通过复合多糖提高米糠油体微凝胶乳液的稳定性：微观结构、界面吸附动力学及体外消化稳定性

《Food Chemistry》：Enhancing the stability of rice bran oil body microgel emulsions through composite polysaccharides: microstructure, interfacial adsorption kinetics, and in vitro digestive stability

本研究通过微胶粒技术制备复合多糖（黄原胶与藻酸钠）包覆的米糠油体（RBOB）乳胶（OBME）及冻干 oleogels（RBOG），优化多糖浓度为1.5%时OBME界面稳定性最佳，油滴粒径降至342 nm，抗消化能力提升（FFA释放率17.789%）。RBOG因三维多糖网络形成，显著增强热稳定性和抗脂泄漏性能，为功能性脂质载体开发提供理论依据。

　　

王晓芳|徐学倩|高飞|王彤|高珊|王维宁|余殿宇

中国哈尔滨市东北农业大学食品科学学院，邮编150030

摘要

本研究旨在提高米糠油体（RBOB）的界面稳定性和结构完整性。通过使用不同浓度的黄原胶（Xan）和海藻酸钠（SA）复合多糖进行微凝胶化处理，制备了OB微凝胶乳液（OBME）和油凝胶（RBOG）。结果表明，在复合多糖浓度为1.5%时，OBME表现出最佳性能。多糖与RBOB表面蛋白的结合促进了界面层的致密化，使液滴尺寸降至342纳米，并增强了界面动力学性能。体外消化实验表明，该样品的游离脂肪酸（FFA）释放率最低（17.789%），且Korsmeyer-Peppas模型对其拟合度最佳。同时，在复合多糖浓度为1.5%时，RBOG通过形成交联的三维多糖网络减少了脂质泄漏并提高了热稳定性。这项工作为OB油凝胶在食品工业中的进一步应用提供了理论支持。

引言

大米是全球大部分人口饮食的基本组成部分，富含多种营养物质，包括碳水化合物和微量氨基酸（Shi, An, Weber, & Zhang, 2023）。其中，米糠（RB）是大米加工的主要副产品，虽然仅占大米重量的8-10%，但含有约64%的营养成分，如蛋白质、脂质、膳食纤维、生育三烯酚和植物甾醇等（Chen & Xu, 2023; Pourali, Asghari, & Yoshida, 2010）。据文献报道，2019年全球米糠产量超过了6000万吨。然而，大约90%的米糠主要用于低价值用途，如动物饲料，表明其在食品中的高价值利用仍然有限（Manlapig & Matsui, 2025）。米糠油体（RBOB）作为植物细胞中储存脂质的特殊结构，可以丰富米糠中的功能性脂质，从而有效扩展其在食品加工中的应用。RBOB主要由构成疏水核心的甘油三酯、构成外围框架的单层磷脂以及多种嵌入蛋白组成（Nikiforidis, 2019）。这种天然的O/W乳液结构使其能够稳定储存中性脂质并抵抗环境变化（Dave, Ye, & Singh, 2019）。然而，在加工和储存过程中，RBOB容易受到环境因素的影响，导致聚集、絮凝和脂质渗出等不稳定现象。因此，有必要开发界面修饰剂或抗氧化屏障来进一步提高RBOB的稳定性。

学者们探索了多种增强OB稳定性的策略，其中多糖因其能够形成稳定的界面膜并提供空间和静电稳定作用而受到关注。例如，添加黄原胶（Lan et al., 2020）、海藻酸钠（Su et al., 2018）、阿拉伯胶（Sukhotu et al., 2016）或亚麻籽胶（Yu et al., 2024）显著改善了OB乳液的储存、热稳定性和消化稳定性。Zhu等人（2024）的研究表明，用黄原胶包覆OB可以减少乳液聚集并提高乳化和储存稳定性。然而，受分子结构特性影响，在某些条件下，其聚合物链会通过氢键、结晶区域或侧链缠结形成相对密集和刚性的构象，这可能进一步限制其在界面上的吸附和扩展能力，从而影响其对乳液的总体稳定效果。相关研究证实，与单一多糖相比，复合多糖系统通过组分间的协同作用能更好地提高乳液的乳化性能和稳定性。Farooq, Ahmad, Ali和Zhang（2024）将阿拉伯胶和壳聚糖与山茶油OB结合，提高了其在胃肠道中的物理化学稳定性。Ghazani等人（2024）发现，用黄原胶和吉利兰胶包覆葵花籽油OB可以改善其质地、流变性和储存稳定性。然而，复合多糖的结构柔韧性和环境敏感性可能导致界面膜的动态重组，从而影响长期稳定性。因此，对复合多糖进行微凝胶化处理为进一步提高OB稳定性提供了有希望的解决方案。

