Introduction
椰子球蛋白（CG）作为一种新型植物蛋白，因其低致敏性和沿海资源特性备受关注。然而，CG的乳化稳定性较差，限制了其在食品及其他工业中的应用。预热（包括常规加热90°C和亚临界水处理120°C）是一种经济便捷的物理改性方法，可显著改善CG的乳化性能，但其长期乳液稳定性仍不足。添加多糖是提高植物蛋白乳液稳定性的有效策略。黄原胶（XG）凭借其优异的稳定性、增稠性和安全性，广泛应用于食品工业。XG是一种阴离子杂多糖，其剪切稀化特性和假塑性可抑制油滴的布朗运动，维持乳液静态稳定性。然而，XG对CG界面行为及长期乳液稳定性的影响尚未明确。
油包水（O/W）乳液可有效负载脂溶性生物活性成分（如姜黄素），提高其稳定性和生物可及性。姜黄素（Cur）因抗氧化、抗炎、抗癌等活性备受关注，但其水溶性差、稳定性低，限制了其在功能食品中的应用。近年来，蛋白稳定乳液被广泛用于Cur封装。本研究旨在探究两种热改性CG（90°C和120°C处理20分钟）与XG复合乳液的界面特性、长期稳定性及其对Cur的保护效果，并通过体外模拟消化评估其释放动力学与生物可及性。
Main body
3.1 界面吸附
3.1.1 动态界面张力（γ）
如图 1a 所示，所有样品的 γ 随吸附时间延长逐渐降低。XG 的添加使 CG-XG 的 γ 升高，表明 XG 抑制了 CG 的界面吸附。XG 作为非吸附性多糖 ，虽难以吸附于油水界面，但会包裹液滴表面，干扰 CG 的界面吸附。与纯 CG 趋势一致，90℃-CG-0.2XG > 120℃-CG-0.2XG > unheated-CG-0.2XG 的 γ 值表明，CG-XG 的界面吸附仍以蛋白为主导。
3.1.2 吸附动力学
图 1b 和 c 显示了 CG-XG 在油水界面的扩散（K_diff）、渗透（K_p）和重排（K_r）速率。表 1 数据表明，XG 显著提高了 unheated-CG 和 90℃-CG 的 K_diff（P<0.05），但对 120℃-CG 无显著影响（P>0.05）。所有样品的 K_p 均远低于 K_r，表明界面层形成主要由结构重排主导。对于 unheated-CG-XG 和 90℃-CG-XG，0.1% XG 显著提高 K_r，但 0.2% XG 导致 K_r 下降，这是由于高浓度 XG 增加了交联度，阻碍了蛋白界面重排。120℃-CG-XG 的 K_r 随 XG 增加而降低，表明 XG 更易与 120℃-CG 缠结，抑制界面重排。
图1.(a)CG-XG的动态界面张力(γ)。(b)CG-XG在油水界面上依赖于t 1/2的π，Kdiff代表扩散速率。(c)CG-XG、Kp和Kr在油水界面上的分子渗透和重排步骤曲线分别代表渗透和重排的一级速率常数
3.2 线性表面扩张流变学
界面粘弹性受乳化剂在油水界面的相互作用和吸附影响。图 2a 显示，所有样品的粘弹性模量（E）随界面压（π）增加而增大，表明蛋白逐渐吸附形成粘弹性膜。E-π 曲线斜率 > 1.0，表明成膜组分间存在强相互作用。对于 unheated-CG，XG 的存在显著降低斜率，说明 XG 干扰了蛋白分子间相互作用；对于 heated-CG，XG 在一定程度上增强了 90℃-CG 的相互作用，但降低了 120℃-CG 的相互作用。
弹性模量（E_d）随吸附时间延长逐渐增加（图 2b），这是分子间相互作用和界面吸附共同作用的结果。XG 虽降低了 unheated-CG 的分子间相互作用，但促进了 E_d 的增加，这可能是由于混合体系的非平衡状态导致吸附动力学主导了 E_d 的变化。heated-CG-XG 的弹性特性趋势与吸附动力学结果一致：90℃-CG 的 E_d 随 XG 增加有所提高，而 120℃-CG 的 E_d 显著下降，这归因于 120℃-CG 的聚集体状态、表面疏水性（H₀）和 Zeta 电位。
