1. 研究目的与意义
小麦蛋白易形成强大的面筋蛋白网络，将面团发酵过程中膨胀的气体稳定在结构内部[1]。小麦蛋白表现出优异的界面活性和网络形成能力，使其具有作为新型植物蛋白资源制备理想型乳液凝胶的巨大潜力。然而小麦蛋白具有超高的疏水性，在溶液体系中易发生粘性聚集限制其在乳液凝胶体系中发挥自身结构特性[2,3]。关于改善疏水蛋白分散性的研究发现，通过带电多糖表面修饰蛋白共组装形成颗粒可增加净电荷数量，降低蛋白颗粒间的疏水作用力，防止发生聚集和沉淀[4,5]。因此，通过多糖表面修饰小麦蛋白颗粒，不仅具有更好的稳定性，同时可平衡颗粒表面的亲水性-疏水性，灵活操控颗粒在界面和水相的分布倾向，有助于颗粒发挥自身结构特性，通过界面与连续相行为调控乳液凝胶形成及流变学性质。
基于此，本文通过多糖修饰小麦蛋白颗粒表面，调控颗粒性质及其在界面和连续相中的行为表现，进一步结合乳液凝胶口腔感知分析，明确修饰颗粒的界面与连续相行为调控对乳液凝胶流变学性质的影响机制，为开发质构特性和口感属性兼得的食品乳液凝胶体系提供理论基础和新的技术解决方案。
2. 研究内容和预期目标
研究内容：
1、通过多糖和小麦蛋白作用制备新型的复合胶颗粒，进一步制备稳定的乳液凝胶。
2、通过改变颗粒浓度及含油量操纵复合胶颗粒稳定的乳液凝胶的结构和流变学行为。
3. 国内外研究现状
在食品的复杂体系中，食品组分的分子间作用力无处不在(如大分子-大分子、大分子-小分子、小分子-小分子)，形形色色(如静电作用、疏水作用、氢键、范德华力、π-π堆积等)。复杂的分子间作用力如同一把双刃剑，既可以给食品加工带来问题，也可以被驯化利用进而产生新的结构和功能。例如，蛋白质、色素、植物活性物质等，往往由于分子内强的疏水作用或π-π堆积的存在[6]，导致水溶性低，不利于加工制造和被人体高效利用。另一方面，这些作用力也可以巧妙地转嫁于不同分子间，促使食品组分形成大小、功能、形貌可控的复合纳微米胶体结构作为食品结构的构建单元模块，从而形成不同的食品结构。例如，蛋白可以自组装形成胶体颗粒，多糖可以自组装形成大的纤维或纳米晶体，甘油三酯可以自组装形成脂肪晶体等，并且食品组分间的相互作用可以操控这些构建单元模块的大小、功能、形貌。这些构建单元模块可以给凝胶的体相提供一个稳定的网络结构，给分散相提供所需的粘度，给泡沫的气-水或乳液的油-水界面提供稳定的网络结构。
小麦蛋白颗粒的表面润湿性(θo/w)是制备稳定的乳液的重要影响因素。通常来说，当θo/wlt;90时，小麦蛋白颗粒倾向于形成水包油乳液(oil-in-water emulsions);当θo/wgt;90时，小麦蛋白颗粒倾向于形成油包水乳液(water-in-oil emulsions)[7];而当小麦蛋白颗粒是高度疏水或高度亲水时，小麦蛋白颗粒倾向于分散在油相或水相中。在适当的条件下,小麦蛋白颗粒可以不可逆地吸附到油-水界面，从而提高乳液的长期稳定性。从油-水界面解吸一个小麦蛋白颗粒所需的自由能(E,free energy)与小麦蛋白颗粒的粒径(Υ)、三相接触角(θo/w)、及界面压(γ, interfacial tension)有密切的关系，可用公式表示为:△E = πΥ2γ(1-|cosθ|)2 [8]。当小麦蛋白颗粒的θo/w为90时，从油-水界面解吸一个小麦蛋白颗粒需要的自由能是最大的，因此这种乳液具有最强定性。
要将这些乳液应用到实际生产中，就需要很好地调控它们的各种物理特性，如稳定性、流变学行为等。然而，乳液的这些性质是可以通过改变小麦蛋白颗粒的疏水性来调控小麦蛋白颗粒的三相接触角得到实现。所以，有关调控颗粒稳定剂的疏水性的研究得到了很大的关注[9]。例如，通过吸附单链阳离子表面活性剂(single-chain cationic surfactant)如十二烷基三甲基溴化铵(dodecyltrimethylammonium bromide, DTAB)、十六烷基三甲基溴化铵(cetyltrimethylammonium bromide, CTAB)、双子表面活性剂Ⅱ-14-3 ( gemini surfactant Ⅱ-14-3)到颗粒表面来提高亲水性小麦蛋白颗粒的疏水性,最终达到提高乳液稳定性的效果[10]。用辛烯基琥珀酸酐（octenyl succinic anhydride,OSA）修饰小麦蛋白颗粒表面,后也可以明显增加颗粒疏水性，从而提高乳液的稳定性[11]。类似结果在其它颗粒中也有发现,如油酸修饰的硅胶颗粒(oleic acid-modified silica particle) [12]、甲基橙改性氢氧化物颗粒(methyl orange modified hydroxide particle) [13]、热处理大豆蛋白颗粒(heat- induced soy protein nanoparticle)[14]。 小麦蛋白颗粒的疏水性决定了在油-水界面和连续相中颗粒-颗粒之间的相互作用，并进一步影响小麦蛋白颗粒在界面及连续相中网络的生成。这不仅会影响乳液的稳定性，还可以调控乳液的流变学行为。乳液的流变学行为又可以进一步改变产品的外观、感官感知、及实际生产过程中的参数设置[15]。Chen等研究发现降低小麦蛋白颗粒(~330 nm)的疏水性可以显著提高乳液(颗粒浓度为0.1-0.3%，w/w；石蜡油为50%，v/v)的粘度(viscosity)、储存模量(storage modulus )及临界应力值(critical strain)[16]。虽然通过改变小麦蛋白颗粒疏水性来调控乳液性质是一个非常好的策略，但是相关的研究还是非常少被报道，尤其是生物源颗粒[17]。目前我们还不清楚颗粒-颗粒之间相互作用的强度对乳液中特定网络结构形成的影响。基于此，聚焦于研究颗粒-颗粒之间的相互作用对乳液流变学行为的影响。颗粒-颗粒之间的相互作用通过改变颗粒本身的疏水性及分散相(油)的极性得到调控[18]。
4. 计划与进度安排
2022.12.28-2022.1.4文献研究、总结
2022.1.4-2022.1.16 完成开题报告
2022.3.7-2022.4多糖修饰的小麦蛋白复合颗粒及其乳液凝胶的构建
5. 参考文献
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