《Food Hydrocolloids》：One-step construction of Pickering emulsion using whole-component
Undaria pinnatifida slurry as a natural stabilizer: Structure, digestive properties and application in low-GI noodles
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海白菜全组分均质悬浮液作为Pickering乳液稳定剂，显著提升乳液热稳定性（90℃）和离子强度耐受性（0.9 mol/L NaCl），并抑制体外模拟消化中的淀粉水解。乳液基面料条GI值降低至传统小麦面的60%，同时保持优异质地和色泽。研究证实海白菜蛋白-多糖复合物通过物理屏障和矩阵强化双重机制延缓淀粉消化，为藻类生物质高值化利用和低GI食品开发提供新策略。
作者：纪瑞康、邵晓阳、王旭晓、苏文涛、宋勋宇、谭明倩
中国辽宁省大连市大连理工大学海洋食品加工与安全控制国家重点实验室，邮编116034
摘要
Undaria pinnatifida（UP）是一种具有调节血糖潜力的藻类，但由于缺乏综合利用策略，在食品工业中尚未得到充分开发。本研究创新性地使用天然全成分UP浆液（UPS）作为Pickering乳液的稳定剂，其独特的网状结构能够延缓淀粉的消化过程。UPS含有12.61%的蛋白质和34.61%的碳水化合物，显微镜观察和傅里叶变换红外分析证实了蛋白质-多糖复合物的存在。与分离出的UP水溶性蛋白质（APUP）和粗多糖（CPUP）相比，UPS表现出更强的乳化性能，表现为更大的颗粒尺寸、更高的表面电位以及更大的平衡界面张力。UPS的三相接触角（61.7°）也高于APUP（44.5°）和CPUP（22.3°）。基于UPS的Pickering乳液（UPP）通过一步均质化制备而成，使用35%的浆液和30%的油相，在高温（90°C）、高离子强度（0.9 mol/L NaCl）及室温储存3周的条件下仍保持稳定。UPP表现出以弹性为主的剪切变稀行为（G' > G''），使其在加工过程中具有良好的可加工性，适用于面粉制品。体外消化实验表明，UPP在模拟的口腔和胃部环境中保持完整，并通过物理屏障和基质强化作用有效降低了可消化淀粉的含量，延缓了淀粉的水解。用UPP制作的面条具有较低的血糖生成指数（GI）和减弱的餐后血糖反应，同时保持了理想的颜色和质地。这项工作为生物质综合利用提供了一种有前景的策略，并强调了基于藻类的乳液在开发低GI食品方面的潜力。
引言
全球糖尿病患病率持续上升，国际糖尿病联合会预测到2045年患者人数将超过7亿（Saeedi等人，2019年）。这一令人担忧的趋势推动了低血糖生成指数（GI）食品的发展，这类食品能够调节餐后血糖波动，这是营养科学的研究重点。藻类富含膳食纤维和生物活性化合物，是具有显著功能食品应用潜力的低GI食品来源。其中，Undaria pinnatifida（UP）作为一种大型褐藻，因其延缓碳水化合物水解的能力而受到关注（Lu & Chen，2022年）。临床证据表明，食用UP可以改善糖尿病前患者的餐后血糖稳态并降低胰岛素抵抗（Yoshinaga & Mitamura，2019年）。传统的工业提取方法效率低下，多阶段处理会导致40-60%的能量损失，并且常常破坏天然多糖-多酚复合物，从而影响其生物活性和经济价值（Cardoso, Matos, & Afonso，2025年；Xue等人，2024年）。可持续的发展策略应优先考虑整个生物体的价值转化，将未充分利用的UP转化为高价值、低GI的成分，同时减少浪费和能源消耗。
Pickering乳液由天然固体颗粒而非传统表面活性剂稳定，在食品加工和营养保健品递送中受到越来越多的关注（?ye, Simon, Rustad, & Paso，2023年）。随着对合成乳化剂的担忧增加，人们对于开发可持续的、天然来源的生物聚合物作为稳定剂表现出浓厚兴趣，因为它们既有效又可食用。UP和其他藻类生物质是未充分利用的乳化生物聚合物库，尤其是具有界面活性的蛋白质-多糖复合物（Bojorges, López-Rubio, Martínez-Abad, & Fabra，2025年）。蛋白质-多糖复合物主要通过带正电的蛋白质与阴离子多糖之间的静电相互作用形成，这种作用在pH值低于蛋白质等电点时更为显著。接近等电点时，静电吸引力减弱可能导致蛋白质聚集，从而限制复合物的稳定性。因此，蛋白质的等电性质和多糖的解离行为是复合物形成和界面功能的关键决定因素（Tapia-Hernandez等人，2018年）。蛋白质可以附着在油水界面，通过分子间相互作用帮助维持乳液稳定性；而多糖则形成物理屏障，减少液滴聚集（Liu, McClements, Ma, & Liu，2023年）。此外，蛋白质与多糖的组合通常能增强稳定性，因为它们的相互作用改善了整体的界面和功能性能。