图2.(a)界面膨胀模量(E)作为界面压力(π)的函数。(b)油水界面样品的时间依赖性膨胀弹性（Ed）。频率：0.1 Hz。压缩/膨胀周期的幅度：10 %。(c)由CG-XG稳定的油-水界面的复合表面膨胀模数作为频率的函数。频率：0.005-1Hz。变形幅度：10 %。(d)由CG-XG稳定的油-水界面的复杂表面膨胀模数作为振幅的函数。频率：0.1 Hz。变形幅度：5-30%。
3.3 非线性表面扩张流变学
3.3.1 频率与幅度扫描
频率和幅度扫描结果（图 2c-d）显示，0.1% XG 显著提高了 unheated-CG 的 E 值，但 0.2% XG 导致 E 值下降，尤其是在大形变下，这与 unheated-CG-0.2XG 的低 K_r 值相关（表 1）。类似地，XG 在一定程度上提高了 90℃-CG 的 E 值，但显著降低了 120℃-CG 的 E 值。90℃-CG 的刚性结构作为 Pickering 乳化剂 ，与 XG 交联形成软颗粒，增强界面粘弹性；而 120℃-CG 的柔性结构易被 XG 包裹，干扰界面重排和分子间相互作用，降低粘弹性。
3.3.2 Lissajous 图
Lissajous 图（图 3a-c）和 S 因子（图 3d-e）显示，unheated-CG-XG 在拉伸和压缩时均表现出应变软化（S<0），但 0.1% XG 增强了蛋白间相互作用，而 0.2% XG 因低 K_r 值导致界面层易被破坏。90℃-CG-XG 在拉伸时应变软化（S<0），压缩时应变硬化（S>0），0.1% XG 改善了界面粘弹性，但 0.2% XG 因 K_r 下降导致粘弹性降低。120℃-CG-XG 在拉伸时应变软化增强（S 更小），压缩时应变硬化（S>0），这是由于 XG 包裹增加了空间位阻，阻碍了压缩变形。
图3.(a-c) 通过振幅扫描（5–30%）获得的由CG-XG稳定的油水界面的李萨如图(d) 和 (e) 在振幅扫描（5–30%）过程中确定的拉伸和压缩条件下的S因子
3.4 CG-XG 乳液稳定性
3.4.1 Zeta 电位
Zeta 电位绝对值越高，乳液稳定性越好。图 4a 显示，纯 CG 乳液的 Zeta 电位绝对值较低，添加 0.1% XG 显著提高其绝对值，但 0.2% XG 对 heated-CG 无显著影响，表明 Zeta 电位已达饱和。
3.4.2 粘度
XG 显著提高了乳液粘度（图 4b），且 120℃-CG-0.2XG 乳液的初始粘度最高，表明 XG 与 120℃-CG 的交联效果最佳，有利于乳液稳定。
3.4.3 乳液形态
热改性显著减小了液滴尺寸 ，添加 XG 对液滴尺寸影响较小，但增加了油滴密度（图 4c）。120℃-CG-0.2XG 乳液的三维网络结构更致密，与高粘度密切相关。
3.4.4 长期稳定性
LUMiSizer 分析显示，120℃-CG-0.2XG 乳液的透射面积最小（图 4d），表明稳定性最优。乳析指数（CI）结果（图 4e）进一步证实，120℃-CG-0.2XG 乳液在 28 天内无分层（CI=0%），其透明水相表明 XG 更完全地包裹了 120℃-CG，提供了更大的空间位阻。
图4.由 CG-XG 稳定的乳液的 Zeta 电位 (a)、粘度曲线 (b)、形态学 (c)、透射图谱 (d) 及乳析指数百分比 (CI%) 变化 (e)。结果为三次重复实验的平均值。不同字母表示显著差异 (p < 0.05)。图 (e) 显示了 CG-XG 稳定乳液在 28 天后的照片。编号 1-9 分别代表：未加热 CG、90℃处理 CG、120℃处理 CG、未加热 CG-0.1XG、90℃处理 CG-0.1XG、120℃处理 CG-0.1XG、未加热 CG-0.2XG、90℃处理 CG-0.2XG、120℃处理 CG-0.2XG。
