论文标题：Impact of κ-Carrageenan on the Cold-Set Pea Protein Isolate Emulsion-Filled Gels: Mechanical Property, Microstructure, and In Vitro Digestive Behavior

论文链接： https://www.mdpi.com/2304-8158/13/3/483

期刊名：Foods

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/foods

研究背景

乳液填充凝胶（emulsion-filled gel）在食品工业中具有广泛应用潜力，如脂肪替代、质构调控及营养递送等。然而，其微观结构、机械特性与消化行为之间的关系尚不明确。江南大学陈星博士、程昊副教授团队在Foods期刊发表研究论文，系统探究了κ-卡拉胶（KC）浓度对豌豆蛋白（PPI）乳液凝胶的凝胶形成机制、微观结构、质构特性及消化行为的影响，为植物基食品的精准设计提供了理论依据。

研究主要内容

本研究采用冷诱导凝胶法（CaCl?诱导），构建了不同KC浓度（0~1.5%）的PPI乳液凝胶体系，通过共聚焦显微镜（CLSM）和扫描电镜（SEM）解析微观结构，结合流变学、持水性、质构分析及体外模拟消化（INFOGEST标准），阐明了KC对凝胶性能的调控机制。

研究过程与结果

1. 乳液与凝胶的制备

♦ PPI提取：采用碱溶酸沉法纯化商业豌豆蛋白粉，获得蛋白含量94.6%的PPI。

♦ 乳液构建：PPI聚集体（5%）与葵花籽油（10%）经高压均质制备O/W乳液，加入不同浓度KC（0~1.5%），55℃搅拌后冷诱导凝胶化。

2. 微观结构演变

♦ KC低浓度（0.25%~0.75%）：形成PPI/KC耦合凝胶网络，结构均一，减少蛋白和油滴聚集（图2A）。

♦ KC高浓度（≥1.0%）：形成连续均质的KC凝胶网络，包裹蛋白和油滴微区，结构更致密但异质性增加（SEM显示孔隙减少）。

3. 力学与功能特性

♦ 持水性（WHC）：KC提升凝胶持水能力，1.5% KC时WHC提高37%。

♦ 凝胶硬度：KC浓度增至1.5%时，凝胶硬度提升75倍，归因于KC网络增强。

♦ 分子作用力：疏水相互作用和氢键是维持凝胶结构的关键（FT-IR验证）。

4. 体外消化行为

♦ 脂质消化：0.25% KC促进脂质水解，但高浓度KC（≥1.0%）延缓脂质和蛋白消化，降低游离脂肪酸释放速率。

♦ 蛋白水解：KC浓度增加会延迟胃肠道条件下的脂质和蛋白质水解。

图文赏析

图1. 图形摘要

图2. 不同浓度κ-卡拉胶的豌豆蛋白乳液填充凝胶的共聚焦激光扫描显微镜图像。（A）红色代表油，绿色代表蛋白质。（B）红色代表κ-卡拉胶，绿色代表蛋白质。比例尺为20 μm。

研究亮点

1.结构-功能关系明确：揭示KC浓度对PPI乳液凝胶微观结构-质构-消化行为的调控规律。

2.性能可调性：通过KC浓度调控，可制备高硬度凝胶（脂肪替代）或易消化凝胶（营养递送）。

3.植物基应用潜力：为植物肉、低脂乳制品等提供理论支持，优化质构与营养释放特性。

研究总结

本研究制备豌豆蛋白 /κ- 卡拉胶复合乳液凝胶，明确 κ- 卡拉胶浓度与凝胶微观结构、质构和消化性能的关系。疏水相互作用和氢键主导凝胶结构形成，κ- 卡拉胶浓度可调控凝胶特性。低浓度 κ- 卡拉胶利于形成均匀凝胶网络、促进脂质消化；高浓度则增强凝胶硬度、延缓消化。研究结果为食品工业中通过调控 κ- 卡拉胶添加量优化豌豆蛋白乳液凝胶性能提供理论依据。

原文信息：

Li, X.; Chen, X.; Cheng, H. Impact of κ-Carrageenan on the Cold-Set Pea Protein Isolate Emulsion-Filled Gels: Mechanical Property, Microstructure, and In Vitro Digestive Behavior. Foods 2024, 13, 483. https://doi.org/10.3390/foods13030483