破碎的藻类细胞壁可以在界面紧密堆积，形成稳定的Pickering乳液。来自螺旋藻和小球藻的蛋白质表现出与合成表面活性剂（如Tween 80）相当的乳化性能，同时具有清洁标签的优势（Bocker等人，2021年；Kwak等人，2021年）。同样，Haematococcus pluvialis的蛋白质-多糖复合物也显示出强大的乳液稳定性和油结合能力，增强了界面强度，适用于低GI食品的开发（Yoshinaga等人，2019年）。值得注意的是，UP具有天然整合的蛋白质-多糖基质，使其特别适合用于Pickering乳液的稳定，无需进行成分分离（Ribeiro, Morell, Nicoletti, Quiles, & Hernando，2021年）。这种由蛋白质与多糖网络交织而成的基质增强了界面的粘弹性和结构完整性，甚至适用于低GI食品。
面条是全球广泛喜爱的食品，但传统的小麦面条通常具有较高的GI，这主要是由于直链淀粉的含量和分子结构。直链淀粉为α-淀粉酶提供了许多可作用位点，导致快速水解为麦芽糖和葡萄糖（Ang等人，2020年；Di Pede等人，2021年；Li, Li, Fox, Gidley, & Dhital，2021年）。此外，高温糊化形成了高度可消化的凝胶网络结构，进一步加速了淀粉的酶促水解速率。研究表明，藻类成分可以通过多种机制干扰这一消化过程（Chakraborty等人，2022年；Prabhasankar等人，2009年；Yu等人，2024年）。例如，Prabhasankar等人（2009年）发现，在意大利面中添加20%的UP可以增强淀粉颗粒与面筋蛋白之间的相互作用，有效减少淀粉渗出，从而显著改善产品质地，提高面条的弹性和韧性。同样，Porphyra haitanensis的蛋白质-多糖复合物也被证实能够通过增强凝胶强度和抑制直链淀粉渗出，有效延缓淀粉的水解（Yu等人，2024年）。其机制可能涉及藻类成分对淀粉颗粒结构的物理保护以及在热处理过程中调节淀粉的功能性质，从而降低酶的可及性和效率。值得注意的是，藻类添加量对产品接受度有影响，过量添加可能会影响消费者的整体接受度、风味和质地偏好（Kumoro, Johnny, & Alfilovita，2016年）。然而，适量（<10%）添加褐藻可能产生积极效果，如改善产品接受度和颜色偏好（Kumoro等人，2016年；Prabhasankar等人，2009年），从而实现营养增强和感官质量的平衡。
本研究探索了全成分UPS作为Pickering乳液的新型天然稳定剂及其在低GI面条中的应用。与传统的分步提取方法不同，本研究采用了一步无溶剂均质化策略，直接将UP生物质转化为胶体浆液，提高了生产的可持续性和可扩展性。我们表征了UPS的物理化学性质，并通过稳定性、微观结构和流变测量评估了其作为绿色乳化剂的性能。基于UPS的Pickering乳液（UPP）通过一步均质化制备而成，通过体外和体内实验评估了这些乳液对淀粉消化和血糖调节的影响。我们的结果为利用UPS提供了实用策略，并为基于藻类的Pickering乳液在低GI食品开发中的应用提供了基础证据。
材料
新鲜UP来自大连新昌兴市场。玉米油由大连Bono有限公司提供。模拟胃液和肠液由上海源业生物技术有限公司提供。面粉由中国国家粮油食品总公司购买。所有其他试剂均为分析级。
UPS的制备、从UP中提取水溶性蛋白质（APUP）及粗多糖（CPUP）
新鲜UP在-20°C下保存，使用流动水解冻30分钟后使用。将50克UP与150毫升去离子水混合...
化学组成和形态分析
使用天然来源的生物聚合物颗粒作为Pickering乳液的稳定剂具有显著的效果和可食用性。藻类富含蛋白质和多糖等生物聚合物，研究表明这些复合物能有效稳定Pickering乳液（Liu等人，2025年）。与先前的研究一致，UP是一种富含蛋白质-多糖复合物的藻类，含有12.61%的蛋白质和43.61%的碳水化合物...
结论
总之，本研究表明UPS可以作为Pickering乳液的天然稳定剂，用于开发低GI面条，延缓淀粉消化过程而不影响质地和颜色。对UPS、APUP和CPUP的表征表明，整个浆液中的蛋白质-多糖相互作用赋予了优异的界面活性、最佳的润湿性和稳定的网络结构，超过了...
CRediT作者贡献声明
邵晓阳：软件开发、数据分析、正式分析。
纪瑞康：初稿撰写、软件开发、正式分析、数据管理。
宋勋宇：撰写与编辑、资源协调、数据收集、资金争取。
谭明倩：撰写与编辑、监督、资源协调、资金争取、概念构思。
王旭晓：方法设计、实验研究。
苏文涛：方法设计、实验研究。
未引用的参考文献
Li等人，2021年；Zhang等人，2024年。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
数据可用性
数据可应要求提供。
致谢
本研究得到了辽宁省科技创新重大项目（2023JH1/11200001）、海洋食品加工与安全控制国家重点实验室开放基金会（SKL202510）以及大连理工大学研究启动项目（LJBKY2025065）的支持。
