2025年12月19日，安徽农业大学食品与营养学院王永泉教授团队在中科院农林科学一区Top期刊Food Hydrocolloids （IF:12.4）上在线发表了题为“Wheat glutenin-polysaccharide complexes as novel stabilizers for high-internal-phase emulsions: Application in 3D-printed dysphagia foods and rutin delivery”的研究型论文。
小麦蛋白分为麦醇溶蛋白与麦谷蛋白，是淀粉加工低成本副产物。麦醇溶蛋白两亲结构优异，可制备纳米颗粒、稳定皮克林乳液；麦谷蛋白交联结构致密、氨基酸组成特殊，整体功能不佳，但可通过调控动态非共价相互作用改善应用性能。
pH循环可缓解麦谷蛋白过度聚集、提升乳化性，搭配多糖复配能进一步降低蛋白交联。参考米蛋白 – 羧甲基纤维素可稳定油相超74%乳液的研究，推测麦谷蛋白与羧甲基纤维素、阳离子壳聚糖复合也可制备高内相乳液。 高内相乳液（油相≥74%）具备自支撑、剪切变稀特性，适用于3D打印、活性物质包埋，特别适合制作吞咽障碍人群专用打印膳食，本研究选取芦丁作为脂溶性功能模型物。
本研究采用pH循环构建麦谷蛋白 – 羧甲基纤维素 / 阳离子壳聚糖复合体系，表征蛋白聚集、分子互作与界面特性，从微观、流变、稳定性等维度评价乳液性能，按照吞咽膳食标准评估打印适配性，并考察芦丁包埋与释放效果，证实多糖复合可有效改善麦谷蛋白乳化能力，拓宽其在吞咽障碍3D打印食品、活性成分递送领域的应用。
研究亮点
• 小麦麦谷蛋白与多糖的复合主要受非共价相互作用驱动。
• 非共价相互作用抑制了小麦麦谷蛋白的过度聚集。
• 界面层厚度与三相接触角均发生了显著变化。
• 该复合物成功稳定了内相体积达80%的高内相乳液。
• 这种高内相乳液适用于3D打印吞咽障碍食品及芦丁递送。
研究结论
（1）小麦麦谷蛋白与羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖或羧甲基纤维素之间的复合作用主要由氢键、静电力和疏水相互作用共同驱动。
（2）这些非共价作用能抑制颗粒过度聚集，形成粒径更小的复合物，使其界面层厚度增至单一蛋白的四倍左右；其中pH 7下的小麦谷蛋白-羧甲基纤维素复合物界面层最厚，润湿性也趋向中性。
（3）这些复合物成功稳定了内相油含量达80%的高内相乳液，形成储能模量高于损耗模量的弹性材料。
（4）较小液滴尺寸和相互连接的网络结构使小麦谷蛋白-羧甲基纤维素复合物稳定乳液表现出更高的储能模量、损耗模量和黏度，赋予其优异稳定性与高精度3D打印能力。
（5）根据国际吞咽障碍饮食标准框架，所得产品被归类为4级吞咽障碍食品。
（6）该高内相乳液对功能成分的包封率达96.7%，光稳定性提升32.2%，生物可及性超过62.7%。
（7）小麦麦谷蛋白与两种多糖的相互作用可用于开发新型高内相乳液稳定剂，拓展了其在3D打印吞咽障碍食品及脂溶性功能成分递送领域的应用潜力。
图文赏析
图1. 图文摘要。
图2. 复合物的特性表征：(A) 小麦麦谷蛋白及其复合物的傅里叶变换红外光谱、(B) 基于红外光谱解析的蛋白质二级结构组成、(C) 小麦麦谷蛋白与WG-HACC复合物的荧光发射光谱、(D) 小麦麦谷蛋白与WG-CMC复合物的荧光发射光谱、(E) 粒径分布、(F) ζ-电位、(G) 界面层厚度、(H) 三相接触角。WH3/ WH5：pH 3/ pH 5条件下的WG-HACC复合物、WC7/WC9：pH 7/ pH 9条件下的WG-CMC复合物。WG：小麦麦谷蛋白、HACC：羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、CMC：羧甲基纤维素。
图3. 小麦谷蛋白与多糖相互作用示意图。(A) 三维结合构象： (a) HMW–HMW、(b) HMW–LMW、(c) LMW–LMW；(B) 二维作用图示：(a) HMW–HMW、(b) HMW–LMW、(c) LMW–LMW；(C) 三维结合构象：(a) HMW–CMC、(b) HMW–HACC、(c) LMW–CMC、(d) LMW–HACC；(D) 二维作用图示：(a) HMW–CMC、(b) HMW–HACC、(c) LMW–CMC、(d) LMW–HACC。HMW：高分子量谷蛋白亚基、LMW：低分子量谷蛋白亚基、CMC：羧甲基纤维素、HACC：羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖。
