基于椰子蛋白淀粉样纤维的Pickering乳液（具有多种相结构）：制备、表征及消化行为研究

《Food Chemistry》：Coconut protein amyloid-like fibrils-based Pickering emulsions of diverse phases: Fabrication, characterization and digestion behavior

　　椰子蛋白通过酸热诱导形成柔性Amyloid纤维（CAF），成功制备了不同内相体积分数（0.2-0.8）的Pickering乳液，展现出高稳定性和可控性能。实验表明，内相体积分数0.8的乳液粒径最大（72±2.1μm）、zeta电位最高（+41.3mV），且具有优异的抗变形能力；而0.2体积分数的乳液物理稳定性更优，生物利用度提升。所有乳液均稳定保存超10天， Confocal显微镜证实其均匀的层状微结构。研究为开发植物蛋白基Pickering乳液提供了新策略。

　　

宋圆阳|杨珍|陈慧|魏凯东|姜连洲|黄兆贤

海南大学食品科学与工程学院，海口570228，中国

摘要

通过酸热诱导法制备了低、中、高内相皮克林乳液（PEs），并使用了椰蛋白淀粉样纤维（CAF）。我们研究了CAF的结构和界面特性，发现它们能够形成柔性的淀粉样纤维，从而促进多种PEs的形成。利用CAF成功制备了具有不同内相的PEs，并通过多种测量方法对其多功能性能进行了表征。内相体积分数φ=0.8的PEs表现出较大的液滴尺寸、较高的ζ电位、增加的粘度以及增强的抗变形能力，且没有明确的屈服应力点。内相体积分数φ=0.2的PEs具有更好的物理稳定性和提高的生物利用度。所有PEs都显示出优异的长期储存稳定性（>10天）。共聚焦显微镜观察显示其具有层状微观结构和均匀的颗粒分布。PEs具有高的包封效率（98.27%）和缓慢的消化速率（1.21%）。本研究提出了一种利用植物蛋白衍生的淀粉样纤维稳定多相PEs的有前景的策略。

引言

椰蛋白分离物（CPI）是椰奶中的主要生物大分子，近年来因其高质量的氨基酸组成以及抗炎和抗糖尿病特性而受到关注（Chen等人，2024年）。作为一种可再生的植物基蛋白质，CPI由于其高精氨酸含量和显著的抗糖尿病活性，在促进健康和预防疾病方面具有巨大潜力（Chen等人，2024年；Thaiphanit & Anprung，2016年）。此外，椰蛋白可以作为天然乳化剂，稳定脂肪颗粒并形成油水（O/W）乳液（Navaf等人，2023年；Zhu, Chen等人，2024年）。然而，与大豆、花生或藜麦蛋白相比，天然椰蛋白在油水界面的结合能力较弱（Zhu, Qiu等人，2024年）。原始CPI复杂的蛋白质成分和结构限制了其乳化、起泡和抗氧化性能，限制了其更广泛的应用（Chen等人，2024年）。近年来，研究人员越来越多地探索将CPI作为乳化剂的高价值用途，并提出了适当的改性方法以进一步提高其应用潜力（Zhu等人，2024年）。

为了扩大CPI的应用范围，研究人员探索了一系列旨在改善其结构和功能特性的改性策略。传统的改性方法，如物理处理（例如pH值、热处理、微波处理和高压处理）、化学处理（例如酰基化、糖基化和磷酸化）以及酶处理，已被用于提高天然蛋白质的应用潜力（Yang, Song, Chen, Jiang等人，2025年）。然而，传统方法在改善CPI的结构特性和功能应用方面效果有限。因此，寻找新的蛋白质改性技术在各领域受到了越来越多的关注。

