暨南大学油料生物炼制与营养创新团队博士研究生谢朋凯在Food Hydrocolloids期刊（中科院农林科学1区TOP，影响因子11.0）发表了题为“Elucidating interaction mechanisms of protein and diacylglycerol at the interface on the static storage stability of partially crystalline emulsions through a multiscale approach”的研究论文，谢朋凯与张震副教授为共同第一作者，汪勇教授为通讯作者。

一、研究背景

相比于冷藏型充气乳液，常温型充气乳液无需冷链储运过程，更加方便使用。然而，储存温度高且环境温度变化的不确定性加剧了脂肪球的布朗运动和碰撞频率，最终体现在乳液易失稳，如析水、结块、析油等问题。通常，在提高乳液稳定性时，主要关注点在于优化脂肪球界面层的性质。界面的结构特性、分子互作、机械性能和动态演变是控制乳液整体物理稳定性的关键因素。先前的研究表明，液态甘油二酯（DAG）作为基础油可以显著增强乳液储藏期间的稳定性。然而，聚焦于DAG如何影响脂肪球界面上的吸附性行为的微观机制还处于研究初期。因此，本文采用多尺度的研究方法（图1），首先从宏观角度分析乳液的长期稳定性，并使用流变学分析方法全面评估乳液的流变性能。其次，考察乳液的脂肪球粒径、微观结构等随时间尺度变化的信息。随后，从微观角度考察了DAG对界面蛋白质吸附特性、界面蛋白组成、界面相互作用力以及界面流变学等内容。最后，借助分子动力学模拟揭示DAG在分子层面与界面上的分子之间的互作机制。本研究旨在全面理解DAG在充气乳液中的稳定机制，为生产适用于长期储存的DAG基充气乳液奠定坚实的理论基础。

 图1本文研究的总体思路

二、研究方法

本文通过制备三类不同固脂含量和甘油酯类型的充气乳液，模拟长保质期储存条件，探究DAG在时间尺度下与界面蛋白质分子互作机制：（1）探究宏观尺度DAG对乳液稳定性和流变性能的影响； (2)测定乳液的脂肪球界面性质；(3)确定分子层面DAG与蛋白质之间的相互作用信息；（4）提出DAG区别于甘油三酯（TAG）型的脂肪球稳定机制。

三、研究结果

结果表明，在长期储存范围（0-4月）内，与TAG型充气乳液相比，富含液态DAG的充气乳液能够显著提高乳液稳定性。主要表现在减缓乳液析水和降低乳液结块的速度。脂肪球界面处的研究数据表明，柔性的酪蛋白和DAG之间的相互作用主要发生在脂肪球的界面处，进而加大了界面膜的空间位阻效应，确保了脂肪球在储存过程中的能够维持较长时间的稳定性。值得一提的是，即使DAG的含量在脂肪球中达到最大，DAG与乳清蛋白之间不具备显著的互作现象。此外，Q-CMD，分子动力学模拟从微观界面和分子水平的角度证实了实验结果，验证了宏观性能背后的稳定机制。此外，Q-CMD和界面流变学表明，在界面上DAG的活性羟基与蛋白质可以共存，协同控制界面膜的机械强度，这一发现同时为控制充气乳液的搅打性能的关键—部分聚结行为奠定了基础。

 图2宏观乳液稳定性分析。（a）多重光散射的ΔBS 曲线；（b-d）乳液的TSI曲线。

 图3脂肪球的界面层信息。（a）界面蛋白含量；（b）界面蛋白浓度；（c）界面化学键和相互作用。

 图4酪蛋白和乳清蛋白在DAG和水界面处 0 ns和 20 ns、60 ns和 100 ns处的动态互作模拟图。

 图5 （a）Q-CMD测量的不同 PO-DAG含量下金芯片涂层与蛋白质的吸附曲线；（b）具有不同 PO-DAG含量的金芯片涂层每单位质量的耦合耗散。

四、研究结论

在本研究中，进行了从宏观到分子水平的多尺度研究，探究蛋白质和 DAG的相互作用机制。研究发现，PO-DAG作为充气乳液的基础油可以通过脂肪球界面的氢键相互作用特异性吸附酪蛋白来增加界面膜的厚度。此外，分子水平的数据阐明了DAG和酪蛋白之间独特相互作用背后的基本原理，它们相互作用的较低能垒导致PO-DAG含量较高的脂肪球界面处酪蛋白浓度特异性增加。此外，通过界面流变学和Q-CMD揭示了DAG与界面上蛋白质之间的微相互作用机制。最适量的DAG可以改善界面膜的性质，但过量的DAG会与蛋白质共同占据界面膜，且DAG的活性羟基可以显著降低界面膜的粘弹性，该现象同时为精准控制搅打期间的部分聚结行为的触发奠定了良好的物质基础。

本研究工作得到国家重点研发计划项目（2024YFE0214900），国家自然科学基金（32472249），国家重点研发计划项目（2023YFD2100401），以及湖北省油脂化学与营养重点实验室（202401）的支持。

原文文献：

Xie Pengkai, Zhang Zhen, Lee Yee-Ying, Xie Rui, Lai Junqi, Zou Shuo, Tan Chin-Ping, Zhang Yufei, Huang Ying, Xu Geyang, Wang Yong. (2024). Elucidating interaction mechanisms of protein and diacylglycerol at the interface on the static storage stability of partially crystalline emulsions through a multiscale approach. Food Hydrocolloids, 111090.

作者简介：

谢朋凯，暨南大学2023级生物与医药博士研究生，研究方向为油脂生物炼制与营养。目前已在油脂酶法改性、特种油脂研发与稀奶油质量控制等方面开展研究。在研究领域发表文章10余篇，其中以第一作者在Food Hydrocolloids，Food Chemistry，Food Bioscience，Journal of Food Engineering等期刊上发表SCI收录论文9篇，CSCD收录论文1篇，申请国家发明专利1项。

张震，博士/副教授，暨南大学食品科学与工程系副主任，入选“暨南英才计划”暨南杰青（第一层次），《中国油脂》， 《Journal of Future Foods》和《Grain & Oil Science and Technology》青年编委，长期从事油脂改性加工与应用基础及其产业化研究。在 Bioresource Technology、Critical Reviews in Food Science and Nutrition、Journal of Agricultural and Food Chemistry、Food Chemistry 和 Industrial Crops and Products 等期刊以第一/通讯作者发表论文50余篇；申请发明专利30余件，授权10余件；主持国家自然科学基金项目2项，省部级科研项目6项，承担校企横向课题8项；起草(排名第二)团体标准2项；主编或参编出版包括《甘油二酯油与人体健康》、《食品脂类学》 等在内的编著3部。