油体是一类脂质储存细胞器,其表面天然包覆着由磷脂和油质蛋白组成的界面膜,无需额外添加乳化剂即稳定分散于水相,形成天然水包油乳液[1]。此外,油体富含植物甾醇、生育酚等功能性成分[2],且具有原料易获取、提取工艺简便、成分中有益物质占比高、营养丰富等优势[3],在食品行业具有广泛应用潜力。然而,油体在加工、储存及应用过程中,易受环境因素(如温度、pH、离子强度)或外力作用(如剪切、挤压)影响发生聚集、分层、絮凝甚至破乳等稳定性问题[4],导致其功能特性丧失、产品质构劣变或货架期缩短,严重限制了其在食品工业中的规模化应用[5]。因此,实现油体的高效稳定化,对于维持其天然乳液特性、保留功能性活性成分、拓展其在食品加工中的应用场景具有重要的理论与实践意义。
目前,油体稳定化技术主要围绕界面特性调控与体系环境优化展开,具体包括以下3点:一是通过调控离子强度、温度等环境参数,改变油体表面分子运动性,并产生电荷屏蔽效应,从而影响其分散稳定性[6];二是采用高压均质、超声等物理加工手段,通过优化油体粒径分布提升体系均一性;三是利用蛋白质、多糖、小分子表面活性剂等生物大分子或小分子化合物对油体界面膜进行修饰,强化界面膜的机械强度与斥力作用[7]。在上述策略中,多糖因兼具生物活性与多功能性而成为研究热点[8],这类天然高分子多源于植物、微生物或海藻,具有优异的生物相容性且无毒性[9];同时,多糖可改善体系质地、持水性及感官特性,且部分多糖(如黄原胶)在宽pH范围、高盐浓度或高温下仍能维持结构稳定性[10],适配复杂环境。基于多机制协同作用、安全性及功能多样性的综合优势[11],多糖已成为油体稳定化领域应用最广泛的天然高效稳定剂[12]。其中,多糖的电荷属性是决定其与油体界面产生特异性相互作用的关键因素,作为稳定机制研究的关键切入点,不同电荷属性的多糖通过改变界面吸附行为及分子质量等分子参数来稳定效能,进而实现油体稳定[13]。
近年来,油体相关研究受到广泛关注,现有研究多围绕提取方法优化、稳定因素分析及食品应用探索展开[14],缺乏针对不同电荷属性多糖的结构特征与油体稳定机制间特异性关联的系统综述。因此,本文首先综述油体的基本组成和结构特征,明确多糖界面修饰的基础,然后系统综述不同电荷属性多糖稳定油体的机制、影响因素及其在食品行业的应用,为阐明多糖结构与稳定机制的特异性关联及推动其在食品加工领域的规模化应用提供理论支撑。
1 油体的基本组成和结构特征
为深入解析不同电荷属性多糖稳定油体的作用机制,首先需明确油体的基本组成与结构特征,其表面性质是多糖界面修饰的核心基础。
油体是以三酰基甘油为核心,外被磷脂与油体结合蛋白构成的膜结构所包裹的微米至亚微米级细胞器,广泛存在于大豆、花生、油菜籽等油料作物中,为植物生长发育提供能量储备[15]。其形态多呈球形,直径范围为0.5～2.5 μm,其中内层三酰基甘油占总质量的94.2%～98.2%,外层磷脂占比0.5%～2.0%,油体结合蛋白占比0.6%～3.0%[16]。油体结合蛋白主要包括油体蛋白、油体钙蛋白及油体甾醇蛋白,其中油体蛋白与油体钙蛋白被证实是维系油体结构稳定性的核心功能蛋白[17]。作为油体膜的主要结构蛋白,油体蛋白相对分子质量介于15～26 kDa[18],其疏水核心可嵌入三酰基甘油内核,亲水头尾则暴露于水相环境[19],通过空间位阻效应抑制油体间的聚集与融合。