复合界面调控食品乳液中脂肪消化的机制研究

Diet food is one of the hot topics in functional food research, and it relies on the design of food fine structures. This study is focused on the mechanism of different interfacial structures and properties regulating lipid digestion. Characteristics of interfacial structures formed with the mixtures of hydrocolloids-surfactants are investigated in relation to the lipid digestion properties measured using in vitro gastrointestinal model. The complex interface is designed by means of electrostatic interactions. The fatty acid release kinetics is measured using pH stat and GC-MS, and the lipase enzymolysis kinetics by isothermal titration calorimetry. The behavior of lipase at the interface is examined using interfacial rheology and confocal laser scanning microscope. The competitive adsorption behavior of surfactant and food hydrocolloids, and the effect of Ca2+, bile salt, lipase and digestive products on the interfacial properties are investigated. The study aims to clarify the relationship between interfacial structures and lipid digestion from the viewpoints of biochemistry, thermodynamics and interfacial mechanics, and is expected to provide fundamental knowledge for the design of diet food based on emulsion interface.

降脂减肥作为当前功能性食品研究的热点，主要依赖于其精细结构的设计。本项目研究乳液体系中不同界面吸附结构对脂肪消化调节作用机制。将食品胶体乳化剂与表面活性剂复配，研究不同离子型表面活性剂与多糖或蛋白质形成的界面在体外小肠模型下对脂肪消化特性的影响。通过静电相互作用制备食品胶体乳化剂/表面活性剂复合界面，阐明不同吸附方式对界面吸附结构的影响。采用恒定pH电位滴定仪和气质联用仪测定脂肪酸释放动力学，界面流变技术和激光共聚焦显微镜测定脂肪酶界面酶解特性。考察表面活性剂与食品胶体乳化剂的界面竞争吸附行为，肠液体系中的钙离子、胆盐、脂肪酶及消化产物对界面性质的影响。从生物化学和界面力学两方面来综合阐述乳液界面吸附结构与脂肪消化特性的关系，揭示乳液界面结构调控脂肪消化的作用机制，初步构建基于乳液复合界面技术的降脂减肥食品设计理论。

本项目基于食品胶体对乳液界面结构的精细设计，深入理解乳液体系中不同界面结构影响脂肪消化的作用机制。选用食品中常用多糖（阿拉伯胶、甜菜果胶、印度胶）、蛋白（乳清分离蛋白）和小分子表面活性剂（吐温80）为乳化剂，构建了具有典型界面特性的单一多糖界面、多糖-表面活性剂复合界面、以及多糖-蛋白复合界面。从分子结构、分子间作用力等方面解析了乳化剂在界面的吸附特性和排列方式，探究了不同界面结构下胆盐取代和脂肪酶吸附特性，归纳了乳液界面吸附结构与脂肪消化特性的关系，理解了乳液界面结构调控脂肪消化的作用机制，初步构建了基于乳液复合界面技术的降脂减肥食品设计理论，将为研究降脂减肥食品提供必要的设计思路和重要的理论参考。重要研究结果如下：.（1）系统研究了具有不同分子构象的典型多糖乳化剂（阿拉伯胶、甜菜果胶、印度胶）形成的界面对乳液中脂肪消化的影响，归纳出影响乳液消化速率的主要因素为乳滴在模拟胃肠液中的稳定性和乳液界面层对胆盐的抗取代能力。.（2）研究了采用吐温80进行修饰的阿拉伯胶界面，发现吐温80可部分取代界面阿拉伯胶，形成大分子-小分子共混界面。吐温80使界面更加致密而厚实，可在一定程度上延缓或阻碍胆盐的界面取代。.（3）对于阿拉伯胶-吐温80复合乳液界面，呈现出脂肪消化速率二相性，这是由于阿拉伯胶和吐温80共存的复合界面结构致密，已证实脂肪酶在乳滴界面的缓慢积累是导致脂肪消化速率呈现延滞期的直接原因。.（4）构建了阿拉伯胶-乳清分离蛋白分子内复合物乳液界面和逐层吸附界面，发现相同界面组分但不同界面结构的乳液呈现出相近的脂肪消化特性和姜黄素胃肠释放特性。主要原因是在模拟胃液中乳液界面蛋白发生部分酶解，乳滴出现了聚集或重排。再次证明，乳液初始界面结构及其在模拟胃肠液中的稳定性，是影响脂肪消化速率的重要因素。.围绕上述研究结果，在Food Hydrocolloids、RSC Advances等权威期刊上已发表论文7篇，其中SCI/EI收录论文5篇。此外，尚有2篇SCI论文处于投稿中，1篇SCI论文撰写中。申请国家发明专利1项，培养硕士研究生3名。项目负责人姚晓琳在项目执行期间晋升为副教授，获得湖北工业大学“优秀青年”基金资助，并获得南湖学者“学术带头人”光荣称号。