《Current Research in Food Science》：Oil foam based on dairy proteins particles and surfactant
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为解决传统饱和脂肪的健康风险及低脂食品口感损失问题，研究人员利用乳清蛋白与酪蛋白颗粒作为稳定剂，在表面活性剂协助下构建了稳定的油性泡沫（Oil foam）。研究表明，不含乳脂和乳糖的酪蛋白粉末可形成长期稳定的泡沫结构，为开发营养增强型、清洁标签的固态脂肪替代品提供了新策略。
脂肪是食品中不可或缺的成分，它赋予产品丰富的口感、细腻的质地和稳定的结构。然而，传统的固体脂肪通常富含饱和脂肪酸，过量摄入会增加心血管疾病等健康风险。为了满足消费者对健康饮食日益增长的需求，食品工业正致力于寻找解决方案，例如用不饱和脂肪替代饱和脂肪，或者直接降低产品中的总脂肪含量。但这带来了新的挑战：简单地降低或替换脂肪，往往会牺牲食品应有的固体特性和美妙口感。近年来，一种名为油性泡沫（Oil foam）或油泡沫（oleofoam）的创新技术应运而生，它通过将空气打入食用油中，形成类似泡沫的结构，从而在降低整体脂肪含量的同时，赋予油脂类产品固体般的质感和新颖的感官体验。然而，与水性泡沫的成熟技术不同，油性泡沫的制备和长期稳定是一大难题。常用的烃类表面活性剂在油-空气界面上吸附效率低下，而基于脂肪晶体的稳定方法通常需要加热冷却步骤，且对成分有特定要求。因此，探索新的、食品级的、清洁标签的油性泡沫稳定策略，对于开发下一代健康食品具有重要意义。正是在此背景下，一项发表于《Current Research in Food Science》的研究，深入探究了乳制品蛋白颗粒在稳定油性泡沫方面的潜力。
该研究采用了多种关键技术方法来系统评估乳蛋白粉末对油性泡沫的影响。首先，研究人员以山毛榉油、芝麻油和亚麻籽油为基料油，使用食品级表面活性剂山梨糖醇酐单油酸酯（Sorbitan monooleate）作为基础起泡剂，并引入了六种不同成分的乳蛋白粉末（包括乳清蛋白分离物、胶束酪蛋白分离物及不同比例含乳脂、乳糖的混合蛋白粉）作为辅助稳定剂。泡沫的制备通过特定的搅拌和搅打程序完成。在表征方面，研究通过图像分析定量评估了泡沫高度和排油率随时间的变化，利用动态泡沫分析仪和光学显微镜追踪了气泡平均面积和尺寸的演变。同时，对乳蛋白粉末本身进行了全面表征，包括扫描电子显微镜观察形貌、静态光散射测定油中粒径、氦气比重法测定粉末表观密度和包埋空气量，并测试了粉末在油面的漂浮性。此外，还测量了含粉末油相的粘度、水含量（卡尔·费休滴定法）以及表面张力，以建立粉末物性与泡沫稳定性之间的关联。所有实验均设置重复并进行统计学分析。
3.1. 蛋白质类型对油性泡沫产生和稳定性的影响
研究人员首先尝试仅用乳蛋白粉末分散在葵花籽油中来产生泡沫，但无论使用哪种蛋白粉，体系都主要是油相中的固体颗粒分散体，几乎没有气泡形成。这表明蛋白质本身不能在油-空气界面吸附，无法稳定气泡。因此，研究转而使用10 wt.%的山梨糖醇酐单油酸酯作为模型亲脂性表面活性剂来稳定气泡，进而研究添加乳蛋白粉末的影响。在仅使用表面活性剂时，泡沫在形成后迅速排油，并在五天内完全消失。添加乳蛋白粉末后，所有样品均能形成泡沫，但初始泡沫高度随粉末浓度增加而降低，这归因于体系粘度增加阻碍了空气夹带。在室温储存过程中，泡沫稳定性出现显著差异。由乳清蛋白和酪蛋白稳定的泡沫表现出良好的长期稳定性，在添加30 wt.%粉末时，两个月后仍有大量泡沫存在，且排油率较低。相比之下，含有高含量乳脂和乳糖的蛋白粉（CN/WP 26% fat + lac 和 CN/WP 42% fat + lac）稳定的泡沫均在24小时内完全崩溃。通过监测气泡平均面积发现，添加WP或CN粉末能显著减缓气泡的增长和聚并，有效维持了更小的气泡尺寸。
