科学创新 | Food Hydrocolloids：解析核桃蛋白高内相乳液的流变特性

想象一下，我们有一种特别的油水混合物，这种混合物中油的比例超过了，被称为高内相乳液（简称HIPEs），这种凝胶状混合物可用作替代高油产品如部分氢化油或蛋黄酱，甚至作为可食用的3D打印油墨。

通常，我们需要添加表面活性剂来保持其稳定，但市面上多数是化学合成的，营养价值有限。因此，研究人员转向天然大分子如蛋白质、多糖作为替代稳定剂。然而，天然稳定剂面临环境因素的挑战，如温度、酸碱度的影响，需进一步研究以优化其稳定性和流动特性，以便更广泛应用。

2023年10月，西华大学食品与工程学院陈祥贵教授课题组在《Food Hydrocolloids》发表题为“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），研究了核桃分离蛋白(WPI)固化的高内相乳液(HIPEs)及其淀粉样聚集体(WPIA)的流变性能，并测试了WPIA稳定的HIPEs作为可食用食品油墨用于3D打印的打印性能，为蛋白质类淀粉样纤维聚集对稳定HIPEs流变特性的影响提供了重要的实验视角。

研究团队首先通过特殊方法制备了核桃淀粉样蛋白聚集体(WPIA)，并使用了两种不同的染料来标记蛋白质和油滴，借助SOPTOP CLSM600激光共聚焦扫描显微镜观察HIPEs中油滴的形态和微观结构，发现乳化剂浓度和酸碱值（pH值）对高内相乳剂

在酸性环境（pH 3.0）下，核桃分离蛋白能有效稳定高内相乳液，形成了以固体颗粒为乳化剂的Pickering型HIPEs。相比之下，核桃分离蛋白稳定的HIPEs具有更好的储能能力和较低的屈服应力。

在中性pH 7.0下，虽然核桃分离蛋白的稳定效果减弱，核桃蛋白淀粉样聚集体(WPIA)仍可一定程度上维持乳液结构，而单独的核桃分离蛋白由于溶解性差，在中性环境中几乎不能稳定HIPEs。

WPI和WPIA在pH 3.0下稳定的HIPEs以及在pH 7.0下WPIA稳定的HIPEs的CLSM600镜下图像

相比于普通倒置荧光显微镜，共聚焦显微镜能够提供更高的分辨率和图像清晰度，减少背景信号的干扰，提高图像的对比度。

同时，激光光源具有较高的亮度和穿透性，对于观察HIPEs这类结构复杂或者较为不透明的样品更有优势。

此外，研究团队还发现WPI和WPIA在pH 3.0稳定的HIPEs都表现出优良的3D打印性能，为同一蛋白质在不同聚集情况下形成的HIPEs性能提供了一系列有价值的见解，也为扩大核桃蛋白在食品工业中的应用提供了一种新方式。

论文信息

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