2024年，北京工商大学食品与健康学院的Jian Li在《Food Chemistry》杂志发表了题为"Encapsulation of roast beef flavor by soy protein isolate/chitosan complex Pickering emulsions to improve its releasing properties during the processing of plant-based meat analogues"的论文。
本文主要研究了利用大豆蛋白分离物/壳聚糖复合Pickering乳液封装烤牛肉风味，以改善其在植物基肉类类似物加工过程中的释放特性。研究发现，乳液的网络结构主要由弹性主导，而氢键和共价键相互作用在封装过程中发挥了重要作用。通过改变pH值、谷氨酰胺转氨酶、氯化钠含量、加热温度或加热时间，可以逐渐增加风味化合物的释放率，而封装显著减少了特征香气化合物的损失。此外，通过处理RBF（烤牛肉风味）负载乳液，可以显著改善植物基肉类类似物的香气释放特性和质地特性，因此，这种乳液有望提高植物基肉类类似物的风味质量。
01：摘要
在植物性肉类似物(PBMA)的生产过程中，可以观察到肉香精中风味特征化合物的显著损失。皮克林乳化包封是提高其稳定性的有效方法。为此，制备了大豆分离蛋白(SPI)/壳聚糖(CS)复合Pickering乳剂，包封烤牛肉香精(RBF)，并将其进一步应用于PBMA的加工。结果表明，乳液的网络结构以弹性为主，而氢键和共价键相互作用在包封过程中起重要作用。风味化合物的释放速度随着pH值、谷氨酰胺转氨酶、NaCl含量、加热温度或加热时间的增加而逐渐增加，而包封显著降低了特征香气化合物的损失。此外，经负载rbf的乳剂处理后，PBMA的香气化合物释放特性和织构性能都得到了很大的改善。因此，乳剂有望改善PBMA的风味品质。
02：图文赏析
rbf负载SPI/CS配合物制备工艺的优化皮克林乳液
为了获得制备RBFloated SPI/CS复合Pickering乳液的最佳实验条件，研究了pH值、SPI/CS质量比和加热时间对乳液粒度分布、多分散指数（PDI）、ζ电位、EAI、ESI和EE的影响。作为乳液最重要的物理化学指标之一，其粒径分布对最终产品的外观、稳定性和保质期有重大影响。补充材料的表1显示，当pH值为3.5时，SPI/CS复合Pickering乳液的粒径达到峰值，而乳液的PDI在pH值为4.5时最低。此外，pH值为3.5和4.5的乳液的粒径分布和PDI没有显著差异。当pH值为3.5时，SPI和CS之间的表面电荷密度差异最大，这导致了SPI/CS复合物形成过程中最强的静电相互作用。因此，当pH值为3.5时，复合物的粒径和PDI可能会显著增加。如表1所示，在SPI/CS比为1:1时，乳液的粒径最大（5467nm），表明蛋白质和多糖之间的分子间相互作用最强。随着加热时间的增加，乳液的粒径和PDI逐渐增大。值得注意的是，加热16分钟的乳液的粒径是加热0分钟的1.3倍。由于SPI和CS的结构变化，热处理会显著影响范德华力、静电、疏水和氢键相互作用，这进一步导致SPI-CS复合物的聚集和乳液粒径的增加。
悬浮固体颗粒与液相之间剪切面处的电位称为zeta电位，其绝对值表示悬浮溶液的稳定性(Zeng et al.， 2020)。zeta电位的绝对值越高，对应于粒子之间的静电斥力越强，从而防止它们在系统中聚集。由表1可知，不同加热时间(0 ~ 16 min)组间zeta电位无显著差异。但从粒径分布数据来看，当pH值为3.5时，乳剂的zeta电位绝对值最大，为56.98 mV。在此pH下，SPI和CS的电位差最大，增强了两分子之间的亲和力，进一步促进了稳定的Pickering乳状液的形成。从表1可以看出，随着SPI/ CS比的降低，乳剂的zeta电位绝对值显著增大。值得注意的是，在SPI/CS比为1:3时，乳剂的zeta电位的绝对值是SPI/CS比为5:1时的175.2%。随着CS浓度的升高，乳液的表面电位增强，这可能与配合物中氨基含量的增加有关
负载rbf的SPI/CS复合皮克林乳剂的结构、流变学和形态特性
