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编辑：陈敏/主编：张大川/学术顾问：寇兴然
重要进展：基于蛋白质的脂肪替代策略：蛋白质凝胶类型、结构和食品应用
期刊：FoodResearchInternational(IF：6.)
●诸多研究表明，反式脂肪和饱和脂肪对消费者的健康具有不利影响，摄入过多会增加罹患心脑血管疾病和肥胖相关疾病的风险。目前，研究人员致力于寻找健康的替代品取代反式脂肪，同时不影响食品的感官和质地特性。蛋白质作为两亲性分子可形成高内相乳液、Pickering乳液等类似脂肪的结构，在替代脂肪方面具有巨大潜力。本综述总结概括了蛋白质作为模块来构建不同体系的多种策略，以及未来替代脂肪所面临的挑战和应用前景。
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成果介绍
研究现状：
1.蛋白质的天然结构
蛋白质的两亲特性使其成为食品配方中的多功能结构成分，起到表面活性剂的作用，其在油-水和空气-水界面都具有界面活性(例如扩散、吸附和重组等)。这使得蛋白质具有多种特性，例如凝胶特性，乳化特性，起泡性，成膜性等。这种结构-功能关系在蛋白质工程中起着关键作用。研究表明，蛋白质变性可形成聚集体或凝胶。由于其可变形性、表面活性、可逆溶胀行为以及对pH值和温度的响应性，这种结构被认为是一种有价值的胶体结构。基于蛋白质的微粒已被用于形成高内相Pickering乳液，使用WPI微凝胶生产的乳液被证明比其天然形式的WPI具有更好的动力学稳定性。除此之外，微凝胶的存在显著改善了乳液的粘弹性。蛋白质和多糖可以通过共价或非共价键形成复合物，包括氢键和静电相互作用。聚电解质复合物(PEC)通过在溶液中混合带相反电荷的聚电解质形成的，可不使用化学交联剂。图1显示了pH对蛋白质和阴离子多糖的静电复合物形成的影响。
图1.酸性滴定过程中蛋白质-阴离子多糖复合物的浊度变化
2.基于蛋白质的脂肪替代策略
模仿固体脂肪的复杂结构并非易事，除油凝胶外，乳液(乳液，HIPEs和HIPEs)和bigels也是替代脂肪的潜在候选者。
(1)油凝胶
油凝胶的三维网络取决于凝胶剂的超分子组织，其可将液体油(含油量≥95%)捕获并形成非流动状态。其制备方法有直接法(将凝胶剂分散在液体油中，并在凝胶剂的熔化温度以上加热形成)和间接法。间接法包括:(1)聚合物水凝胶作为初始框架，干燥后利用其多孔结构捕获油相，获得质地更柔软且含水量95%的凝胶结构。最近报道了不同植物性豆类蛋白(豌豆和蚕豆蛋白)与黄原胶结合获得冻干泡沫可形成具有起酥油功能的菜籽油凝胶。(2)O/W乳液作为油凝胶的前体系统，具有乳化特性的多糖(羧甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素)可用于优化乳液的形成和特性。蛋白质和多糖之间的不同相互作用(静电作用力，美拉德反应等)都可以促进二者之间形成稳定的乳液结构。随后，乳液经过冷冻干燥或烘箱干燥形成稳定的结构，即使在储存数月后仍能保持其形状和油稳定性。(3)近来研究人员开发了油凝胶与水凝胶直接混合形成的双凝胶体系，在bigels的配方中，蛋白质作为水凝胶的结构剂。Bigels同时拥有水相和油相的优点，它们可以同时载运和递送亲水性和亲油性活性剂。最近，通过应用热乳化，将单硬脂酸甘油酯油凝胶与明胶水凝胶结合，分别添加卵磷脂和甘油作为表面活性剂和助表面活性剂，形成bigel体系。bigels配方将蛋白质作为水凝胶和油凝胶的结构剂，同时可调节体系中的含油量，在食品配方中作为脂肪替代品具有重要的应用前景。
图2.用山嵛醇和山嵛酸生产的油凝胶随温度变化示意图
图3.泡沫油凝胶生产过程(A)生物聚合物水溶液，(B)泡沫，(C)冷冻凝胶，(D)吸油，(E)油凝胶
图4.WPI水凝胶(H)与大豆卵磷脂和硬脂酸油凝胶乳液(OE)在不同H:OE比例下生产的Bigel
(2)乳液
水包油高内相乳液(HIPE)和乳液成为开发具有独特结构的反式和饱和脂肪的替代品。高内相乳液(HIPE)和高内相Pickering乳液(HIPPE)具有出色的流变特性(高粘度)，因此具有高动力学稳定性。目前，大量基于蛋白质的结构已被应用于生产HIPEs或HIPPEs。乳液凝胶(EGs)是一类具有凝胶结构和固体机械性能的乳液，它们已被广泛用于替代食品中的固体脂肪。乳液凝胶由充当乳化剂和胶凝剂的蛋白质形成。未来对于油相的选择和乳液结构的机械性能应进行系统研究，可以更好地了解这些体系在掺入食品基质后的变化。
图5.乳液凝胶的生产
3.应用及前景
食品中的脂肪会影响产品的质地(硬度)和感官特性(融化效果、破乳和风味释放)。结构化油相可应用于多种食品，例如烘焙食品、香肠和冰淇淋，可作为减少并消除加工食品中反式脂肪和饱和脂肪的潜在解决方案。目前，利用蜂蜡和乳清蛋白制备的鱼油凝胶，提高了鱼油的氧化稳定性，并在热处理和UVC辐射下具有良好的保护作用。玉米醇溶蛋白用于稳定富含β-胡萝卜素的甘油包油(O/G)乳化剂，玉米醇溶蛋白和β-胡萝卜素之间的疏水作用导致凝胶状网络逐渐加强，基于该乳化剂制成的蛋糕显示出与对照蛋糕相似的质地和感官属性。
构建具有与固体脂质相似但无饱和脂肪和反式脂肪的食用油对人类健康和亲脂性生物活性成分的递送具有重要意义，其中，基于蛋白质的解决方案备受
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