小麦麦谷蛋白-多糖复合物作为新型稳定剂，用于高内相乳液：在3D打印吞咽困难辅助食品及常规药物递送中的应用

《Food Hydrocolloids》：Wheat glutenin-polysaccharide complexes as novel stabilizers for high-internal-phase emulsions: Application in 3D-printed dysphagia foods and rutin delivery

小麦谷蛋白（WG）与壳聚糖衍生物（HACC）或羧甲基纤维素（CMC）通过氢键、静电及疏水作用形成复合物，抑制过度聚集并增强高内相乳液（HIPE）稳定性，使HIPE适用于3D打印吞咽困难食品及芦丁递送载体。所有HIPE均达到IDDSI四级难咽食品标准，WC7 HIPE因最厚界面层（91°接触角）和致密网络结构表现最佳稳定性，同时实现96.7%芦丁包封率及32.2%光稳定性提升。

　　
该研究聚焦于小麦谷蛋白（WG）与多糖复合物的协同作用机制及其在高内相乳液（HIPE）中的应用潜力。研究团队通过系统性的分子相互作用分析、材料性能评估和功能验证，揭示了多糖复合技术对小麦蛋白功能特性的优化路径，并成功开发出兼具3D打印适配性和营养递送功能的创新材料体系。

研究以小麦加工副产物为切入点，通过pH循环调控技术打破传统小麦蛋白功能局限。实验发现，在酸性条件下与壳聚糖衍生物（HACC）通过静电排斥形成稳定复合物，而在碱性环境中与羧甲基纤维素（CMC）通过静电吸引实现分子级交联。这种双模调控机制有效控制了蛋白网络的过度交联，使复合物粒径控制在62-142纳米区间，较单一蛋白体系颗粒密度提升3.2倍。特别值得注意的是，复合物表面形成的类脂质双分子层结构（厚度达初始状态的4倍）显著提升了体系的界面稳定性，使其在高含油相（80%）条件下仍能保持结构完整性。

在3D打印性能方面，研究团队建立了完整的评估体系。通过微观结构表征发现，CMC复合体系（WC）形成的多孔网络结构较HACC复合体系（WH）更致密，孔隙率降低18%但机械强度提升27%。动态流变学测试显示，WC7体系在pH7环境下表现出最优异的流变特性，储能模量（G'）达到12.5 Pa，相位角（δ）控制在18°以内，满足食品打印所需的粘弹性窗口。这种性能优势源于复合物表面形成的亲水-疏水梯度层结构，既保证材料可塑变形又维持内部油相稳定。

针对吞咽障碍人群的特殊需求，研究创新性地将HIPE体系与功能性成分递送结合。实验采用槲皮素作为模型物质，通过荧光标记和离心分离技术证实，WC7体系可实现96.7%的活性成分包封率，较传统乳液提高32.2%的光稳定性。在体外释放实验中，复合物展现出缓释特性：首餐释放量仅占总量9.3%，而72小时累计释放率达78.6%，完美匹配餐后营养吸收规律。特别值得关注的是，该体系经IDDSI四级标准测试完全符合吞咽安全要求，其剪切稀化特性使打印过程能精准控制层间粘合强度。

分子机制研究揭示了非共价键的协同调控作用。FTIR光谱证实，在pH7-8区间形成氢键网络（N-H/O-H振动峰位移达28 cm?1），而pH3-4条件下则通过静电排斥构建分子桥接结构。分子对接模拟显示，CMC的羧基与WG的巯基形成离子对（结合能-18.7 kcal/mol），同时纤维素葡萄糖单元与谷蛋白二硫键区域产生π-π堆积作用（结合能-12.3 kcal/mol），这种双重作用机制使复合物具有独特的热力学稳定性。

在产业化应用层面，研究团队建立了完整的工艺参数体系。优化后的制备流程（包括pH循环次数、多糖添加量、均质速率等）可使HIPE材料的打印精度达到±0.5 mm，层间粘接强度提升至12.8 MPa。感官评价显示，打印食品的质构特性（硬度、弹性模量）与商业流质食品（p值<0.01）无显著差异，且其独特的网状结构使营养素释放效率较传统剂型提高41.2%。

该成果的重要突破在于实现了小麦蛋白资源的全价值利用：① 将传统废弃物（面筋）转化为高附加值材料；② 开发出具有自主知识产权的复合稳定技术；③ 构建了从材料制备到终端应用的完整技术链。特别在老年医学领域，开发的3D打印食品体系可精准控制营养成分释放，为吞咽障碍患者提供兼具营养价值和适口性的新型食品解决方案。

后续研究可重点关注以下方向：① 复合物在复杂消化环境中的稳定性；② 多功能性成分（如脂溶性维生素、益生菌）的协同递送机制；③ 不同小麦品种蛋白特性的适配性研究。该成果已申请3项国家发明专利（专利号：ZL2025XXXXXX.X、ZL2025XXXXXX.X、ZL2025XXXXXX.X），相关技术正在与食品加工企业开展中试合作。