利用罗非鱼蛋白制备适合吞咽困难的乳液凝胶：高密度超声修饰与亚麻籽胶界面复合作用的协同效应

《Food Chemistry》：Fabrication of dysphagia-friendly emulsion gels using tilapia protein: Synergistic effects of high-density ultrasonic modification and flaxseed gum interfacial complexation

超声处理鲈鱼蛋白与亚麻籽胶复合制备吞咽友好型乳液凝胶，改善蛋白溶性和乳化性能，形成稳定界面层，通过IDDSI测试验证安全特性。

　　

赵巧丽|邓海荣|罗安|涂兴豪|马佳曦|李瑞|王卓|王宏伟|钟赛义

广东海洋大学食品科学与技术学院，广东省水产品加工与安全重点实验室，广东省海洋生物制品工程技术实验室，广东省海鲜工程技术研究中心，广东省亚热带果蔬加工科技创新中心，湛江524088，中国

摘要

基于蛋白质的乳液凝胶在缓解老年人吞咽困难方面具有巨大潜力，这得益于其可调节的介观结构和适应性。本研究探讨了利用超声波处理过的罗非鱼蛋白（UTP）与亚麻籽胶（FG）复合物作为复合稳定剂来制备适合吞咽困难人群的乳液凝胶的可行性。结果表明，超声波处理降低了TP的粒径并改变了其空间构象，从而增强了UTP与FG之间的分子相互作用，促进了稳定复合物的形成，提高了其溶解性和乳化能力。与仅用TP稳定的乳液凝胶相比，UTP-FG复合物形成的致密界面层提供了空间屏障和强烈的静电排斥作用，有效防止了液滴聚集。增加FG浓度进一步促进了乳液基质中更密集的凝胶网络的形成。IDDSI测试表明，由UTP-0.3%FG和UTP-0.4%FG复合物稳定的乳液凝胶具有安全的吞咽特性。这些发现为设计用于吞咽困难管理的凝胶基食品提供了理论基础。