图4. 复合物的扫描电镜显微结构。(A) 小麦麦谷蛋白；(B)、(C) WH和WC复合物的结构示意图；(D) (a) HACC（200×）、(b) HACC（400×）、(c) WH3（400×）、(E) (a) HACC5（200×）、(b) HACC5（400×）、(c) WH5（400×）；(F) (a) CMC7（200×）、(b) CMC7（400×）、(c) WC7（400×）；(G) (a) CMC9（200×）、(b) CMC9（400×）、(c) WC9（400×）。WG：小麦麦谷蛋白、HACC：羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、CMC：羧甲基纤维素、WH：WG-HACC复合物、WC：WG-CMC复合物、WH3/ WH5：pH 3/ pH 5条件下的WG-HACC复合物、WC7/WC9：pH 7/ pH 9条件下的WG-CMC复合物。
图5. 高内相乳液的性质表征。(A) 显微结构图：(a) WHE3、 (b) WHE5、 (c) WCE7、(d) WCE9；(B) 乳液外观（从左至右：WHE3、WHE5、WCE7、WCE9）；(C) 液滴尺寸；(D) ζ-电位；(E) 流变特性：(a) 储能模量与损耗模量、(b) 黏度、(c) 损耗因子。WG：小麦麦谷蛋白、HACC：羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、CMC：羧甲基纤维素、WHE3/WHE5：由pH 3/ pH 5条件下的WG-HACC复合物稳定的高内相乳液；WCE7/WCE9：由pH 7/ pH 9条件下的WG-CMC复合物稳定的高内相乳液。
图6. 高内相乳液的共聚焦激光扫描显微镜图像。(A) WHE3、(B) WHE5、(C) WCE7、(D) WCE9。图中比例尺对应长度为10 μm。WG：小麦麦谷蛋白、HACC：羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、CMC：羧甲基纤维素、WHE3/WHE5：由pH 3/ pH 5条件下的WG-HACC复合物稳定的高内相乳液；WCE7/WCE9：由pH 7/ pH 9条件下的WG-CMC复合物稳定的高内相乳液。
图7. 高内相乳液稳定性表征。(A) 储存30天后的外观与(E)显微图像、(B) 90°C加热后的外观与(F)显微图像、(C) 离心后的外观、(D) 受0–300 mM NaCl浓度影响的外观变化、(G) 含300 mM NaCl乳液的显微图像、(H)、(I) 液滴尺寸分布（从左至右依次为：WHE3、WHE5、WCE7、WCE9）。WG：小麦麦谷蛋白、HACC：羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、CMC：羧甲基纤维素、WHE3/WHE5：由pH 3/ pH 5条件下的WG-HACC复合物稳定的高内相乳液；WCE7/WCE9：由pH 7/ pH 9条件下的WG-CMC复合物稳定的高内相乳液。
图8. 3D打印吞咽障碍食品。(A) WHE3、(B) WHE5、(C) WCE7、(D) WCE9；（a）外观、（b）叉子滴落测试、（c）勺子倾斜测试、（d）叉子压力测试。WG：小麦麦谷蛋白、HACC：羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、CMC：羧甲基纤维素、WHE3/WHE5：由pH 3/ pH 5条件下的WG-HACC复合物稳定的高内相乳液；WCE7/WCE9：由pH 7/ pH 9条件下的WG-CMC复合物稳定的高内相乳液。
图9. 芦丁包封性能分析。(A) 包封率与载药量、(B) 紫外光照后芦丁的保留率、(C) 在胃液与小肠液孵育过程中芦丁的释放率。
图10. 小麦麦谷蛋白非共价相互作用调控乳化性能的机理示意图。
作者简介
王永泉，工学博士，特任教授，博士生导师，兼任全谷物食品产学研联盟理事。研究方向为粮油食品与植物蛋白加工与制造，主要包括植物蛋白结构和功能特性调控基础理论、功能因子稳态保持和靶向递送加工技术、精准营养产品创制及产业化应用。主持国家自然科学基金青年项目1项、安徽省高校理工科教师赴企业挂职实践计划项目1项、安徽省高等学校科学研究项目1项以及安徽农业大学高层次人才引进项目1项。发表SCI论文20余篇，申请/授权发明专利5项。