近期，南京农业大学肉品质量控制与新资源创制全国重点实验室徐幸莲教授、赵雪副教授（通讯作者）等在国际糖类高分子与多糖材料领域顶级期刊Carbohydrate Polymers（JCR Q1, IF = 13.2）发表题为“Chitosan spatial positioning dictates thermal reconstruction pathways and performance in myofibrillar protein emulsions: expansion-interstitial filling versus molecular extension”的研究性论文。本文第一作者为南京农业大学食品科技学院博士研究生赵宇辉。文章聚焦于蛋白-多糖界面空间工程，揭示了壳聚糖在油水界面的空间定位如何决定肌原纤维蛋白乳液在热处理过程中的结构重构路径及多尺度性能表现，为热加工肉制品中脂肪替代预乳化液的设计提供了全新理论框架。
研究背景
随着消费者对健康膳食需求的日益增长，利用蛋白-多糖复合预乳液替代动物脂肪已成为食品工业的重要策略。在乳化肉制品的加工过程中，热处理是核心单元操作，直接决定产品的质构特性和微生物安全性。肌原纤维蛋白（Myofibrillar Protein, MP）作为肌肉组织中含量最丰富的蛋白质，具有良好的乳化能力，是构建脂肪替代预乳液的理想天然材料。然而，大量研究表明，仅由MP单独稳定的乳液在热处理中极易发生失稳。加热诱导的蛋白质变性与聚集导致界面膜破裂，进而引发液滴聚并、相分离及稳定性急剧下降。这一热敏性瓶颈严重制约了MP基预乳液在热加工食品中的实际应用。
引入壳聚糖（Chitosan, CS）与MP形成复合界面，是改善乳液热稳定性的有效策略。CS是自然界唯一大量存在的阳离子多糖，凭借其优异的成膜能力、热稳定性及与蛋白质静电相互作用的特性，能够在油-水界面与带负电的MP形成复合界面结构。然而，现有研究大多将MP与CS简单混合或通过先后吸附构建界面，对两者在油-水界面上的空间排布方式缺乏系统关注。界面是均相混合层还是分层结构？分层结构中哪个组分占据外层、哪个组分占据内层？这些空间排列方式如何调控加热过程中的界面结构演化与性能响应？这些关键科学问题尚不清楚。
针对上述问题，研究团队在前期工作中已建立了系统的研究基础。团队首先通过调控MP与CS的浓度比例和分布模式，系统探究了MP-CS（MP外层&CS内层）、CS-MP（CS外层&MP内层）及MP/CS（预复合）三种界面分布模式对乳液宏观特性的影响规律（ZhaoY.et al., Food Chemistry, 2025, 475, 143349）；在此基础上，进一步揭示了MP与CS在单层、复合层及双层等不同界面分布模式下对油-水界面行为及乳液稳定性和粘弹性的调控机制（ZhaoY.et al., Food Hydrocolloids, 2026, 170, 111748）；此外，团队还将三种界面结构拓展至消化领域，阐明了界面空间架构对脂质消化动力学及餐后代谢响应的调控规律（ZhaoY.et al., Food Hydrocolloids, 2026, 180, 112914）。上述工作证实了MP与CS的界面空间排布对乳液宏观性能、界面行为乃至消化代谢具有决定性影响，但三种界面架构在热加工条件下的结构演化路径与性能响应规律仍属空白。
基于上述研究空白，本研究通过精确控制MP和CS的吸附路径，构建了三种具有明确空间界面架构的乳液：MP/CS复合共吸附层（均相混合）、CS-MP双层和MP-CS双层。研究系统考察了三种界面架构乳液在60–90°C热处理后的宏观稳定性、界面负载、界面结构及多尺度流变学响应，首次揭示了“界面空间架构决定热重构路径”的核心规律。
结论与展望
本研究围绕MP与CS在油水界面的空间排布，揭示了界面架构决定乳液热重构路径与多尺度性能的核心规律。三种界面架构，即MP/CS复合层、CS-MP双层和MP-CS双层，在60–90°C热处理后表现出截然不同的热响应行为，但均在80°C达到最优稳定性，表明该温度可作为此类预乳液体系热加工的普适窗口。在热重构路径上，MP/CS复合层通过“膨胀-间隙填充”机制实现界面致密化，热膨胀产生的纳米级间隙被游离复合物填充，使界面物质浓度增加而膜厚几乎不变，分子间协同性最强，大变形抵抗能力最优。CS-MP双层则表现为分子伸展与间隙填充的平衡共存，外层CS赋予体系良好的热耐受性。而MP-CS双层中，CS作为内层直接锚定于油面，其弱疏水锚定与热诱导链伸展之间的结构性矛盾导致界面在90°C过热条件下发生不可逆解体，表现为粒径骤增、ζ电位骤降、稳定性急剧劣化。冷冻扫描电镜（cryo-SEM）与小角X射线散射（SAXS）分形分析从形貌和定量两个维度提供了直接界面结构证据，多尺度流变学进一步证实了上述机制在粘弹性及非线性变形抵抗能力上的明确层级。该机制同时在乳化肉糜模型体系中得到了验证，界面空间工程将CS从一个被动共吸附物提升为主动热响应调控者。本研究为含蛋白-多糖界面的热加工食品体系提供了设计原则，也为热稳型脂肪替代预乳液的开发及低脂乳化肉制品品质改善提供了科学依据。未来研究可进一步拓展至中试规模验证与营养评价，推动基于界面工程的新型健康肉制品产业化发展。
