中国农科院加工所王强团队：改性大豆蛋白颗粒稳定的Pickering乳液的冻融稳定性及其在植物基冰淇淋中的应用

近日，中国农业科学院农产品加工研究所王强研究员团队在食品领域国际顶级期刊《International Journal of Biological Macromolecules》（JCR一区，IF: 8.2）在线发表了题为“Freeze-thaw stability of Pickering emulsion stabilized by modified soy protein particles and its application in plant-based ice cream”的最新研究成果，探究了热交联及不同浓度的TG酶交联制备SPI颗粒对Pickering乳液冻融稳定性的影响，并将具有最理想冻融稳定性的Pickering乳液用于制备植物基冰淇淋，从而探究植物基冰淇淋的理化性质与流变特性。此成果是团队近年来持续开展植物蛋白微凝胶颗粒构建与Pickering乳液稳定机制研究及产品应用方面的又一拓展性研究。中国农业科学院农产品加工研究所2021级硕士研究生黑雪为论文第一作者，王强研究员和石爱民研究员为共同通讯作者。

冰淇淋常以清爽的口感、细腻的质地和浓郁的风味深受消费者追捧。随着消费者生活方式的多样化，植物基冰淇淋逐渐成为产业的焦点。然而，植物基冰淇淋目前存在质地粗糙、融化较快的问题，导致其质量较差。据报道，冻融稳定性是许多冷冻食品的关键问题，它决定了产品质量（如冰淇淋）和保质期（如冷冻食品的酱汁）。当分散体或乳液被冷冻和解冻时，通常会观察到不稳定的现象，如絮凝和/或奶油化、脱油、聚结或部分聚结。因此，以适当改性的颗粒来稳定Pickering乳液，是提高Pickering乳液冻融稳定性的有效策略，而提高分散体和乳液冻融稳定性是植物基冰淇淋产业亟待解决的问题。

本研究分析了热处理和酶交联SPI颗粒稳定的Pickering乳液的冻融稳定性及其在植物基冰淇淋中的潜在应用。以未加热和未交联的SPI（NSPI）制备的蛋白颗粒为基准，热处理和TG酶交联（40 U/g）SPI（HSPI-TG-40）制备的蛋白颗粒的平均粒度、ζ-电位的绝对值和表面疏水性最高，远高于使用NSPI制备的蛋白颗粒。因此，对蛋白颗粒进行热处理后再用TG酶进行交联，可提高其稳定的Pickering乳液的冻融稳定性。同时，HSPI-TG-40稳定的Pickering乳液的冰晶形成温度最低，冻融稳定性更好。此外，与NSPI制备的冰淇淋相比，HSPI-TG-40颗粒稳定的Pickering乳液制备的植物基冰淇淋具有合适的质地和良好的冻融稳定性。综上，SPI经过热交联后与TG（40 U/g）交联的蛋白颗粒能制备冻融稳定性良好的Pickering乳液。这项工作为开发Pickering颗粒和乳液并将其用于植物基食品（如冰淇淋）提供了理论基础。

Pickering乳液冻融稳定性的潜在机理及其制备的冰淇淋的稳定性示意图

项目资助：

国家重点研发计划（2022YFF1101400）、国家自然科学基金（32172149，U21A20270）、中国农业科学院青年创新计划（Y2022QC11）、农业科技创新项目（CAAS-ASTIP-2020-IFST）、新疆维吾尔自治区重点研发计划（2022B02048）、中国引进高端外国专家计划（G2022051010L）。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.128183

通讯作者简介：

王  强

二级研究员/博士生导师

王强，二级研究员，博士生导师，国际食品科学院院士，中国工程院院士增选有效候选人，入围全球前2%顶尖科学家“终身科学影响力榜单”与2021、2022“年度科学影响力榜单”。现任中国农业科学院植物蛋白结构与功能调控创新团队首席专家，国家花生产业技术体系加工研究室主任、九三学社中央农林委委员，新疆自治区油料产业技术体系首席科学家。全国优秀科技工作者，全国首批农业科研杰出人才，全国科技助力精准扶贫先进个人，入选国家“百千万人才工程”并获“有突出贡献中青年专家”荣誉称号，享受国务院特殊津贴，农业农村部神农英才“领军人才”，中国农业科学院领军人才，中国粮油学会花生食品分会会长，中国食品科学技术学会植物基食品分会副理事长，Journal of Integrative Agriculture食品栏目执行主编、NPJ Science of Food编委、Foods客座主编。