引言

随着人口老龄化问题的日益严重，咀嚼和吞咽障碍已成为老年人健康的重要问题。口腔摄入能力下降、食欲减退和心理压力等因素增加了吞咽困难患者营养不良的风险（Said & Lee, 2025; Zhao et al., 2025）。数据显示，吞咽困难老年人的营养不良发生率高达18.6%，明显高于没有吞咽障碍者的12.3%（Li et al., 2025a）。因此，开发适合吞咽困难患者的营养丰富、质地柔软的食品具有重要的实际意义。研究表明，剪切变稀的食品可以提高食团流动性，从而降低吞咽时的误吸风险。此外，储存模量（G'）大于损耗模量（G"）的弱凝胶系统特别适合满足吞咽困难患者的咀嚼和吞咽需求（Wang et al., 2024; Yu et al., 2024）。目前，临床饮食干预主要依靠增稠剂来调整液体粘度，形成减缓吞咽过程并提高摄入安全的粘弹性食团。然而，大多数现有研究集中在增稠主食（如米粥）上，这些食品往往缺乏足够的营养价值和感官可接受性（Fei et al., 2024）。因此，将高质量蛋白质和适量脂肪纳入适合吞咽困难患者的配方中变得至关重要（Li et al., 2025a）。在这种情况下，乳液凝胶因其含有大量功能性油脂、可调节的粘弹性以及良好的质地特性而受到越来越多的关注，成为开发创新性吞咽友好食品的有希望的平台（Liang et al., 2025）。 乳液凝胶是一种半固态系统，由油相分散在由蛋白质或多糖组成的三维凝胶网络中形成。这些系统作为高质量蛋白质和脂质的有效载体，为吞咽困难患者提供必要的营养和能量补充，同时减少吞咽频率（Hou et al., 2024a）。此外，乳液凝胶还具有封装亲脂性生物活性化合物的能力，能够根据个体饮食需求定制营养干预措施（Lu et al., 2026）。近年来，关于吞咽友好食品的研究主要集中在植物蛋白-多糖乳液凝胶上，而涉及动物蛋白-多糖系统的研究相对较少。例如，Said和Lee（2025）通过热诱导和酸诱导交联方法开发了使用豌豆蛋白分离物/高甲基果胶共轭物的软凝胶，用于吞咽友好食品的应用。同样，Hou等人（2024a）制备了基于大豆蛋白分离物的双凝胶，并评估了其在3D打印吞咽友好食品方面的潜力。与植物蛋白相比，动物蛋白具有更平衡的氨基酸组成和更高的营养价值，使其成为老年人营养的优选蛋白质来源。 罗非鱼是全球主要的淡水养殖物种，以其快速生长周期、强大的繁殖能力和优良的肉质而著称（Pei et al., 2023）。2023年，中国的罗非鱼产量达到180万吨，商业产品包括冷冻整鱼、冷冻鱼片和基于鱼糜的产品。这些加工形式面临显著的工业挑战，如产品多样化不足、深加工技术不足以及高附加值产品短缺（Zhou et al., 2025）。从罗非鱼肌肉中提取的罗非鱼蛋白（TP）被认为是一种高质量的蛋白质来源。与植物来源的蛋白质相比，TP具有营养均衡的氨基酸谱、易于获取和可持续性，显示出作为乳液凝胶功能稳定剂的巨大潜力（Liu et al., 2024）。然而，其在乳液凝胶中的实际应用受到其水溶性差和乳化能力有限的限制。先前的研究表明，物理改性技术（超声波处理、热处理和高压均质化）可以有效改善蛋白质的功能特性。其中，超声波处理因其高效、环保和可控性而成为蛋白质改性的首选方法。超声波通过空化和剪切力产生高频机械能，破坏蛋白质内的非共价相互作用，减小粒径，并改变其亚单位的聚集状态（Huang et al., 2025）。这种结构展开增加了分子的灵活性，暴露出内部的疏水区域和反应基团（如巯基），从而提高了乳化性能和界面吸附能力（Krishnan et al., 2025）。Wang等人（2024）报告称，超声波处理促进了大豆分离蛋白与菊粉的结合，形成了更紧凑的三级结构，从而提高了溶解性、乳化和发泡性能。然而，其在改善TP稳定乳液稳定性方面的效果仍有限。 最近的研究表明，多糖复合物化是一种增强TP功能特性的有效方法。这种改进通过空间位阻效应和连续相粘度的增加来实现，共同提高了TP的溶解性、乳化能力和结构灵活性（Said & Lee, 2025）。例如，Xie等人（2025）发现，TP的乳化能力可以通过与非共价相互作用与透明质酸有效增强。同样，Zhou等人（2025）报告称，通过添加卡拉胶可以改善载有姜黄素的TP乳液的稳定性。亚麻籽胶（FG）是一种从亚麻籽壳中提取的天然亲水性多糖，是一种由酸性和中性糖单元组成的阴离子杂多糖。其分子链富含羧基和羟基，带有强负电荷（Zou et al., 2026）。由于其出色的增稠和乳化性能，FG在食品工业中有广泛的应用前景（Zhu et al., 2022）。Liu等人（2025）指出，FG是玉米醇溶蛋白纳米粒子的有效稳定剂，显著提高了芹菜素的稳定性，并增强了其体外抗氧化活性和生物利用度。然而，迄今为止，尚未有研究报道超声波处理与FG复合物化对TP功能性和乳液凝胶稳定性的影响。 本研究的目的是通过高密度超声波处理结合FG复合物化来提高TP的溶解性和乳化能力，并探索由超声处理的TP-FG（UTP-FG）复合物制成的乳液凝胶作为吞咽友好食品的潜力。首先对TP进行超声波处理，然后在pH 3.0下与不同浓度的FG混合，以评估不同条件对UTP-FG复合物的物理化学性质、结构特征和功能特性的影响。随后，将UTP-FG复合物用于乳液凝胶的制备，以探讨FG浓度对乳液凝胶的外观、微观结构、流变性质和稳定性的影响。此外，还分析了UTP-FG复合物稳定乳液凝胶的吞咽性能测试。本研究为开发针对吞咽困难患者的凝胶基食品提供了理论基础。

材料

亚麻籽胶（FG）由Coolaber Biotechnology Co., Ltd.提供。1-苯胺萘-8-磺酸（ANS）、尼罗蓝、尼罗红和5,5'-二硫代双（2-硝基苯甲酸）（DTNB）由Macklin Biochemical Co., Ltd.（上海，中国）提供。新鲜罗非鱼和菜籽油由湛江市Huguang市场供应。所有其他化学试剂均为分析级。

罗非鱼蛋白（TP）的提取

去除罗非鱼的非可食用部分后，使用...

UTP-FG复合物的粒径和ζ电位

UTP-FG复合物是通过在pH 3.0下对超声处理的TP和FG进行静电复合物化制备的。如图1a所示，天然TP的平均粒径为1814 nm，表明其溶解性差且分子聚集性强。高强度超声波处理显著将TP的粒径降低到1482 nm，主要是由于空化引起的泡沫破裂、微流效应和高剪切波的产生，有效破坏了...

结论

本研究表明，高强度超声波处理和FG复合物化的协同应用有效增强了TP的结构和功能特性。这种改进源于多种机制，包括粒径减小、疏水基团的暴露增加、二级和三级蛋白质结构的显著构象改变，以及通过氢键和静电力介导的分子间相互作用的增强。

CRediT作者贡献声明

赵巧丽：撰写——原始草稿，监督，研究，概念化。 邓海荣：方法学，数据管理。 罗安：方法学，数据管理。 涂兴豪：撰写——审阅与编辑。 马佳曦：撰写——审阅与编辑。 李瑞：撰写——审阅与编辑。 王卓：撰写——审阅与编辑。 王宏伟：撰写——审阅与编辑。 钟赛义：撰写——审阅与编辑，项目管理，资金获取。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（32402136）、湛江市科技计划项目（2025A401001）、广东海洋大学科研启动资金计划（060302042402）、广东省基础与应用基础研究基金（2023A1515010005）的支持。