受到协同处理改性策略的启发，通过酸热处理诱导的蛋白质淀粉样纤维化最近成为一种有前景的蛋白质改性方法，用于增强技术和功能特性（Liang等人，2025年）。简而言之，在特定的环境条件下，如极端pH值、温度或离子浓度下，天然蛋白质会发生错误折叠并自组装成纤维状聚集体，这些纤维状聚集体被称为蛋白质淀粉样纤维（AF）（Meng等人，2022年；Xu, Ma等人，2023年）。迄今为止，食品领域中的AF研究主要集中在植物蛋白上，如大豆（Han等人，2026年）、豌豆（Wu等人，2022年）和花生蛋白（Meng等人，2022年；Xu等人，2025a）。与动物基蛋白质相比，植物蛋白具有更大的健康益处，包括降低血液脂质水平和降低患糖尿病和癌症的风险（Hertzler等人，2020年）。基于大豆蛋白的AF已被用作皮克林稳定剂，以增强含有红棕榈油的脂肪替代品的稳定性（Zhou等人，2025年）。Li和Wang（2023年）使用基于米谷蛋白的AF构建了一种皮克林乳液，提高了生物活性物质的生物可利用性。最近的研究表明，AF的形成主要依赖于天然蛋白质结构域中易于聚集的区域（APRs），这些区域具有高疏水性和形成β-折叠的强烈倾向（Liang等人，2025年）。尽管AF的形成因来源而异，但通常遵循成核、生长和成熟的连续过程。与其他天然植物蛋白相比，CPI由于其天然特性，可能成为一种潜在的基于AF的皮克林稳定剂：（I）在中性条件下溶解度低或倾向于形成不溶性聚集体；（II）高疏水性氨基酸含量促进疏水APR的形成；（III）高β-折叠含量有助于AF中的结构堆叠。这些特性得到了先前研究的支持（Chen等人，2024年；Yang, Song, Chen, Wang等人，2025年）。因此，我们假设CPI的原位纤维化可以显著改善其理化和功能特性，使其能够作为有效的皮克林稳定剂，用于形成基于植物蛋白的皮克林乳液。

本研究成功从CPI制备了一种新型的柔性AF，其润湿性和柔韧性优于其他植物基AF。然后利用CAF制备了具有高度稳定和致密网络结构的多相皮克林乳液。结合多种分析方法研究了AF的形成机制、表征了皮克林乳液的性质并评估了其消化行为。这些技术包括粒径分析和ζ电位评估、微观结构观察、红外和荧光光谱以及热分析。这项工作为设计新型植物基替代蛋白及其作为生物活性物质输送系统的应用提供了宝贵的见解。

材料

新鲜椰奶购自泰丰有限公司（中国海南）。中链甘油三酯（MCT）油购自Musim Mas Holdings Pte. Ltd.（新加坡）。模拟胃液（CF-006）和模拟肠液（CW-005）均购自创峰自动化科技有限公司（中国东莞）。所有其他化学试剂由Macklin Biochemical Technology Co., Ltd.（中国上海）提供。

从椰奶中分离CPI

椰蛋白分离物（CPI）的分离过程如下：

CAF的形成

通常，淀粉样纤维是通过未折叠蛋白质分子的广泛聚集和自组装形成的。在显微镜观察下，淀粉样纤维通常呈现链状结构，其中β-折叠蛋白亚单位沿着纤维缠绕并通过聚集堆叠（Meng等人，2022年；Xu, Zhou等人，2023年）。因此，为了研究本研究中CAF的形成，其形态和结构如图1所示。如图1A和B所示，CPI呈现出典型的层状结构

结论

总结来说，我们首先通过酸热诱导法从椰蛋白中制备了类似淀粉样的纤维。我们的研究揭示了不同内相比例对CAF稳定的PEs的影响。酸热诱导产生了柔性的CAF，其特征是具有增加的随机卷曲外壳包围有序的核心。值得注意的是，CAF在低pH值下表现出正电荷，有助于与带负电荷的生物大分子相互作用。

CRediT作者贡献声明

宋圆阳：撰写——原始草稿、可视化、方法学、研究、数据分析、概念化。杨珍：方法学、资金获取、数据分析、概念化。陈慧：研究、数据分析。魏凯东：数据分析。姜连洲：项目管理、方法学、资金获取、数据分析。黄兆贤：撰写——审阅与编辑、监督、资源管理、项目协调

未引用的参考文献

Ghumman等人，2021年

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了海南省科学技术专项基金（编号：ZDYF2025XDNY084和ZDYF2025XDNY065）、海南省国际科技合作计划（编号：GHYF2025001）以及海南省研究生创新研究项目（编号：Qhyb2024-27）的支持。