《Food Chemistry》：Exploring the gastrointestinal fate of composite emulsion gels as food models: Impact of texture and oral processing on lipid digestion
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脂类消化受食物初始质地及口腔加工影响，研究采用复合淀粉-蛋白乳剂凝胶模型，通过调节凝胶硬度（4%-20%凝胶剂）和模拟咀嚼程度（0-3次/秒，持续60秒），发现凝胶网络结构的致密性及咀嚼后的颗粒细化显著提升脂类消化率（44.87%→98.55%）和β-胡萝卜素生物可及性（62.0%→84.0%）。证实结构致密的乳剂凝胶经充分咀嚼后，其三维网络崩解加速脂滴释放，为优化功能性乳制品加工及指导咀嚼行为改善脂类代谢提供理论依据。
胡玉英|段家琪|杨一航|李艳红|傅东立|刘倩|David Julian McClements|周斌
生命与健康科学学院，发酵工程重点实验室（教育部），湖北工业微生物学重点实验室，国家“111”细胞调控与分子药学中心，湖北工业大学，武汉430068，中国
摘要
人体胃肠道中的脂质消化取决于食物的初始质地和口腔处理过程。本研究探讨了复合乳液凝胶的初始质地以及模拟咀嚼后的颗粒大小如何影响脂质消化。制备了具有不同硬度的乳液（液态）和复合乳液凝胶（半固态/固态）作为具有不同质地的食物模型，并对这些模型进行了不同程度的模拟口腔处理。正如预期的那样，随着咀嚼程度的增加，颗粒大小减小。在追踪消化行为的过程中，乳液凝胶中的凝胶网络逐渐分解，脂质滴被释放出来。最终结果表明，随着结构的改善和更多的咀嚼，脂质消化率从44.87%提高到了98.55%，β-胡萝卜素的生物利用度也从62.0%提高到了84.0%。这些结果表明，在更密集的网络结构和更多的咀嚼作用下，脂质消化得到了促进，这为调节脂质消化提供了深入的见解，并对日常饮食提供了实用的指导。
引言
脂质是日常饮食中的重要成分，不仅能够改善食物的风味和口感，还作为许多营养素的载体，为人类提供重要的能量来源。此外，脂质消化过程对其功能特性起着重要作用。许多研究表明，食物成分的胃肠道消化过程显著影响脂质消化（Lee等人，2024年）。食物基质的结构在调节脂质消化和吸收的速度和程度上也起着关键作用（Dias等人，2019年）。因此，调整食物结构是调节脂质消化的一种有前景的策略。此外，口腔处理行为（如咀嚼模式）也显著影响食物成分在体内的后续消化。这些研究突显了不同的口腔处理方式如何影响饮食中食物成分的胃肠道消化这一重要的科学问题。深入探讨食物结构和口腔处理变化如何影响人体胃肠道中食物成分（如脂质）的消化是一个有意义且有趣的研究课题。
在真实的食品系统中，来自植物或动物的脂质存在多种结构形式。实际上，油包水（O/W）乳液是乳制品中脂质的典型液态形式，其中油滴分散在连续的水相中（Guo等人，2017年）。乳液凝胶是一种由生物聚合物基质形成的三维网络结构，其中填充了油滴（Zhi等人，2023年）。结合乳液和凝胶的结构特点，乳液凝胶被广泛用于营养输送和作为脂肪替代品。与乳液系统相比，由于乳液凝胶中存在凝胶网络，溶质、胆盐以及消化酶向油滴表面的扩散会受到阻碍，从而调节消化行为（Guo等人，2017年）。因此，围绕油滴的网络结构在调节脂质消化中起着关键作用。先前的研究已经考察了食物形式和结构对脂质消化和餐后血脂反应的影响（Dias等人，2019年）。由于乳液凝胶的高度可调基质结构，它们被广泛用作半固态和固态食品的模型系统。在消化过程中，无论是液态、半固态还是固态食物，口腔处理都是必要的步骤（Y. Wang等人，2024年）。口腔处理指的是在吞咽前对食物在口腔内的操作和机械破碎。在这个消化过程中，α-淀粉酶的存在负责在咀嚼短时间内对食物中的淀粉成分进行初步水解。