《Food Hydrocolloids》：Development of Zein-EGCG Nanoparticle-Reinforced Starch-Based Edible Films for Improving the Stability of Cream Cap Tea
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连合|王莎莎|岳荣 bosen|吴帆|黄欣瑞|吴晓琴|王东|罗莉勇|刘艳|曾亮中国西部种质创制综合科学中心（重庆）科学城/西南大学食品科学学院，重庆400715，中国摘要奶油顶层的即饮饮料在储存和运输过程中容易发生奶油与茶液的快速融合，导致质量下降。为了解决这个问题，开发了用柠檬
连合|王莎莎|岳荣 bosen|吴帆|黄欣瑞|吴晓琴|王东|罗莉勇|刘艳|曾亮
中国西部种质创制综合科学中心（重庆）科学城/西南大学食品科学学院，重庆400715，中国
摘要
奶油顶层的即饮饮料在储存和运输过程中容易发生奶油与茶液的快速融合，导致质量下降。为了解决这个问题，开发了用柠檬酸交联的淀粉薄膜，并添加了玉米醇溶蛋白-EGCG纳米颗粒（E-ZNPs，0–20% w/w），以提供界面稳定性和控制功能释放。结构分析（FT-IR、XRD、TGA）表明，E-ZNP的加入降低了淀粉的结晶度，并通过增强聚合物-多酚相互作用提高了热稳定性。薄膜的性能严重依赖于纳米颗粒的负载量。在最佳负载量（E10%）下，复合薄膜表现出显著提高的拉伸强度，同时保持了可接受的柔韧性和阻隔性能（WVP和OP）。相反，过高的负载量（20%）会导致纳米颗粒聚集和结构完整性下降。功能测试表明，这些薄膜显著增强了抗氧化和抗菌活性，并具有双相的EGCG释放特性，即最初快速释放后逐渐扩散。应用测试表明，优化后的薄膜在25°C下有效稳定了奶油-茶液界面，延迟了相融合时间长达4小时。感官评价确认了消费者的高接受度，且对风味、香气或口感没有不良影响。这些发现为提高多相饮料的稳定性和功能性提供了一种有前景的食品级策略。
引言
茶作为一种有着数千年历史的饮品，既承载着文化传统，也具有促进健康的功效（Pan等人，2022年）。然而，年轻一代不断变化的偏好正在改变市场格局。传统的饮用方式，如热泡茶，越来越无法满足人们对个性化、多样化和感官丰富的饮料的需求（Lv等人，2025年）。这种范式的转变加速了创新茶饮料的开发，同时也带来了产品稳定性和质量的新挑战。
近年来，结合浓缩茶提取物、鲜奶、乳脂泡沫以及各种水果和坚果的新型即饮（RTD）茶饮料受到了广泛关注（Li等人，2022年）。这些产品通常分为奶茶、果茶、奶酪茶和纯茶，其中果茶和奶酪茶目前占据了市场主导地位。随着公众对口味和健康也越来越关注，“原茶叶+无添加剂”的概念变得特别吸引人，推动了市场的快速增长。2024年中国新型茶饮料行业的市场规模超过了3500亿元人民币，并预计到2028年将超过4000亿元人民币，其中奶盖（奶油顶层）茶占总消费量的约42%，位居消费者偏好的前两名（iiMedia Research，2024年）。然而，在长时间运输和储存过程中，奶盖容易发生乳化不稳定（凝结和分层）、氧化降解以及与水性茶液过早混合，这种现象通常被称为奶油-茶液融合（Goff，1997年）。这些过程会导致感官质量迅速下降，降低消费者满意度。因此，需要食品级的策略——如可食用的阻隔材料——来暂时稳定高水分多相饮料系统中的奶油-茶液界面。
为了解决这个问题，开发可食用阻隔薄膜提供了一种潜在的解决方案。可食用薄膜是由天然、可食用和可生物降解的聚合物组成的环保材料，通常还添加了食品级增塑剂和增强剂（Talón等人，2017年）。这些薄膜可用于包裹或涂覆食品，旨在延长保质期，防止水分流失、氧气渗透和溶质迁移。由于其固有的安全性、低成本和可再生性，可食用薄膜和涂层近年来受到了广泛关注。已经开发了具有防潮和防脂功能的多种类型可食用薄膜，用于水果、蔬菜、肉类产品、即食调味品以及油炸或烘焙食品的保存。这些薄膜作为保护屏障，防止食品受到物理、化学和微生物的破坏，从而延长保质期（Chavan等人，2023年）。尽管取得了这些进展，但在饮料系统中的功能应用——特别是在奶油顶层茶等多相格式中——仍然研究不足。大多数研究集中在干性食品基质上，使用粉末包装或即溶形式的薄膜，而对其在水性多相饮料（如奶油顶层茶）中的性能的系统评估几乎不存在。
在可形成薄膜的生物聚合物中，淀粉因其低成本、可再生性和生物相容性而特别具有吸引力。然而，基于淀粉的薄膜通常存在易碎性和高水分敏感性，这严重限制了其在高水分系统（如奶油顶层茶）中的性能（Olawade等人，2024年）。为了解决这些缺点，通常采用两种互补策略：化学交联和纳米结构增强剂的加入。柠檬酸是一种安全的三元羧酸，可通过羟基的酯化有效交联淀粉，并通过氢键进一步增强，从而提高拉伸强度和热稳定性，同时降低结晶度和水蒸气渗透性（Amaraweera等人，2021年；K. Müller等人，2017年）。然而，单独的交联往往不足以克服其固有的易碎性和对水分的敏感性。在这种情况下，整合功能性纳米结构成为一种有前景的策略，可以增强聚合物基体，并引入额外的功能，如提高机械强度、阻隔性能和生物活性，尤其是在水性和多相食品系统中（Yu等人，2026年）。