长期从事粮油加工与营养健康领域科学研究，首次构建了花生加工适宜性评价技术，筛选出加工专用品种，解决了我国花生混收混用、产品品质差的瓶颈问题；颠覆了传统压榨技术与方法，建立了国内第一条花生低温制油与蛋白联产生产线，开发出高品质系列新产品，推动了花生加工业的高质量发展；在国际上首次提出高水分挤压过程中蛋白纤维结构形成的“分层叠变”新理论，创建了基于高水分挤压的植物基肉制品颠覆性加工技术，革新设计了智能化加工装备和可视化平台，引领了产业发展方向。主持“十三五”国家重点研发计划专项（基础研究类）、国家自然科学基金、863、公益性农业行业科研专项等国家项目40余项。以第一完成人获得2014年国家技术发明二等奖、2013和2019中华农业科技奖一等奖、2015年中华农业科技奖“优秀创新团队类”、2012年ICC最高学术奖、2014年中国专利优秀奖、2017年中国商业联合会科学技术奖特等奖、2019年中国农业农村十大新装备，主笔撰写的《关于大力发展新疆花生产业夯实新疆长治久安基础的建议》、《关于“大力推动我国花生产业高质量发展”的建议》分别得到中共中央领导和国务院领导的批示。授权发明专利100余项（其中国际专利12项），软件著作权12项，制修订国家和行业标准10项，出版著作13部（英文专著3部），发表学术论文340余篇，其中SCI论文130篇、IF>10 35篇，IF>15 2篇，ESI全球前1%高被引论文6篇，F5000高被引论文1篇，h-index 41，总被引约6000次，培养硕博研究生、博士后及外国留学生120多人。

石爱民

研究员/硕士生导师

石爱民，博士，研究员，硕士生导师。“十四五”国家重点研发计划项目-中欧研究创新旗舰合作计划项目首席科学家，国家粮食和物资储备局“全国粮食行业青年拔尖人才”，入选中国科协“青年人才托举工程”，中国农科院“青年创新”专项人才、加工所“珠峰计划”A类人才。现任农业农村部粮油加工综合利用技术集成实验室副主任、植物蛋白结构与功能调控创新团队首席科学家，兼任中国粮油学会理事、中国粮油学会粮油营养分会理事、中国农学会食物与营养专业委员会委员，国际学术期刊《Frontiers in Nutrition》副主编、《Journal of Integrative Agricultural》《中国农业科学》青年编委、《Foods》编委。

长期从事花生、核桃等植物蛋白结构与功能调控基础研究及产品开发。先后主持“十四五”国家重点研发计划项目（千万级）、国家自然科学基金面上项目、科技部高端外国专家项目、新疆自治区重点研发项目课题（千万级）等项目课题近20项；参与科技部对发展中国家援助项目、中国农科院创新工程等项目多项；主持和主要负责横向项目5项。研究成果曾被选为“十三五”国家科技创新成就展参展成果，获2018年中国粮油学会第一届青年科技奖1项（第1）、2019年神农中华农业科技一等奖1项（第3）、2017年全国商业联合会科学技术特等奖1项（第2）等。发表学术论文120余篇，其中第一作者和通讯作者在Angew. Chem. Int. Edit.（IF:16.6）、Redox Biol.（IF:11.4）、Food Hydrocolloid.（IF:10.7）、Crit. Rev. Food SCI.（IF:10.2）、ACS Appl. Mater. Interfaces（IF:9.5）等期刊发表SCI/EI论文40余篇，IF>10论文18篇、ESI全球前1%高被引论文3篇、封面论文2篇，总引用超过2800余次，h指数27（Google Scholar）；副主编著作2部，参编英文著作3部；授权国际发明专利8项、国家发明专利36项；制订并颁布农业行业标准2项。

第一作者简介：

黑雪

硕士研究生

黑雪，中国农业科学院农产品加工研究所2021级硕士研究生。获中国农业科学院优秀学生干部、中国农业科学院一等学业奖学金等荣誉。目前发表学术论文6篇，其中以第一作者在International Journal of Biological Macromolecules（JCR一区，IF: 8.2）和中国食品学报（EI）等期刊发表学术论文2篇；申请专利4项，其中授权专利1项；参编著作2部。