖然核桃分離蛋白的穩定效果減弱，核桃蛋白淀粉樣聚集體(WPIA)仍可一定程度上維持乳液結構，而單獨的核桃分離蛋白由于溶解性差，在中性環境中幾乎不能穩定HIPEs。

WPI和WPIA在pH 3.0下穩定的HIPEs以及在pH 7.0下WPIA穩定的HIPEs的CLSM600鏡下圖像

相比于普通倒置熒光顯微鏡，共聚焦顯微鏡能夠提供更高的分辨率和圖像清晰度，減少背景信號的干擾，提高圖像的對比度。

同時，激光光源具有較高的亮度和穿透性，對于觀察HIPEs這類結構復雜或者較為不透明的樣品更有優勢。

此外，研究團隊還發現WPI和WPIA在pH 3.0穩定的HIPEs都表現出優良的3D打印性能，為同一蛋白質在不同聚集情況下形成的HIPEs性能提供了一系列有價值的見解，也為擴大核桃蛋白在食品工業中的應用提供了一種新方式。

論文信息

He C, Xu Y, Ling M, et al. High internal phase emulsions stabilized by walnut protein amyloid-like aggregates and their application in food 3D printing[J]. Food Hydrocolloids, 2024, 147: 109444.

DOI: 10.1016/j.foodres.2023.112858