食品亲水胶体之间的互相作用对调控食品加工的乳化性、凝胶性、成膜性等方面起到至关重要作用。该研究方向目前存在的主要研究问题有两个:其一,关于建立食品亲水胶体互作行为与食品加工过程及制品稳定性、质构特性之间的直接调控关系;其二,建立食品亲水胶体科学与食品营养学之间的关系,尤其是寄希望利用天然高分子的微纳组装形式开发功能食品配料或营养素递送系统。为了解决该两大科学问题,结合日渐发展成熟的纳米技术来研究食品多组分互作行为、微纳组装机制,尝试应用于功能食品配料开发为本课题主要阐述问题。本研究选用我国特色资源食品亲水胶体魔芋葡甘聚糖为主体,结合明胶及多酚,围绕理解食品亲水胶体及功能组分之间在溶液和微观界面两种状态的相互作用及微纳自组装形式展开。本文重要研究结果如下:1.魔芋葡甘聚糖与明胶互作的浓度效应及微观网络变化中性魔芋葡甘聚糖与明胶共混体系随着总浓度的增加,相行为经历了共溶到热力学相分离的不同阶段。其相分离存在浓度依赖性,固定魔芋葡甘聚糖浓度为0.4wt%,明胶浓度在0-2wt%范围,体系为相容态,而提升明胶浓度后,即在排空相互作用下发生热力学宏观相分离。流变学及小角X射线散射结果显示,伴随着相转变的发生,共混体系的微观网络结构从相容态下的致密结构向分离态下的明胶主导三维氢键网络而递变。2.盐离子、pH、温度对混合体系相转变的影响考察了溶液盐离子浓度,pH及静置温度等环境影响因素对混合相图、相分离界限及微观网络结构的影响。结果显示,随盐离子浓度增加,减弱了体系蛋白之间的排斥作用,促进其聚集,导致排空作用增强,体系相分离加剧;pH在碱性条件下,魔芋葡甘聚糖由于发生脱乙酰反应而促进了自聚集,形成的自聚集网络排阻明胶分子,而导致相分离加速;温度效应,一方面升温促进魔芋葡甘聚糖脱乙酰反应的发生,促进相分离加速;另一方面,降温可促进明胶凝胶,形成三维网络结构,即出现凝胶化与相分离耦合效应。3.多糖分子量、电荷性对混合体系相转变的影响除了外界环境的影响,亲水胶体分子本身参数也显著改变其相互作用模式。通过非均相辐照改性,得到3种不同分子量的魔芋葡甘聚糖(Mw分别为6.552×105Da,6.146×105 Da和4.365×105 Da)。结果显示,降低魔芋葡甘聚糖分子量可以提高其与明胶的相容性,且分子越小,越有利于其共溶。此外,采用羧甲基修饰魔芋葡甘聚糖,使其由中性多糖转变为带负电荷的多糖,然而多糖电荷改变了其与蛋白相分离模式,即由离析型相分离转为静电结合驱动的结合型相分离。4.魔芋葡甘聚糖与明胶相转变与凝胶化的耦合效应在研究温度对相分离影响的过程中,当温度骤降至明胶凝胶温度以下,发现了相分离与凝胶化耦合的现象。当宏观相分离速度快于凝胶速度,局部的蛋白浓度增加促进了蛋白凝胶化,得到一种宏观凝胶性更强的体系;当宏观相分离速度慢于凝胶速度,相分离由于明胶凝胶网络的阻隔而被抑制,表现为宏观较为均一的微观相分离。微流变技术引入可实现从微观尺寸、局部区域的角度考察微相分离与凝胶化耦合效应。结果显示,相分离与凝胶化均导致局部分子非均一性的增加,且凝胶化引发的微观不均一性更为显著。5.混合体系相转变与多酚自组装行为研究在不同的相态下,魔芋葡甘聚糖/明胶/单宁酸的结合和组装行为亦受到影响。明胶蛋白本身通过较强的疏水相互作用可有效结合及负载多酚;中性魔芋葡甘聚糖由于其自身较多的氢键亦能与多酚结合,因此当多糖/蛋白处于共溶态时,可调控形成大小、表面亲疏水性均可变的三者纳米组装体。当羧甲基改性魔芋葡甘聚糖与明胶通过结合型相分离形成复合物,成功实现对多酚的包埋,然而未明显促进与多酚的结合。该两种自组装形式均能作为多酚的有效纳米运送系统。基于魔芋葡甘聚糖/明胶/多酚自组装而形成的大小和表面亲疏水性可控纳米组装体可作为一种良好的颗粒乳化剂。实验采用荧光显微镜、冷冻断裂扫描电镜及界面流变仪等手段研究了三元复合自组装体在油水界面的吸附行为。在极低浓度下(2.5-10 mg/mL),三元复合自组装体可有效稳定中链油/水界面,形成油相高达50%的皮克林乳液。该皮克林乳液具有高稳定性,可有效耐受1.5-7.5的pH变化及150 mM的离子强度。除了中链油,三元纳米自组装体可稳定多种食用油(玉米油、橄榄油及菜籽油等)乳液,通过体外消化模拟实验,结果显示皮克林乳液可以有效调控食用油的消化速度,实现油脂均一消化,一方面可以用于特殊膳食群体油脂可控摄入,另外可以用于设计油溶性活性成分在体内的控释或缓释。