玉米胚乳中的主要贮藏蛋白玉米醇溶蛋白因其含有大量非极性氨基酸而具有天然疏水性，并可通过反溶剂沉淀容易自组装成胶体颗粒（Wang等人，2015年）。这些玉米醇溶蛋白纳米颗粒（ZNPs；根据制备条件的不同，直径通常为200-400纳米）具有高表面积、可调的形态和优异的生物相容性。它们已被广泛研究作为纳米填充剂，通过疏水性和氢键相互作用增强聚合物基体的防潮和氧阻隔性能（Ghobadi-Oghaz等人，2022年）。重要的是，ZNPs同时作为增强剂和疏水性生物活性物质的载体，从而提高封装化合物的溶解度、稳定性和生物利用度（Li等人，2023年）。(-)-表没食子儿茶素-3-没食子酸酯（EGCG）是绿茶中的主要儿茶素，具有强大的抗氧化活性，但易受水解和氧化降解的影响，导致稳定性较差和生物利用度低（Khan & Mukhtar，2018年；Tachibana等人，2004年）。
因此，本研究旨在通过将负载EGCG的玉米醇溶蛋白纳米颗粒（E-ZNPs）加入柠檬酸交联的淀粉基体中来开发多功能可食用薄膜。基于我们之前的工作（证明了ZNPs增强的淀粉薄膜可以有效延迟奶油顶层饮料中的奶油-茶液融合），本研究进一步探讨了将EGCG负载到ZNPs中的协同效益（Wang等人，2024年）。使用含有ZNPs的对照薄膜和含有不同EGCG负载量（相对于玉米醇溶蛋白为0-20% w/w）的薄膜进行了比较评估。具体目标包括：（i）制备和表征E-ZNPs；（ii）制备和评估复合薄膜的物理化学、结构、机械和阻隔性能；（iii）研究抗氧化、抗菌和EGCG释放行为；（iv）评估薄膜在代表性奶油顶层茶系统中延迟奶油-茶液融合的能力。总体而言，这项研究建立了一种双重功能的可食用薄膜系统——结合基体增强和持续生物活性——作为一种稳定多相高水分饮料的新策略，同时也为储存和分配过程中保护奶油层提供了实际潜力。
部分摘要
材料
天然玉米淀粉（CAS编号9005-25-8，分子式（C6H10O5）n）购自Adamas（上海，中国；目录编号89181G；试剂级）。该淀粉来自玉米，未经进一步纯化。根据制造商的规格，该淀粉含有23.4%的直链淀粉和76.6%的支链淀粉，这是普通玉米淀粉的典型成分。淀粉主要由碳水化合物组成，含有少量的杂质，包括蛋白质（<0.5%）和脂质（<0.2%）
粒径、多分散性指数、Zeta电位和封装效率
表1总结了玉米醇溶蛋白纳米颗粒（ZNPs）和负载EGCG的玉米醇溶蛋白纳米颗粒（E-ZNPs）的物理化学特性。随着EGCG负载量从5%增加到20%（w/w），E-ZNPs的平均粒径显著降低，从约303 ± 4.32纳米降至199 ± 1.63纳米（p < 0.05）。这种减少归因于EGCG和玉米醇溶蛋白之间增强的静电和氢键相互作用，形成了更紧凑和稳定的纳米结构。
结论
本研究表明，将玉米醇溶蛋白-EGCG纳米颗粒（E-ZNPs）加入柠檬酸交联的淀粉基体中，为奶油顶层（奶盖）茶饮料的短期稳定提供了一种有效的食品级策略。结构分析（FT-IR、XRD和TGA）显示，E-ZNP的加入调节了聚合物-聚合物和聚合物-多酚相互作用，导致淀粉结晶度降低、无定形特性增加以及热稳定性提高
作者贡献声明
连合：撰写——初稿、方法学、研究、数据分析。王莎莎：软件、方法学、研究、概念化。罗莉勇：资源、方法学。刘艳：撰写——审稿与编辑、监督。曾亮：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理和资金获取。岳荣 bosen：验证、方法学、数据分析。吴帆：资源、方法学、研究。黄欣瑞：研究、数据分析。
基于壳聚糖的复合薄膜，2021年；姜黄素和乳清蛋白，2023年；pH敏感薄膜的开发，2023年；用不同生物聚合物制备的可食用薄膜，2020年；表没食子儿茶素没食子酸酯的效果，2022年；甘油和玉米油的效果，2012年；增强抗菌性能，2020年；高直链淀粉玉米的形成，2021年；改善机械和抗菌性能，2019年；调节物理化学性质，2022年；表没食子儿茶素的纳米封装，2018年；口腔抗菌肽，2022年；
资助
本工作得到了重庆现代农业产业技术体系（CQMAITS202508）；中央高校的基本研究基金（SWU-XDJH202316）；以及夏季和秋季茶叶深加工和高值利用的关键技术和设备研究与应用示范（2022YFD1600805）的支持。
作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的财务利益或个人关系。
