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北京工商大学刘新旗教授团队李赫教授《Nature》旗下食品顶刊发文:通过调控钙源与GDL浓度构建双网络凝胶以模拟肌肉脂肪

放大字体  缩小字体 发布日期:2025-12-18  来源:科学私享、北京工商大学  浏览次数:1046
 2025年11月,北京工商大学李赫教授在国际食品Top期刊《npj Science of Food》(IF: 7.8)发表题为“Modulation of double network assembly via different calcium sources and GDL concentrations for simulating intramuscular fat”的研究性论文。北京工商大学硕士研究生叶欣楠为第一作者,通讯作者为北京工商大学食品与健康学院的李赫教授。为开发优质低脂植物基食品,本研究聚焦大豆分离蛋白-海藻酸钠双网络乳液凝胶,系统探究不同钙源(CaCO3、CaHPO4、CaSO4)与GDL浓度对凝胶性能的影响。结果表明,CaCO3与CaHPO4释放Ca²⁺较慢,可引导蛋白与多糖依次交联,形成以氢键和疏水作用为主的均匀双网络结构,表现出高保水性(>90%)、弹性可调、油相分布均匀及良好热稳定性。而CaSO4则导致蛋白网络滞后形成,凝胶呈以二硫键为主的刚性相分离结构,质地不均匀。在可塑性方面,CaHPO4-GDL凝胶表现出优异的填充细腻度与脱模性能,组织蛋白孔隙填充效率超过45%,展现出作为肌间脂肪模拟物的巨大潜力。本研究通过钙源与GDL的协同调控,为设计质地可调、感官真实的植物基脂肪替代品提供了新思路。本研究通过优化Ca2+-GDL协同作用,为设计质地可调、感官真实的植物基脂肪替代品提供了新策略。


研究亮点

1. 在GDL调控下,CaCO3/CaHPO4可诱导SPI-SA形成均质的双网络凝胶。
2. CaHPO4-GDL复合凝胶展现出优于传统模拟物的持水性(>90%)、热稳定性与结构填充效率。
3. 性能提升主要归因于延缓的钙离子释放动力学,其产生强静电屏蔽效应,避免蛋白质聚集,实现有序网络互穿。
4. 氢键与疏水作用是驱动网络互穿的主要分子力,在组织蛋白基质中实现>45%的填充率。


研究结论

本研究揭示了钙离子释放与GDL酸化的时序协同是调控双网络凝胶性能的核心机制:缓释钙源(CaCO3、CaHPO4)使海藻酸钠网络的“蛋盒”交联滞后于蛋白质聚集,形成以氢键与疏水作用为主导的均质互穿网络,从而获得高保水、弹性可调的优质凝胶。相反,速释钙源(CaSO4)导致多糖网络过早形成,限制蛋白质展开与交联,形成以二硫键为主的相分离刚性网络,致使油滴聚集、持水性差。此外,研究还从分子作用力与交联动力学出发,首次构建了三种钙源对应的凝胶化路径模型。其中,CaHPO4-GDL体系 因具有适中的溶解与反应延迟,可形成高交联度的半互穿网络,在微观填充中表现出卓越性能(填充效率>45%,可精准渗入0.01–0.2 cm2的不规则孔隙),在模拟肌间脂肪纹理与加工适用性上展现出独特优势,为植物基脂肪的精准结构设计提供了可预测的理论模型与实践方案。

原文链接https://doi.org/10.1038/s41538-025-00648-9
13-25-18-52-1

 
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