油体钙蛋白因具有钙离子结合能力而得名,不仅参与油体的组装与形态维持[20],还可通过与磷脂膜的特异性相互作用增强油体膜的机械强度[21]。磷脂作为典型的两性分子,其结构中同时存在亲水头部和疏水尾部,疏水区域由2条烷基链组成,通过疏水相互作用插入油相;亲水区域则由磷酸基团、极性头部(如胆碱等)组成,朝向水相,通过氢键、静电作用与水分子结合[20],二者的平衡与协同是稳定油体的基础。磷脂分子(如磷酸酰丝氨酸)通常携带负电荷,而蛋白质表面的碱性氨基酸残基(如赖氨酸、精氨酸)则带正电荷,二者通过静电相互作用形成“磷脂-蛋白质复合物”,并在油滴表面构建起致密的保护膜,这是油体天然具备良好稳定性的关键机制[22]。油体及其膜组分的组成和结构,以及3种膜蛋白与磷脂单层膜的相互作用[17]如图1所示。值得注意的是,提取后的油体以预乳化水包油乳液形式存在,因其在植物原料中易于获取、无需额外均质处理且稳定性较优等特性,在食品工业中展现出广阔的应用前景。
图1 油体及其膜组分的组成和结构,以及3种膜蛋白与磷脂单层膜的相互作用[17]
Fig.1 The composition and structure of oil bodies and their membrane components, as well as the interaction between the three membrane proteins and phospholipid monolayer membrane[17]
多糖稳定油体作用的基础,源于其与油体界面间多维度的分子间相互作用及体系协同效应。从界面视角看,多糖分子链通过静电引力、氢键及疏水相互作用与油体表面发生特异性结合,形成具有一定机械强度的三维凝胶网络或致密吸附层[23],该界面层既能通过空间位阻效应阻碍油体颗粒的聚集絮凝,又可借助电荷排斥作用维持体系的胶体稳定性,二者的协同效应构成了多糖稳定油体的核心机制。
2 不同电荷属性多糖稳定油体机制研究
多糖是由多个单糖分子通过糖苷键连接而形成的高分子碳水化合物,其分子结构中单糖单元的种类、连接方式以及聚合度差异,赋予了多糖丰富的生理功能和生物活性[24]。多糖对油体的稳定作用,其核心基础源于多糖分子结构中含有的带电基团与油-水界面的特异性相互作用,带电基团的差异会显著影响多糖在油滴表面的吸附方式以及界面膜的带电状态[25]。基于电荷属性是多糖稳定油体的核心切入点,本文将多糖分为阴离子多糖、阳离子多糖和中性多糖,不同电荷属性多糖稳定油体机制图[1]如图2所示,剖析不同电荷特性对其稳定油体效果的调控机制。
图2 不同电荷属性多糖稳定油体机制图[1]
Fig.2 Schematic diagram of the mechanism of oil body stabilization by polysaccharides with different charge properties[1]
2.1 阴离子多糖对油体的界面稳定机制