Gao等人（2019年）报告称，口腔处理影响某些食物（如面包）中营养素的消化率，这在很大程度上取决于形成的食团颗粒大小。后续研究也强调了食团颗粒大小在口腔处理行为中的关键作用（Chen等人，2024年；Ribes, Arnal, & Talens, 2023年）。此外，通过混合方法制备的食团与体内咀嚼过程中形成的食团非常相似，从而为模拟口腔阶段的咀嚼过程提供了一种有效的方法（Gao等人，2019年）。据报道，摄入的食物在口腔阶段暴露于消化酶（α-淀粉酶）和机械破坏（咀嚼）对其后续的胃肠道命运有显著影响（Mun & McClements, 2017年）。进一步的研究表明，口腔处理过程中食物食团的变化显著影响了其后续的胃肠道消化（Gao等人，2021年；H. Yang等人，2023年）。具体来说，口腔处理过程中发生的结构破坏对胃、小肠等部位的后续消化行为有显著影响（Liu等人，2025年）。
综上所述，这些发现表明，复合淀粉-蛋白质基质在胃肠道的不同阶段会发生水解，这种降解改变了它们的三维网络结构，从而影响营养素的胃肠道命运。因此，我们假设质地和咀嚼程度的变化会在模拟胃肠道条件下导致复合乳液凝胶的胃肠道命运和脂质消化行为出现显著差异。因此，本研究旨在通过模拟实际食物消费相关的不同质地属性和口腔处理程度，阐明质地和口腔处理如何影响食物的物理化学和消化特性。所构建的食物模型采用具有可调质地的复合淀粉-蛋白质乳液凝胶，其中包含了乳化脂质和类胡萝卜素，作为油类和疏水性营养素的代表模型。使用标准化的INFOGEST体外胃肠道协议监测了这些乳液凝胶的消化行为。本研究有望提供关于吞咽后不同类型食物胃肠道命运的有趣信息，并有助于设计具有功能性特性的食物。此外，它还将有助于理解食物摄入模式如何影响脂肪损失和营养吸收。例如，中国传统谚语“细嚼慢咽”与“狼吞虎咽”描述了两种对比鲜明的饮食行为，了解这些饮食习惯差异如何影响营养消化对于指导饮食至关重要。因此，这项工作对于理解食物结构与口腔处理及消化行为之间的相关性具有重要意义，同时也是一项非常有趣的研究，有助于指导人们如何设计他们的乳制品系统以及饮食习惯。
材料
酪蛋白钠和马铃薯淀粉购自上海源业生物科技有限公司。乳清蛋白分离物（WPI）由北京银河贸易有限公司提供。玉米油购自当地超市（武汉）。Fast Green和Nile Red购自上海阿拉丁试剂数据库有限公司。胰酶（来自猪胰腺）由上海源业生物科技有限公司提供。
复合乳液凝胶的结构特性
不同乳液凝胶的微观结构、外观和网络交联密度如图1所示。从视觉上看，所有乳液凝胶都呈现出不透明的黄色（图1B）。正如预期的那样，随着凝胶剂的增加（从4%到20%），乳液凝胶的硬度增加，从粘性流体变为软凝胶，最终变为硬凝胶。这一趋势归因于蛋白质之间的分子缠结和交联增强。
结论
本研究探讨了质地和咀嚼程度如何影响作为食物模型的淀粉-蛋白质复合乳液凝胶的胃肠道命运。通过改变凝胶剂的用量，可以形成固态或半固态乳液凝胶，作为半固态和固态食物模型。通过控制模拟咀嚼的时间长度，可以产生不同大小的凝胶碎片。正如预期的那样，微观结构分析证实了固态乳液凝胶……
CRediT作者贡献声明
胡玉英：撰写——初稿，资源获取，项目管理，方法学，资金申请，概念构思。段家琪：实验研究。杨一航：验证。李艳红：软件应用。傅东立：方法学，实验研究，数据管理。刘倩：软件应用，正式分析。David Julian McClements：撰写——审稿与编辑，监督。周斌：撰写——审稿与编辑，监督，概念构思。
未引用参考文献
Flory, 1953
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（项目编号：32302091）、湖北工业大学博士科研启动基金（项目编号：XJ2022010701）、湖北工业微生物学重点实验室开放项目资助（项目编号：2023KF07）以及教育部发酵工程重点实验室开放项目资助（项目编号：202409FE09）的支持。