为了探索RBF乳液的包封机理，我们进行了傅里叶变换红外光谱分析。如图1A所示，3440至3468 cm 1范围内的峰值与-OH或-NH伸缩振动有关（Zeng等人，2020b）。和SPI和CS的光谱相比，SPI/CS和RBF负载的SPI/CS Pickering乳液光谱中的-OH或-NH带向更高的波数移动。SPI与CS或RBF与封装材料之间可能形成氢键。所有光谱中2855 2926 cm 1区域的吸收带对应于脂肪烃的-CH3和-CH2振动（Zeng等人，2019）。根据SPI、SPI/CS和RBF负载的SPI/CS复合Pickering乳液的光谱，位于1652 1656或1455 1464 cm 1范围内的特征峰分别归因于酰胺I带的-C=O和-C-N伸缩振动或酰胺II带的-NH平面内弯曲振动和-C-N拉伸振动（Liu，Li，&；Sun，2015）。在乳液的光谱中观察到酰胺I和II带的蓝移，表明酰胺基团之间形成了氢键。通过SPI和CS的酰胺基团之间的氢键形成的复合物表现出高表面活性和亲水性。它们可以有效地包裹含有RBF的油滴，形成稳定的Pickering乳液，促进RBF的保留（Huang等人，2023）。当环境条件（如pH值和温度）发生变化时，氢键相互作用被破坏，导致Pickering乳液的稳定性显著降低，RBF的释放也显著减少。与SPI和CS的光谱相比，由于RBF、蛋白质和多糖的羧基和羟基之间形成了酯键，在负载RBF的乳液光谱中可以发现1746 cm 1附近的新信号，这进一步提高了乳液对RBF的包封效率。值得注意的是，RBF光谱中1164和1099 cm 1的特征带被分配给-CN伸缩振动、C O C对称和C O非对称伸缩振动（Zeng等人，2020）。这些谱带也可以在负载RBF的乳液的光谱中找到，可以证实RBF已成功包封在乳液中。因此，氢和共价键相互作用在SPI/CS复合皮克林乳液包封RBF中起着重要作用。
不同条件下rbfladed SPI/CS复合皮克林乳剂中特征风味化合物的释放特性
本研究利用GC-O-MS分析研究了pH、TG、NaCl、加热温度和加热时间对RBF负载乳液中特征风味化合物释放特性的影响。如补充材料表S3所示，RBF中共鉴定出23种香气化合物，包括醛、酮、酯和含氧杂环化合物。结果表明，2，3，5-三甲基吡嗪（24.36%）、2-（甲基二硫代）甲基）呋喃（7.11%）、糠醛（4.7%）、2-乙酰基噻唑（3.09%）、2-甲基-3-甲硫基呋喃（2.0%）和2-甲基四氢呋喃-3-酮（1.67%）是RBF的主要组分。随着pH值的增加（5.0-7.5），乳液中特征风味化合物的释放速率逐渐增加（图3A）。特别是，当pH值为7.5时，2,3,5-三甲基吡嗪或糠醛在乳化剂中的保留率仅为34.14%或37.08%，明显低于其他挥发物。2,3,5-三甲基吡嗪是一种碱性物质，而糠醛属于醛族。我们的发现与之前关于α-生育酚、柠檬醛和肉桂醛负载皮克林乳液的研究结果相似（Cheng，Yuan，Cui，Li，&Liu，2024；Wang等人，2023）。与酸性pH值相比，这两种化合物在中性pH值下与SPI和CS的静电和疏水相互作用要弱得多，这促进了乳液中香气化合物的释放（Lin，Kelly，&Miao，2022）。具体而言，由于脱质子化SPI分子之间的静电排斥，pH值升高导致复合基质更加膨胀，从而促进RBF的释放（Li，Yu，&Zhang，2024）。相比之下，质子化在降低的pH水平下诱导了致密的基质，这显著限制了RBF的流动性。图3B显示，TG含量（0 1.0%，w/w）对五种特征风味化合物保留率的影响与pH值的影响相似。当TG的添加量为1.0%（w/w）时，2,3,5-三甲基吡嗪或糠醛在乳液中的保留率分别比2-（（甲基二硫代）甲基）呋喃低44.3%或31.7%。TG可以催化蛋白质分子的交联，这进一步削弱了SPI与CS的相互作用，降低了乳液的稳定性
添加rbf负载SPI/CS复合皮克林乳剂对植物性肉类类似物风味化合物释放特性和质构特性的改善
植物性肉类类似物的风味和质地在客户的接受度和偏好中起着至关重要的作用。为了评估负载RBF的SPI/CS复合皮克林乳液在植物性肉类类似物生产中的应用潜力，进一步评估了乳液对大豆蛋白肉类替代品香气化合物释放特性和质地特性的影响。图4显示，用负载RBF的乳液处理的植物性肉类类似物中的特征风味化合物可以比用RBF处理的更好地保持。随着RBF含量的增加（1.3mg/g），特征风味化合物的释放量逐渐增加（图4A和B）。当产品中RBF的添加量为3mg/g时，乳液处理组2,3,5-三甲基吡嗪的释放速率约为对照组的一半。相比之下，植物性肉类类似物中特征风味化合物的释放速率随着烘烤温度和烘烤时间的增加而持续降低，这可能是由于RBF的分解或蒸发。然而，与对照组相比，用乳液处理的组中特征风味化合物的保留率明显更高。值得一提的是，在160℃下用RBF处理的组中，2,3,5-三甲基吡嗪的释放率比用RBF负载乳液处理的组高66.28%（图4C和图4D），而160℃下RBF处理组中2,3,5-三甲基吡嗪的保留率为用RBF负载乳剂处理组的86.04%
3：原文链接
https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.139313
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