3.2. 乳糖和乳脂对泡沫稳定性的影响
为了厘清是乳糖还是乳脂导致了泡沫不稳定，研究进一步测试了两种几乎不含乳脂但乳糖含量不同的蛋白粉（CN/WP lac 和 CN/WP）。结果显示，不含乳脂但含乳糖的CN/WP lac粉末在较低浓度下形成的泡沫在两周后失稳，但在30 wt.%高浓度下可稳定至少两个月，不过会出现粉末沉降。而不含乳脂且乳糖含量极低的CN/WP粉末，在所有测试浓度下均能形成稳定至少两个月且无沉降的泡沫。这表明乳脂对泡沫稳定性有显著的负面影响，而乳糖虽然破坏性较弱，但也会在较低粉末浓度下促进失稳。气泡面积监测结果也证实，含乳糖的粉末体系气泡聚并更快。
3.3. 植物油性质的影响
研究还将体系扩展至芝麻油和亚麻籽油。仅用表面活性剂时，不同油品的泡沫性质和稳定性存在差异。但当添加30 wt.%的乳蛋白粉末后，不同油品中观察到的趋势与葵花籽油一致：含乳脂和乳糖的粉末导致泡沫快速崩溃，而WP和CN粉末则能在所有油品中提供长期稳定性，其中CN的表现始终优于WP。这表明乳蛋白粉末的稳定效果在不同油品中具有普适性。
3.4. 油性泡沫稳定性与蛋白质颗粒特性的关联
为深入理解不同蛋白粉末表现差异的原因，研究人员系统表征了各粉末的特性。结果表明，油相水含量和表面张力在不同粉末间无显著差异，不是影响稳定性的关键因素。扫描电镜形貌和油中粒径分布也无法清晰区分稳定与不稳定体系。关键差异在于粉末的物理密度和沉降行为。能形成稳定泡沫的粉末（WP, CN, CN/WP）具有较低的表观密度和较高的包埋空气量；而致不稳定的粉末（含乳脂/乳糖）则密度较高、包埋空气量低。漂浮性实验直观地显示，不稳定粉末在几分钟内即沉入油中，而稳定粉末（尤其是CN和CN/WP）能长时间漂浮在油-空气界面。WP粉末则在3天后开始沉降，这与其泡沫稳定性随时间缓慢下降的现象相符。计算得到的邦德数（Bond Number）均小于1，理论上所有粉末都应漂浮，但不稳定粉末的快速沉降可能源于其易于形成集体运动的团聚体，或因喷雾干燥过程中脂肪向表面迁移增加了颗粒的亲油性，从而促进沉降。
该研究的结论明确指出，首次提出了一种利用乳蛋白颗粒作为额外体相稳定剂，来简单有效地提高表面活性剂基油性泡沫稳定性的策略。泡沫的长期稳定性主要与蛋白质粉末的沉降趋势相关：在油相中快速沉降会导致泡沫失稳。沉降行为的差异与粉末组成密切相关，高乳脂和乳糖含量会导致粉末密度高、包埋空气少，并可能引发颗粒团聚，从而促进沉降。反之，不含乳脂和乳糖、富含酪蛋白和/或乳清蛋白的粉末能形成高度稳定的泡沫。这种稳定机制不同于经典的皮克林泡沫，而是与分散颗粒在连续油相中增强泡沫结构的能力有关，颗粒通过截留气泡、减少排油和抑制聚并来发挥作用。研究也指出，当前模型体系中表面活性剂浓度过高，未来需探索降低其用量或替换为更食品级的乳化剂。此外，蛋白颗粒在高温下无法稳定泡沫，表明需要互补的策略来实现油性泡沫的热稳定性。
这项工作的意义在于，它确立了乳蛋白粉末可作为油性泡沫的多功能、食品级颗粒稳定剂，为设计充气型、低乳脂且营养增强的产品提供了新途径。该方法符合清洁标签趋势，易于放大，并能适应多种食用油，为替代传统固体脂肪体系提供了一个充满前景的方案，有助于满足市场对健康、功能与营养兼具的食品配方的需求。