常用于油体稳定的阴离子多糖有海藻酸钠、果胶、卡拉胶、黄原胶等。阴离子多糖因分子结构中含有羧基、硫酸基等负电荷基团[26],在水溶液中发生解离,分子链上携带密集的负电荷与油体蛋白亲水区域的正电荷产生强烈的静电吸引,这种作用力具有高度的特异性与方向性,驱动阴离子多糖分子快速且紧密地吸附于油体表面,形成致密且均匀的界面膜[27]。同时,多糖分子中强极性基团羟基可与油体表面磷脂的极性头部或蛋白的亲水基团(如羟基、氨基、羰基等)形成分子间氢键[28],这些氢键数量众多且呈协同作用,进一步增强阴离子多糖与油体表面的结合强度。除此之外,阴离子多糖分子链上的羧基、硫酸基等带负电的官能团吸附于油体表面后,这些负电荷基团会暴露在水相中,从而在油-水界面上形成一层带负电的包衣。这层负电荷会吸引水相中带相反电荷的阳离子如Na+、Ca2+,形成了扩散更广的双电层[29]。当2个带相同负电荷的油滴相互靠近时,它们的双电层会发生重叠,产生强烈的静电排斥力。这种排斥力远大于油滴之间的范德华吸引力,从而有效阻止油滴的相互靠近、碰撞和聚结,使乳液保持稳定性。尽管静电排斥是主要机制,但许多阴离子多糖本身是高效的增稠剂或水胶体,也为稳定油体贡献了重要的连续相黏度[30]。它们能显著增加水相(连续相)的黏度,形成黏稠的网络或凝胶状结构。高黏度的环境极大地减慢了油滴的布朗运动速度,降低了油滴之间碰撞的频率和能量。ZHU等[31]将黄原胶通过静电沉积作用吸附于油体表面,使油体乳液的zeta-电位绝对值>30 mV,油体之间产生足够的静电斥力,有效抵抗油体颗粒的聚集。同时使油体乳液形成更致密、有序的交联网络结构,添加1.5%黄原胶时孔隙率最低(约3.68%),减少油体颗粒的间隙和脆弱连接,降低油滴聚集的可能性。
2.2 阳离子多糖对油体的界面稳定机制
阳离子多糖的典型代表是壳聚糖,其分子结构中含有季铵基团、质子化氨基等正电荷基团[32],适用于表面带负电荷区域的油体体系,可通过静电相互作用吸附于油体表面,形成保护膜,其分子链间缠结以及与油体表面多点静电结合,赋予界面膜较高的机械强度和弹性,抵抗剪切、挤压等外力冲击[33]。同时自身特性还可赋予体系一定的抗菌性,增强油体相关产品的稳定性。与阴离子多糖相似,阳离子多糖也具有高分子链的特性,吸附在油滴表面的阳离子多糖链会向水相伸展,形成水合层。壳聚糖分子链的刚性结构能在油体表面形成较厚的空间位阻层[34],通过排斥作用阻碍油体间的直接接触,减少聚集风险。其分子中的羟基、氨基等基团还可与油体表面的磷脂或蛋白质形成氢键、疏水相互作用[28],进一步强化涂层的牢固性。在酸性条件下,壳聚糖的正电荷密度增加,与油体的静电结合更强,尤其在油体因pH接近等电点而自身电荷较弱时,能有效补充电荷斥力[35],拓宽油体稳定的pH范围。此外,壳聚糖的成膜性可减少油体与外界氧气的接触,一定程度上抑制脂质氧化[36],与抗菌性协同提升油体体系的整体稳定性。
2.3 中性多糖对油体的界面稳定机制
常见的中性多糖包括瓜尔胶、阿拉伯胶、葡聚糖等,其分子结构中不含大量带电基团,整体呈电中性,主要通过空间位阻效应和增加体系黏度调控实现对油体的稳定[37]。中性多糖虽无法通过静电作用与油体表面结合,但因其分子链上富含羟基等极性基团,可与油体表面磷脂的极性头部或油体蛋白的亲水基团形成大量氢键[38],借助氢键作用力,中性多糖能吸附在油体界面并展开形成一层水化层。这层水化层不仅能增加油体颗粒间的空间距离[39],阻止颗粒因碰撞而发生聚集,还能通过束缚大量水分子增强界面膜的机械强度。