《Food Hydrocolloids》：Chickpea Aquafaba as a Natural Stabiliser for Chilli Oleoresin Encapsulation: Stabilisation, Rheological and Microstructural Characterisation
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本研究旨在探索鷹嘴豆淀粉蛋白液（AF）作為天然穩定劑在辣椒油樹脂水包油乳液中的應用，通過實驗設計優化配方，并結合流變學、激光掃描離心與顯微成像等技術系統表征其穩定性、凝膠化行為及微觀結構。結果表明，AF納米顆粒可在油-水界面形成穩定的Pickering乳液，其中含15% AF、6.64%油和78.36%水的配方展現出最優的物理穩定性與凝膠化特性，為辣椒素類物質的綠色封裝與遞送提供了可持續的解決方案。
在食品科學與營養領域，如何利用可持續、植物基的原料來封裝和遞送具有生物活性的脂溶性成分，一直是研究的熱點與難點。辣椒油樹脂富含辣椒素等生物活性物質，具有降膽固醇、抗炎、抗氧化等多種健康益處，但其強烈的辛辣感、脂溶性及不穩定性限制了其在食品和醫藥中的廣泛應用。傳統的乳化劑往往依賴合成或動物來源的成分，不僅不符合清潔標簽的趨勢，也可能帶來環境與倫理問題。近年來，一種被稱為“鷹嘴豆淀粉蛋白液”的副產品悄然進入研究視野——它本是烹飪鷹嘴豆時產生的粘稠液體，曾長期被視作廚余廢棄物，卻因其富含蛋白質、多糖、皂苷等成分，展現出優異的乳化、發泡和凝膠特性，成為替代蛋基成分的潛力選手。然而，關于其能否作為辣椒油樹脂等脂溶性生物活性成分的高效“封裝壁材”，并形成穩定的乳液體系，科學認知仍處于起步階段。
為了回答這一系列問題，來自英國利茲大學食品科學與營養學院的研究團隊S.S. Sahin、A.J. Hernández-álvarez、L. Ke、P. Ho和F.M. Goycoolea開展了一項深入探索，其研究成果發表在食品膠體領域權威期刊《Food Hydrocolloids》上。他們聚焦于英國卡布里鷹嘴豆淀粉蛋白液，探究其在烹飪過程中意外形成的納米顆粒以及變性蛋白質對辣椒油樹脂水包油乳液的Pickering穩定作用。
研究人員主要運用了以下幾項關鍵技術方法：首先，采用I-最優混合物實驗設計，系統優化了以凍干復溶AF、辣椒油樹脂/中鏈甘油三酯（MCT）油（1:1， w/w）和水為三組分的乳液配方，并以離心/激光掃描儀測定的不穩定性指數作為響應變量。其次，利用激光掃描離心分析、靜態光散射和Zeta電位測定評估了乳液的物理穩定性、粒徑及表面電荷。第三，通過小振幅振蕩剪切流變學系統研究了最優配方乳液的粘彈性行為，包括時間掃描、頻率掃描和振幅掃描。第四，借助共聚焦激光掃描顯微鏡和冷凍掃描電鏡等顯微成像技術，直觀揭示了乳液滴的界面微觀結構和形貌特征。
研究結果
4.1. 乳液配方對系統穩定性的影響
通過混合物實驗設計，研究人員成功優化出了三個最穩定的乳液配方，其AF含量在13.85%至15.00%之間，油含量在1.00%至6.64%之間，水含量在78.36%至85.15%之間，整體期望值≥ 0.96。分析表明，AF含量是影響穩定性的最關鍵因素。當AF含量超過約10%時，乳液的不穩定性指數急劇下降，體系趨于高度穩定。激光掃描離心（LUMiSizer）的透射曲線顯示，最優配方（特別是Run 3、Run 8和Run 13）在2小時離心過程中幾乎未發生變化，表明其具有極強的抗聚結和抗分層能力，這與低不穩定性指數（0.005–0.057）的測量結果一致。相比之下，AF含量低于10%的配方則表現出快速的分層和不穩定性。
4.2. 辣椒油樹脂-AF乳液的粒徑與Zeta電位特性
新鮮制備的乳液粒徑在0.74至4.02微米之間變化。最穩定的配方（Run 8）具有最小的初始粒徑，且在整個21天的儲存期內粒徑保持穩定，未觀察到明顯的相分離。所有乳液的Zeta電位均為負值（-30.7至 -41.1 mV），表明體系主要通過靜電斥力穩定。然而，研究也發現，僅憑高負電位的Zeta電位并不能完全保證長期穩定性，對于AF含量不足的配方，盡管Zeta電位絕對值較高，仍會發生明顯的分層，提示空間位阻和凝膠網絡結構在穩定性中扮演著重要角色。
4.3. 辣椒油樹脂-AF乳液的流變學性質
對三個最優配方（Run 3, 8, 13）的流變學分析揭示了其獨特的凝膠化行為。在25°C靜置時，所有乳液均發生凝膠化，表現為儲能模量G′顯著超過損耗模量G″，并呈現典型的凝膠頻率依賴性。時間掃描顯示，G′隨時間呈指數增長，表明網絡結構不斷強化。其中，AF含量最高的Run 13（15% AF）形成的凝膠彈性最強，tan δ值最低，結構最穩固。研究還發現，這些凝膠在受到剪切破壞后，靜置時可重新形成，表明其網絡結構是物理驅動且可逆的，這為產品的加工和感官質地調控提供了靈活性。
4.4. 形態學特性
共聚焦激光掃描顯微鏡圖像清晰地顯示了油滴被蛋白質（經FITC染色）和脂質（經尼羅紅染色）組分包圍的結構。更為關鍵的是，冷凍掃描電鏡圖像在油滴表面觀察到了“覆盆子”狀的拓撲結構，這與AF納米顆粒在油-水界面進行Pickering穩定作用的假設完全吻合，為乳液的高穩定性提供了直接的微觀證據。
結論與討論
本研究有力地證明了鷹嘴豆淀粉蛋白液作為一種天然、可持續的“壁材”，能夠有效封裝辣椒油樹脂，并形成穩定的凝膠化Pickering乳液。其中，成分為15% AF、6.64%油（辣椒油樹脂:MCT， 1:1）和78.36%水（Run 13）的配方綜合性能最優，具備卓越的穩定性、理想的流變學特性和微觀結構。該研究的意義在于：第一，將一種常見的食品加工副產品（AF）升級為高價值的功能性成分，契合循環經濟和可持續發展的理念；第二，為辣椒素等脂溶性生物活性物質提供了一種基于植物Pickering顆粒的新型封裝與遞送平臺，有望改善其穩定性、控制釋放并調節辛辣感；第三，揭示了AF納米顆粒與變性蛋白質協同穩定乳液的微觀機制，即通過界面吸附形成機械屏障和誘導形成凝膠網絡結構。這項研究為AF在食品、醫藥遞送系統和化妝品等領域的創新應用開辟了新途徑。