3.5 姜黄素包埋效果
3.5.1 包埋率与储存稳定性
120℃-CG-0.2XG 乳液的包埋率（82.23%）显著高于 90℃-CG-0.2XG（78.62%）和 MCT 油组（图 5a）。高温储存（50℃）15 天后，120℃-CG-0.2XG 乳液的 Cur 保留率和 DPPH 清除率最高（图 5b-c），表明其对 Cur 的保护效果最佳。
图5.(a)姜黄素在不同传递体系中的封装效率，显示了不同输送系统的图像在室温下7天的图像。数字1、2和3代表由MCT油、90◦C-CG-0.2XG和120◦C-CG-0.2XG制备的输送系统。(b)和(c)姜黄素保留和DPPH抑制不同的传递系统。不同的字母表示差异显著（p < 0.05）。
3.6 姜黄素消化行为
3.6.1 游离脂肪酸释放率
在小肠消化阶段，120℃-CG-0.2XG 乳液的 FFA 释放率初期较低，但后期超过 90℃-CG-0.2XG（图 6a）。这是由于其高粘度和三维网络结构阻碍了脂肪酶与油滴的相互作用，表现出延迟消化特性。
3.6.2 生物利用度
120℃-CG-0.2XG 乳液的 Cur 稳定性（36.23%）和生物利用度（36.23%）显著高于 90℃-CG-0.2XG 和 MCT 油组（图 6b-c）。更致密的网络结构和更高的粘度延长了自由基扩散路径，同时 XG 与 120℃-CG 的交联提供了更强的空间位阻，并抑制促氧化剂的进入，有效保护 Cur 免受降解。
图6.体外消化模型：不同传递体系中游离脂肪酸（FFAs）释放的(a)、稳定性和生物可及性b和c）。不同的字母表示差异显著（p < 0.05）
Conclusion
XG通过不同机制改善两种热改性CG乳液的长期稳定性：对90°C-CG，XG作为软颗粒稳定剂增强界面黏弹性；对120°C-CG，XG通过高粘度和致密凝胶网络抑制相分离。120°C-CG-0.2XG体系在Cur封装、稳定性及生物可及性方面表现最优，而90°C-CG因Pickering乳化机制更适合低热量食品设计。本研究为热改性CG在功能性食品递送系统中的应用提供了理论支持。
作者简介
潘创，中国水产科学研究院南海水产研究所，副研究员，留日博士（日本国政府奖学金获得者），硕士生导师，国家藻类产业技术体系红藻加工岗位科学家秘书、广东省现代农业产业技术体系虾蟹食品加工与流通岗位专家。主要从事水产品精深加工、保质储运及相关标准制/修订等方面的工作。主持农业农村部“科技助力经济2020”重点专项（课题）、国家重点研发计划（子课题）、广东省自然科学基金、广东省现代农业产业技术体系（岗位专家）等科研项目10余项。先后以第一或通讯作者在Food Hydrocolloids、Food Chemistry、Food Chemistry-X、Food Bioscience、中国食品学报等国内外学术期刊发表论文30余篇。在广东省市场监督管理局指导下编制了《广东省海洋牧场标准体系规划（2025-2035）》。在深圳市渔业发展研究中心指导下，编制了《深圳市水产品品牌建设研究报告》、《深圳市水产品品牌建设实施方案》、《深圳市水产品品牌建设管理办法》等文件。参编专著2部，授权发明专利5项，参与编制国家标准7项，广东省地方标准4项。是广东省自然科学基金、广东省标准化领域（农产品初加工活动）、广东省市场监督管理局财政资金项目、广东省名牌产品等评审专家。
原文链接：https://doi: 10.1016/j.ijbiomac.2025.140653.