能够稳定油体的中性多糖的分子结构中通常包含少量的疏水基团,这些疏水部分像锚一样通过疏水相互作用与油体表面的疏水区域结合,将整个多糖分子牢固地锚定在油-水界面,大部分的亲水多糖链则充分伸展于水相中,完成界面吸附。同时,中性多糖在体系中溶解后可提高整体黏度,通过降低油体颗粒的运动速率减少相互碰撞的概率[40],间接辅助维持油体体系的稳定性。何胜华等[41]研究了魔芋葡甘聚糖对油菜籽油体乳液稳定性的影响,发现了魔芋葡甘聚糖具有高吸水性能,可以在水中溶胀形成网络结构,显著提高乳液水相的黏度,网络结构将粒径较小的油滴包裹在里面,形成一定的空间位阻,从而阻止油滴的聚集。随着魔芋葡甘聚糖浓度的升高,乳液分散性更好,表现出更加优良的稳定性。这种以空间位阻和黏度调控为主的稳定机制,使得中性多糖在近中性pH或高离子强度体系中仍能发挥较好的稳定效果,弥补了带电多糖在特定环境下的局限性。
3 不同电荷属性多糖调控油体稳定性的影响因素
油体表面的磷脂-蛋白膜赋予其一定的物理稳定性及氧化抗性[42],而当采用不同电荷属性多糖对油体进行修饰以进一步提升稳定性时,不同多糖自身的分子结构和理化特性则成为决定其稳定效果的因素之一。同时经多糖修饰后形成的乳液,在食品加工及储存过程中,稳定性仍受一些体系因素干扰。这些因素主要包括多糖浓度、温度、离子强度及pH等[43],它们通过改变油体表面电荷特性、多糖分子构象及二者间的相互作用如静电吸附、空间位阻效应等,直接影响多糖涂层的完整性和油体的聚集行为,进而决定最终稳定效果。深入探究这些环境因素的作用机制,对优化多糖稳定油体的应用条件具有重要意义。不同电荷属性多糖稳定油体后受体系因素影响发生稳定性变化如表1所示。
表1 不同电荷属性多糖稳定油体后受体系因素影响发生的稳定性变化
Table 1 Stability changes of oil bodies stabilized by polysaccharides with different charge properties affected by system factors
体系因素油体种类多糖种类稳定性变化参考文献多糖浓度葵花籽油体阴离子多糖:海藻酸钠7.5 g/L海藻酸钠时,样品具有最小的颗粒尺寸、最高的储能模量,网络结构致密稳定;过量海藻酸钠(10 g/L)时,由于油滴周围海藻酸钠分子的结构重排,负电荷增加,网络结构不均匀,乳液凝胶特性下降[57]南瓜籽油体阴离子多糖:黄原胶黄原胶添加量直接影响乳液的物理稳定性。当黄原胶质量浓度为2.0 mg/mL时,乳液稳定性最佳:此时乳液平均粒径最小,zeta电位绝对值最大[58]红花油体阴离子多糖:黄原胶随着黄原胶浓度的增加,油体粒径和电位绝对值增大,最佳质量分数为0.3%,黄原胶质量分数超过0.4%时,油体基本呈现“固体”性质[59]菜籽油体阳离子多糖:壳聚糖低浓度壳聚糖(≤1.35%,质量分数)贮藏3 d后出现明显分层,适宜质量分数(1.80%)在贮藏7 d后才出现轻微分层[60]菜籽油体中性多糖:青稞β-葡聚糖高浓度青稞β-葡聚糖(≥1.35%,质量分数)时形成凝胶状结构,可增强稳定性;低浓度(≤0.90%,质量分数)时易分层[60]椰子油体中性多糖:羟丙基甲基纤维素改变羟丙基甲基纤维素质量浓度4～10 