多糖微凝胶是一种聚合物-溶剂系统，通过在油水界面形成粘弹性层来稳定O/W乳液。这种行为源于其内部聚合物网络的拓扑限制和吸附颗粒之间的胶体相互作用（Ishii, Matsumiya, Aoshima, & Matsumura, 2018）。与单一或复合多糖简单包覆不同，基于微凝胶的稳定化方法涉及形成三维网络，与界面强化协同作用。这种协同机制使结构具有更高的渗透性、可重构性和环境响应性。研究表明，复合多糖可以作为二元混合物形成微凝胶。例如，Shi, Chen和Meng（2023）使用κ-卡拉胶和黄原胶制备了用于稳定花生油OB的微凝胶颗粒。这些由密集三维网络构成的颗粒通过氢键与OB表面蛋白结合，显著改善了花生油OB的流变性能和体外消化稳定性。黄原胶和海藻酸钠因其优异的热稳定性、流变行为和体外消化性而被广泛研究。海藻酸钠是一种阴离子型柔性多糖，由α-L-古洛糖酸（G）和β-D-甘露糖酸（M）单元通过1,4-糖苷键连接而成。其分子链由随机分布的连续M和G块以及交替的MG序列组成。黄原胶是一种具有三糖侧链的刚性阴离子多糖，它们的互穿网络通过静电相互作用和链缠结增强了交联密度。因此，结合这两种成分可以形成微凝胶系统，进一步提高OB的稳定性。然而，关于黄原胶和海藻酸钠复合多糖微凝胶化用于RBOB稳定性的研究较少。

基于此，本研究提出了以下假设：黄原胶和海藻酸钠通过微凝胶化形成互穿网络，增强了RBOB乳液的界面层和网络屏障，提高了其结构稳定性和对体外消化的抵抗力，并促进了后续油凝胶的形成。为了验证这一假设，制备了不同复合多糖浓度的OBME，并对其界面动力学、流变性和微观结构进行了表征。通过将体外消化研究与动力学建模相结合，进一步评估了脂质释放行为。同时，通过冷冻干燥制备了RBOG，并系统评估了其微观结构和热稳定性。本研究旨在为RBOB乳液的发展及其在食品工业中作为油凝胶的应用提供理论基础，并为后续的工业应用潜力评估奠定基础。

材料

米糠（RB）购自河南中原粮仓有限公司（中国河南）。黄原胶（纯度≥99%）和海藻酸钠（纯度≥99%）购自阿拉丁生化科技有限公司（中国上海）。本研究中使用的其他化学试剂均为分析纯度。

米糠油体的提取

米糠油体的提取方法参照(Gao et al., 2024)进行，略有修改。将米糠样品与去离子水按1:5的比例混合（m/v），浸泡12小时

粒径和ζ电位分析

粒径分布是决定乳液物理化学和功能特性的关键因素（Zhao et al., 2016）。如图1A所示，所有样品均呈现单峰分布，表明乳液系统高度均匀且分散度高，减少了颗粒聚集和沉淀现象。如图1B所示，RBOB乳液的平均粒径为531纳米，与Wang等人（2023）的研究结果一致，他们使用了碱性钠

结论

本研究利用黄原胶和海藻酸钠复合多糖的微凝胶化技术制备了OBME及其冷冻干燥后的RBOG。研究表明，OBME-1.5表现出优异的整体性能，表现为最小的液滴尺寸、最紧凑的界面层结构以及界面吸附动力学和流变性能的显著改善。体外消化实验进一步证实了其调节脂解行为的能力。

CRediT作者贡献声明

王晓芳：撰写——原始稿件、方法学设计、实验研究。徐学倩：实验研究、数据整理。高飞：结果验证、方法学设计。王彤：资金筹集。高珊：方法学设计、资金筹集。王维宁：实验监督。余殿宇：数据分析。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（NSFC）的资助（项目编号：32401998）和利用磁性酶将高酸值米糠油连续酯化为功能性脂质的研究项目（项目编号：CZKYF2023-1-C014）的资助。