近日，Food Research International在线发表了江南大学未来食品科学中心陈坚院士团队研究成果“Controlled flavor release from high internal phase emulsions as fat mimetics based on glycyrrhizic acid and phytosterol” (Wu, et al. Food Research International, 2022, 161: 111810)。江南大学2020级硕士生吴晓慧为论文第一作者，陈坚院士和刘潇助理研究员为论文通讯作者，论文作者还包括周景文教授和2020级硕士生秦鉴新。
动物脂肪决定肉制品的质构、多汁性和风味，是构成肉类特征口感的核心。植物蛋白肉可缓解肉类生产过程中带来的资源、环境、健康、伦理等方面的压力，解决肉类供给、高质量食品需求和碳排放等问题。在植物蛋白肉加工过程中构建脂肪模拟物有助于提升消费者的感官体验与接受度。动物脂肪是脂肪细胞结合在网状结缔纤维束内部的结构组织，脂肪结构的本质是乳液填充凝胶。因此，在乳液结构中构建脂肪结晶和纤维网络是模拟动物脂肪组织的有效策略。
针对此问题，江南大学食品合成生物学与生物制造团队研究人员利用甘草酸（GA）和植物甾醇为原料，通过调控GA在水相自组装的纤维网络和植物甾醇在油相的结晶行为，稳定并制备高内相乳液（HIPE）作为脂肪模拟物。首先，研究人员对不同浓度GA和植物甾醇制备HIPE的宏观（图1）及微观（图2）结构进行研究，发现GA作为稳定剂主导HIPE结构的形成，在油-水界面处提供界面网络，油滴被束缚在其中。HIPE的微结构和乳滴大小由GA和植物甾醇浓度共同决定。此外，对油-水界面性质和微观结构进行了探索（图3），界面吸附表明植物甾醇表面羟基使其向油-水界面迁移，可在界面与GA产生协同作用，通过凝胶捕获技术证明GA形成的纳米级纤维与甾醇形成的微米纤维晶体共同组成界面的“双纤维层”结构。随后，对HIPE的流变学行为进行研究，HIPE的模量主要取决于水相中GA的网络结构，此外还比较了HIPE与商品猪油的弹性模量和粘性模量，发现HIPE在凝胶强度方面与商品化猪油相似（图4）。GA和植物甾醇协同稳定的HIPE具有理想固态动物脂肪的粘弹性特性，因此可以应用于植物蛋白肉中作为脂肪模拟物。
最后，研究人员探究了HIPE结构对肉类特征风味物质释放的影响（图5）。风味物质释放主要受到挥发性物质在HIPE（油相、界面、水相、顶空）结构中的分布和传递所影响。通过植物甾醇在油相结晶行为可以将脂溶性挥发物捕获到脂肪结晶中，抑制风味化合物的迁移，风味释放量随着植物甾醇含量的增加缓慢下降。此外，GA/植物甾醇复合物在界面处形成的“双纤维”阻碍了挥发物分子扩散，降低其释放速率。对于水溶性挥发物，GA在水相中创造了纤维网络可作为物理屏障。HIPE体系的风味控释效果可通过改变GA和植物甾醇浓度来调节（图6），HIPE可作为脂肪模拟物有助于改善植物蛋白肉产品的质构、风味和消费者接受度。
上述研究工作得到了国家重点研发计划项目（2021YFC2101400）和中央高校基本科研专项资金（JUSRP122046）等项目的资助。
图1 不同浓度GA和植物甾醇制备HIPE的外观图像。(A)-(G)不同GA浓度(0.25%、0.5%、1.0%、2.0%、4.0%、6.0%和8.0%)和恒定植物甾醇(0%)浓度；(H) -(I)不同植物甾醇浓度(0.5%和2.0%)和恒定GA(8.0%)浓度
图2 不同浓度GA和植物甾醇制备HIPE的CLSM图像。(A)-(G)不同GA浓度(0.25%、0.5%、1.0%、2.0%、4.0%、6.0%和8.0%)和恒定植物甾醇(0%)浓度；(H) -(I)不同植物甾醇浓度(0.5%和2.0%)和恒定GA(8.0%)浓度
图3 不同浓度植物甾醇在(A)0%GA和(B)0.1%GA时界面张力变化曲线。(C)GA和植物甾醇在油-水界面的微观结构，比例尺：1 μm
图4 不同浓度GA和植物甾醇制备HIPE和猪油的振幅扫描。(A) 0%植物甾醇，(B)0.5%植物甾醇，(C)1.0%植物甾醇，(D)1.5%植物甾醇，(E)2.0%植物甾醇，(F)猪油
图5 不同浓度GA和植物甾醇制备HIPE的风味挥发物动态释放曲线。(A) 4-甲基-5-噻唑乙醇，(B)苯乙醛，(C)(E，E)-2,4-癸二烯醛
图6 HIPE微观结构肉类风味物质控释机理示意图
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/RsYlDdjNl5ESAgQ-F1cZWg
（编辑：潘梦妍）
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