g/L时,油滴大小和体积平均直径均随浓度的增加而减小,油滴尺寸分布曲线也朝着小粒径方向移动[61]温度葵花籽油体阴离子多糖:κ-卡拉胶40 ℃时κ-卡拉胶双螺旋聚集体解体为单分子,网络结构溶解导致样品黏弹性下降;60 ℃后多糖链展开重排形成更强螺旋聚集体,重建稳定网络[49]大豆油体阴离子多糖:ι-卡拉胶在pH 3时,ι-卡拉胶包被的大豆油体乳状液可耐受30～90 ℃的加热环境,但120 ℃时因卡拉胶水解失去保护作用,发生不稳定现象[51]核桃油体阳离子多糖:壳聚糖10～40 ℃,壳聚糖稳定后的油体稳定性良好,黏度较高且结构完整,无明显油体泄漏;40～80 ℃,黏度下降幅度更小,凝胶结构仍保持完整性,无显著油滴聚结;80 ℃以上,黏度有所降低,但仍能维持凝胶状结构,未出现明显的油分离现象[28]油菜籽油体中性多糖:魔芋葡甘聚糖随着温度升高(25～85 ℃),含0.30%(质量分数)魔芋葡甘聚糖的油菜籽油体乳液粒径逐渐增大;在温度低于85 ℃时,含魔芋葡甘聚糖的乳液油滴分散性较好,无明显聚集现象;当温度高于85 ℃时,油滴开始出现聚集,网络结构被削弱[41]pH大豆油体、花生油体阴离子多糖:苹果果胶pH 5.0时,大豆油体-苹果果胶和花生油体-苹果果胶复合物稳定性最优,表现为zeta电位绝对值最大(>-15 mV)、平均粒径最小,静电斥力最强,无明显聚集;pH 3.0时,油体带正电,苹果果胶通过静电吸引吸附于表面,但低质量浓度苹果果胶(0.5 g/L)易引发桥连絮凝,导致粒径增大、稳定性下降;苹果果胶质量浓度≥1.5 g/L时,静电斥力增强,稳定性改善;pH 7.0时,油体与苹果果胶均带负电,苹果果胶主要分散于连续相,通过增稠作用提升稳定性,但易因耗竭絮凝导致轻微聚集[52]—阳离子多糖:壳聚糖阴离子多糖:阿拉伯胶当壳聚糖与阿拉伯胶质量浓度分别为2.5、1.5 mg/mL时,纳米乳液在酸性条件下(尤其是pH值<6.0时)稳定性良好,平均粒径小且分布均匀,zeta电位较高;在pH值=6.0条件下贮藏28 d,多分散性指数均小于0.15,无沉淀产生,粒径分布均匀且zeta电位先升后稳,贮藏稳定性佳;碱性条件(pH值>6.0)下易发生絮凝聚集和沉淀[32]油菜籽油体中性多糖:魔芋葡甘聚糖在pH 2.0和pH 4.0时油滴聚集,粒径增大,pH 6.0、8.0、10.0粒径较酸性条件有所减小,稳定性相对改善,酸性条件对魔芋葡甘聚糖稳定的乳液影响较大[41]
注：—表示原文献中未提及。
3.1 多糖浓度对其稳定油体的影响
多糖的浓度会直接影响稳定效果,即存在最适浓度范围。当多糖浓度未达到稳定所需浓度,无法形成完整的界面膜或足够的水相黏度[44],低浓度下的“桥联絮凝”即为典型的界面吸附不足导致的稳定性失效。阴离子多糖制备的多层乳液稳定性研究中,浓度较低的多糖不足以完全饱和油体液滴表面,一个多糖分子将被一个或多个油体液滴共享,产生桥联絮凝[45],使油滴通过多糖分子相互牵引,加速聚结与沉降。中性多糖低分子质量时会在油体表面形成较薄的保护层,空间位阻较弱。而高浓度下阴离子多糖分子间的氢键和疏水相互作用显著增强,大量分子链相互交联形成连续的凝胶网络,反而阻碍多糖在界面的均匀吸附[46]。中性多糖会因体系黏稠度过高破坏分散相和连续相的密度平衡,引发油滴沉降或下沉[47]。