FH|南京财经大学汤晓智教授:高内相乳液在淀粉凝胶性能增强中的作用

淀粉作为主食的主要成分，在加工和储存过程中会发生糊化、回生与凝胶化，这些过程直接决定了淀粉基食品的质构、感官特性和货架期，因此开发有效调控这些过程的策略具有重要意义；将乳液引入淀粉凝胶已成为一种颇具前景的改性手段，其中高内相乳液（HIPEs）因独特的流变特性、抗聚结稳定性和生物活性物质包埋能力备受关注，但传统 HIPEs 依赖高浓度合成表面活性剂，存在食品安全与环境问题，目前研究虽已转向多糖、蛋白质等食品级固体颗粒稳定的 HIPEs，并证实其可在烘焙食品中模拟脂肪功能、提升氧化稳定性，但 HIPEs 与淀粉基质的相互作用机制及其对淀粉凝胶结构和性能的影响仍缺乏系统认知；尽管已有少量研究揭示了乳液 - 淀粉相互作用受界面化学和物理限域效应共同调控，低油相乳液可通过抑制淀粉链相互作用和水分迁移延缓回生、提升凝胶硬度，但不同内相体积分数的乳液（尤其是 HIPEs）对淀粉凝胶的差异化作用尚未明确，基于此，本研究依托团队前期开发的壳聚糖 - 阿拉伯胶 - 肉桂醛稳定的高环境稳定性 HIPEs 体系，开展了 HIPEs 与低内相乳液（LIPEs）对淀粉凝胶性能影响的对比研究。

乳液热稳定性与淀粉凝胶内分散性存在显著差异

高内相乳液（HIPEs）因油滴紧密堆积形成自支撑类凝胶结构，热稳定性显著优于低内相乳液（LIPEs）。加热过程中，LIPEs 的界面吸附颗粒易脱附，引发严重的液滴絮凝与聚集；而 HIPEs 在淀粉凝胶基质中能保持均匀分散状态，未出现明显的破乳或大规模聚集，淀粉基质的物理屏障作用与多糖 - 淀粉间的氢键作用进一步提升了其稳定性。LIPEs 则会在凝胶内发生局部聚集和相分离，导致淀粉凝胶三维网络出现结构缺陷，甚至引发网络塌陷与分层。

乳液对淀粉糊化与分子有序结构的影响具有特异性

HIPEs 可降低淀粉颗粒的溶胀阻力，显著提高淀粉糊的峰值黏度、崩解黏度和最终黏度，加速淀粉的糊化进程与短期回生；LIPEs 虽也能提升糊化黏度，但其作用主要源于聚集的液滴和游离多糖的增稠效应，且会通过竞争结合水分轻微抑制淀粉颗粒溶胀。两种乳液均未改变淀粉的短程有序结构，也未改变其 B+V 型的长程结晶结构；仅 HIPEs 因界面与淀粉链的相互作用轻微降低了淀粉的相对结晶度，而 LIPEs 因相分离导致的局部淀粉浓度升高，反而轻微促进了淀粉的重结晶。

HIPEs 显著增强淀粉凝胶的力学性能，LIPEs 存在结构缺陷

HIPEs 作为活性填料均匀嵌入淀粉凝胶网络，通过物理交联点作用、自身类凝胶的机械强度以及与淀粉链的界面相互作用，显著提升淀粉凝胶的抗变形能力、硬度和穿刺力，且效果呈浓度依赖性。当 HIPEs 添加量达到 5.625g 时，凝胶硬度提升 31%；75%-3.75 组的穿刺力提升 72%。LIPEs 虽也能一定程度提升凝胶硬度等质构参数，但液滴聚集形成的结构缺陷会降低凝胶的抗变形能力，且其对力学性能的增强效果整体弱于 HIPEs。两种乳液对淀粉凝胶的弹性和回复性影响较小，表明其主要改变凝胶的大变形断裂性能，而非淀粉基质本身的瞬时弹性。

两种乳液通过不同机制调控淀粉凝胶的水分分布

HIPEs 的加入使淀粉凝胶中强结合水的结合力增强，同时弱结合水和自由水的流动性显著提升，这种水分分布的改变与凝胶机械性能的增强相互解耦，凝胶硬度的提升主要源于 HIPEs 的活性填料增强作用，而非水分流动性的变化。LIPEs 则会显著限制水分的整体流动性，其液滴聚集和游离多糖的竞争水合作用，会促进局部淀粉重结晶并将水分转化为强结合水，导致弱结合水和自由水的比例下降。

明确了 HIPEs 改性淀粉凝胶的核心优势与研究局限性

本研究证实，利用 HIPEs 独特的紧密液滴网络结构，可在不改变淀粉本征分子结构的前提下，通过宏观网络重构实现淀粉凝胶性能的精准调控，是一种高效的淀粉基食品改性策略。但该研究仅针对直链淀粉含量 26% 的普通玉米淀粉展开，不同植物来源、结晶类型和直链 / 支链比例的淀粉与 HIPEs 的相互作用规律仍需进一步探究。该研究成果为清洁标签淀粉基凝胶产品的开发提供了理论支撑，在植物基乳制品、生物活性物质包埋功能食品等领域具有广阔的应用前景。

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