研究黄原胶浓度对花生油体基乳液凝胶网络的影响,当黄原胶质量分数为0.8%～1.6%时,其油持力达到(97.56±0.63)%的稳定值,在添加1.6%黄原胶时乳液凝胶强度达到最大,黄原胶分子链间的缠结与交联程度处于最优状态,形成的凝胶网络具有较高的机械强度和弹性模量,能够有效抵抗外部应力对油体分散体系的破坏。然而随质量分数增加,乳液凝胶的稳定性指标呈下降趋势,过量的黄原胶分子在油体界面形成渗透压梯度,反而促进油体的局部絮凝与聚结[10]。
3.2 热处理调控对多糖稳定油体的影响
热处理对体系稳定性的影响,本质上是通过调控分子动能与相互作用力的平衡关系,引发界面行为与网络结构的动态变化,这种影响往往呈现出温度依赖性的双向效应。适度加热可促进阴离子多糖分子链舒展,增强与油体蛋白正电蛋白的结合位点,增强分子链的流动性,使界面层更加均匀[48]。阳离子多糖的氨基或季铵基团在加热时不易失活,与油体的静电作用受温度影响较小。中性多糖在中低温度下分子链舒展,空间位阻增大,体系黏度上升,抑制油体体系聚集,从而提高稳定性。在角叉菜胶与山茶花皂苷稳定葵花籽油体的体系中,适度升温时角叉菜胶螺旋解开形成的游离分子与山茶花皂苷缠绕,增强界面膜,防止油滴破裂[49]。然而,温度过高则会产生破坏作用。油体表面的油质蛋白本质上是一种热敏感性生物大分子,其三维结构依赖于氢键等弱相互作用维持。剧烈加热会破坏阴离子多糖分子链的电荷分布,削弱静电斥力,增加油体颗粒碰撞的概率[50]。阳离子多糖在高温下分子链聚集,同时加速多糖分子在水相中的布朗运动,使其难以维持在油体表面的吸附强度,部分分子甚至会从界面完全解析,导致油体表面重新暴露在水相中[51]。中性多糖在高温下分子链中糖苷键断裂导致分子质量下降,空间位阻和黏度减弱,油体易因碰撞发生絮凝,最终使多糖对油体的稳定能力显著下降。
3.3 pH值对多糖稳定油体的影响
pH值是影响多糖稳定油体的关键因素之一,本质上是通过改变分子表面的电荷状态与空间构象进而影响整个体系的动态平衡。不同电荷属性的多糖因电荷来源及与油体的作用机制不同,其稳定的油体体系在pH波动下的表现存在显著差异。在酸性条件下,阴离子多糖的羧基易质子化,电荷密度降低,与油体表面正电荷的静电吸引减弱,导致油体聚集[52]。阳离子多糖氨基充分质子化,电荷密度高,与油体表面负电荷基团的静电结合能力强,体系展现出良好稳定性优势。中性多糖在低pH值下易发生变性聚集,导致油体颗粒碰撞概率增加[53]。在中性至弱碱性条件下,大部分的多糖与油体结合体系稳定性最佳[54]。而碱性条件下,过高的pH会破坏油体表面的磷脂膜和蛋白结构,导致油体内部油脂释放,同时阴离子多糖分子链过度伸展,会因黏度骤增引发体系沉降[55]。中性多糖水溶性下降,在体系受到剪切力或温度波动时,通过外源修饰形成的多糖包覆层易发生破裂或脱落,暴露的油滴表面会迅速与周围油滴结合,形成肉眼可见的聚集体,最终导致体系分层失稳。此外,pH还会改变多糖的电离程度,影响其电荷密度和构象[56],进而改变与油体的结合能力及形成涂层的稳定性。
4 不同电荷属性多糖稳定油体体系的食品应用
不同电荷属性多糖通过静电相互作用、空间位阻或氢键与油体特异性结合构成稳定的复合体系,在食品工业应用中展现出独特优势。不仅发挥了多糖稳定油体在质构调控、活性保护和加工适配性上的优势,拓展了油体作为天然乳化剂和功能载体的潜力,更推动了食品工业向健康化、功能化、个性化方向发展,为开发清洁标签、营养均衡的新型食品提供了重要技术支撑。
4.1 脂肪替代品
脂肪替代品通过部分或完全替代食品中的脂肪含量来减少卡路里摄入量,同时仍提供类似的脂肪特性[62]。阴离子多糖凭借羧基、硫酸基等基团与油体表面带正电的蛋白发生静电吸引,或通过过量负电荷产生斥力维持体系分散性,既能减少油脂用量,又能通过增稠性模拟天然脂肪的滑腻口感,同时提升低脂产品的储存稳定性。添加0.5%阴离子桃胶多糖的脱脂牛奶在流变学特性、摩擦学指数上与全脂牛奶无显著差异[63]。阳离子多糖与油体表面负电进行强静电结合,形成紧密复合结构,可抵抗烘焙等高温加工条件,解决低脂产品加工中易聚集的问题。中性多糖则通过空间位阻和氢键在油体表面形成保护层,同时与水相作用调节体系黏度,在不影响pH的前提下模拟脂肪的质构。使用葡聚糖和瓜尔豆胶来模仿脂肪特性部分代替烘焙饼干中的脂肪,成品风味、酥脆性、咀嚼性与一般印象相当,脂肪含量降低,得到消费者可接受的低脂烘焙产品[64]。多糖稳定油体后的脂肪替代品现已用于人造黄油、沙拉酱、奶油和酱汁等产品中,在不牺牲脂肪味道和风味的前提下创造出产品仍然存在重大挑战[65]。
4.2 活性成分递送系统
不同电荷属性多糖通过与油体的特异性相互作用,构建的稳定体系在食品活性成分递送中展现出针对性的优势。活性成分尤其是脂溶性活性成分的有效递送高度依赖油体的稳定性,而不同电荷属性多糖通过调控油体稳定性为活性成分提供保护。阴离子多糖凭借静电排斥稳定油体及自身在酸性环境的电荷稳定性,可形成保护屏障,有效抵御胃环境的破坏,提升脂溶性活性物质在肠道的释放效率。探究阴离子多糖构建多层油体乳液的消化性研究中,其包埋后的油体乳液的初始消化速率与最终消化度均高于不含多糖的油体乳液[45]。阳离子多糖通过与带负电的油体及肠道黏膜细胞的双重静电吸引,增强载体的黏附性,延长益生菌、植物多酚等活性成分在肠道的滞留时间,如壳聚糖包覆后的油凝胶中游离脂肪酸释放速率低于未包覆油凝胶,同时降低了油凝胶的水解速率和程度[66]。中性多糖则通过空间位阻和增稠效应稳定油体,适用于对电荷环境敏感的活性成分的递送,避免因电荷干扰导致的活性损失,减少活性成分的疏水聚集,提高其水溶性与分散性,同时实现缓释效果[67]。包埋已成为保护生物活性成分免受环境压力和化学降解的有效方法,最终提高稳定性、靶向递送和生物利用度。
4.3 植物基饮料
植物基饮料是以植物种子、果实、坚果等为原料,经加工制成的替代乳制品的液态饮品[68](如杏仁奶、燕麦奶、豆奶等),因其低脂、低糖、富含植物蛋白等特点,成为健康饮食趋势的核心品类。油体是植物基饮料中脂溶性营养(如不饱和脂肪酸、维生素E、植物甾醇)的天然载体,但天然油体在加工和储存中易因植物蛋白聚集、油脂上浮、氧化等问题影响产品稳定性和感官品质[69]。不同电荷属性的多糖通过特异性稳定机制修饰油体,为植物基饮料的品质优化、功能强化和货架期延长提供了解决方案。阴离子多糖稳定后的油体在饮料中形成连续的、弱的三维凝胶网络,将油体、蛋白和纤维颗粒全部联结在网络中,从根本上防止上浮和沉降。这种网络通常是触变性的,即静置时稳定,倾倒或饮用时在剪切力下变稀,提供顺滑口感[70]。阴离子多糖低甲氧基果胶与大豆油体富集物协同作用应用于新型豆乳饮料中,减少饮料分层或沉淀现象,维持体系稳定性,无需额外添加乳化剂[3]。阳离子多糖通过静电吸附和膜保护作用稳定油体,适用于功能性及保鲜型植物饮料。以壳聚糖为例,壳聚糖通过静电吸附和膜保护作用稳定油体,其成膜性可抵抗加工过程中的高温和氧化,适用于添加功能性油脂的植物饮料,同时兼具抗菌性,可延长低温植物饮料的保质期。中性多糖不带电荷,主要通过空间位阻效应和增稠作用稳定油体,适用于对电荷敏感的植物基饮料。利用中性多糖可得天然胶和阴离子多糖结冷胶改善充气型植物蛋白饮料,可提高充气型植物蛋白饮料悬浮性、品质以及维持货架期稳定性[71]。不同电荷属性多糖通过电荷调控可适用于大豆、坚果、谷物等不同植物原料的油体特性及体系环境,有望推动植物基饮料向高稳定、高功能方向发展。
除脂肪替代品、活性成分递送系统、植物基饮料外,不同电荷属性多糖稳定的油体凭借其优异的稳定性、功能性及天然特性,在烘焙食品、搅打奶油及酱料等多个食品工业领域展现出广阔的应用前景,其具体应用场景及对食品体系的影响在表2中得到呈现。
表2 不同电荷特性多糖稳定油体体系在食品中的其他应用
Table 2 Other applications of oil body systems stabilized by polysaccharides with different charge characteristics in food
多糖种类油体种类应用场景对食品体系的影响参考文献阴离子多糖:阿拉伯胶葵花籽油体植物基蛋黄酱热稳定性显著优于市售蛋黄酱,加热后无明显油相析出;感官评价中形态和滋味评分与市售相当,色泽因缺少蛋黄色素略低[72]阴离子多糖:黄原胶椰子油体搅打奶油常温贮藏7 d无分层,裱花形态可维持6 h,油腻感低于市售奶油,具有独特椰香风味[73]阴离子多糖:阿拉伯胶葵花籽油体蛋黄酱口感细腻,无明显油腻感,整体接受度接近蛋黄酱对照组,且比蛋黄酱具有更高的热稳定性[74]中性多糖:可得然胶花生油体植脂奶油提升裱花性能,裱花性能介于市售植脂奶油和动物奶油之间,不易坍缩[16]阴离子多糖黄原胶与中性多糖瓜尔豆胶棕榈油体冰淇淋2种多糖协同提升体系综合性能,随其比例增加,提高混合料的黏度和冰淇淋的膨胀率;防止或抑制冰晶的生长,提高抗融化性和保藏稳定;改善冰淇淋的形体和组织结构[75]
5 结论
不同电荷属性多糖稳定油体的研究已取得阶段性成果,中性多糖凭借空间位阻、阴离子多糖主要依靠静电排斥与空间位阻协同、阳离子多糖则通过静电吸引与界面膜强化等机制提高油体的稳定性,在食品工业展现出良好应用前景,如油体替代部分脂肪、增强活性物质靶向递送等。此外,稳定油体后的效果会受到多糖浓度、温度、pH值等多种因素的综合影响。合理调控这些因素,能够进一步优化不同电荷属性多糖在不同体系中的稳定性能,充分发挥其应用潜力。未来需聚焦电荷属性精准调控与匹配、复合多糖协同效应挖掘、复杂环境稳定性突破及产业化工艺降本增效等方向,有望在更广泛的领域发挥核心稳定作用,在低脂食品、植物基替代品等创新产品的开发方面实现产业化应用。
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