食品组分（蛋白质、多糖和脂质等）及其相态特性（聚集态、胶束态和微/纳米颗粒等）常常通过改变多相界面（液/液、气/液、固/液等）性质、控制界面膜的形成等实现对界面主导型食品体系的理化特性（外观、风味、稳定性、流变性及生物可及性等）的调控,看似简单的食品因具有多组分、多相态、多尺度的特征,导致真实食品体系的深入研究存在极大困难。泡沫状食品如鲜奶油、慕斯、啤酒和蛋糕等因大量的气/液界面的存在,为消费者提供了良好的视觉享受和绵密的味觉质感。然而,维持泡沫体系的稳定却始终存在着巨大的挑战,是食品科学研究中的难点问题。蛋白质泡沫的形成与稳定主要由界面上的分子层决定,其分子层的性质可通过多种方法进行调控,从而合理地改善宏观泡沫特性。因此,对界面活性分子的结构、相互作用、界面行为及其宏观性质之间关系的分层研究已成为目前该领域研究的重要组成部分。基于此,本论文以酪蛋白酸钠（Na-Cas）、单宁酸（TA）/没食子酸（GA）及辛烯基琥珀酸淀粉酯（OSA-starch）/羧甲基纤维素（CMC）三类5种食品组分,构建系列多组分体系,揭示食品多组分间相互作用的机制,建立产物结构特征及其气/液界面行为与宏观泡沫性质之间的关联,为蛋白质基泡沫型食品加工中配料与工艺调控提供参考。本文主要研究结果如下:1.通过光谱学和热力学方法评估了Na-Cas与TA结合导致的浊度、粒径、二级结构及热量的变化。结果显示,Na-Cas与TA的结合导致复合物粒径先减小后增加。过量TA将使蛋白质聚集,从而导致体系浊度增加。TA导致Na-Cas中氨基酸残基的微环境发生变化,β-sheet数量增加,从而引起Na-Cas二级结构变化。相应地,Na-Cas与TA间的结合属于自发的放热过程,大约1.033个TA分子与1个Na-Cas分子结合并且结合由氢键作用主导。2.通过动态光散射（DLS）、荧光探针（ANS）及界面流变技术系统地评估了Na-Cas/TA复合物体相、气/液界面行为和宏观泡沫性质之间的关系。结果表明,随TA浓度增加,Na-Cas/TA复合物的粒径减小,表面疏水性（H0）下降,而其负电荷量逐渐增加。Na-Cas/TA复合物的表面活性随着TA浓度增加而逐渐降低,从而导致Na-Cas/TA复合物体系的起泡性降低。界面流变结果显示,Na-Cas/TA复合物稳定的界面层以弹性行为为主,且界面层复合粘弹模量（E）随TA含量增加而增加,从而使Na-Cas/TA复合物稳定的泡沫体系具备良好的稳定性。3.通过探究Na-Cas/TA复合物在气/液界面上的吸附动力学和界面扩张流变性质以及界面蛋白质组分,在分子层面对Na-Cas/TA复合物气/液界面的稳定调控机制进行了研究。结果显示,由Na-Cas/TA复合物稳定的泡沫体系中气泡的尺寸保持在较小的范围内,并且泡沫在储存的过程中,复合物在界面融合并紧密地包裹在气泡表面,从而形成阻止气泡歧化和聚结的巨大空间屏障。由于氢键作用形成的Na-Cas/TA复合物的粒径小于单一Na-Cas的粒径,导致Na-Cas/TA复合物具有更大的扩散速率。但是,添加TA降低了Na-Cas/TA复合物的表面疏水性及增加了复合物表面电荷量,并且复合物体系的起泡性低于单一Na-Cas,从而说明在本研究体系中主要是表面疏水性和表面电荷量对复合物的起泡性起决定性作用。随着TA浓度的增加,Na-Cas/TA复合物形成的界面层具有更高的扩张粘弹模量（E）,这主要归因于TA的连接作用导致界面上Na-Cas间的相互作用增强;复合物形成的界面层兼具刚性和柔性,能够快速准确地对外界的形变做出响应,防止界面因受力破裂,从而维持泡沫体系长期宏观稳定。通过界面组分定量分析发现,TA的添加导致界面上κ-casein的吸附量增多,有利于形成更具弹性的气/液界面膜,从而有助于提高泡沫体系的稳定性。4.根据TA对Na-Cas功能性质的影响规律,对比研究了Na-Cas与GA间的相互作用、界面行为及其泡沫性质。结果显示,Na-Cas与GA的结合主要由疏水相互作用和氢键驱动。随着GA浓度增加,每毫克蛋白质结合的GA恒定增加。Na-Cas与GA结合后,表面疏水性明显降低。适中浓度的GA能够改善Na-Cas的表面活性,增强Na-Cas的泡沫稳定性,并且随着GA含量增加,泡沫稳定性逐渐增加。界面流变结果表明,GA与Na-Cas结合显著提高了复合物界面层粘弹性。与单一的Na-Cas相比,由Na-Cas/GA复合物稳定的界面具有更高的粘弹性,因此宏观上表现出更好的稳定性。通过对Lissajous曲线分析验证了泡沫稳定性与界面粘弹性之间的对应关系,即添加GA加强了界面处蛋白质间相互作用,导致界面层粘弹性增加,从而促进了泡沫体系的稳定。由于界面层的结构复杂性,宏观性质与微观界面性质并不总是一一对应。质量比为1:0.5的Na-Cas/GA复合物具有良好的起泡性,但GA的存在降低了Na-Cas/GA复合物从溶液扩散到界面的速率。5.系统地评估了OSA-starch对Na-Cas基复合体系（Na-Cas和Na-Cas/TA）界面行为和泡沫性质的调控规律。通过线性及非线性流变学方法研究了复合物体系界面层的流变性质,并借助Lissajous曲线定量分析了界面层的非线性流变学行为。结果显示,OSA-starch对Na-Cas基复合体系的泡沫性质有显著地影响。Na-Cas/OSA-starch相较于Na-Cas及Na-Cas/TA/OSA-starch相较于Na-Cas/TA,其复合物体系的起泡性显著提高,同时复合物体系依旧保持了出色的泡沫稳定性。添加OSA-starch明显降低了泡沫体系中气泡尺寸。Na-Cas/OSA-starch复合物拥有最低的初始吸附值,这主要归因于具有表面活性的OSA-starch也能吸附于界面,从而协同降低界面张力。与Na-Cas/TA相比,Na-Cas/TA/OSA-starch复合物体系拥有更低的初始界面张力值以及最终的界面张力,导致Na-Cas/TA/OSA-starch复合物体系拥有更好的起泡性。相比于Na-Cas/OSA-starch复合物,Na-Cas/TA/OSA-starch复合物稳定的界面层具有更高的界面扩张粘弹模量（E）,对应Na-Cas/TA/OSA-starch复合物具有较高的泡沫稳定性,因此,界面粘弹性与宏观泡沫稳定性之间存在重要的对应关系。非线性界面扩张流变学和Lissajous曲线的结果显示,Na-Cas/TA复合物形成的界面具有较高的扩张粘弹模量（E）,表现出类固体弹性行为,并在扩张和压缩过程中均发生应变硬化,表明该界面是高弹性的二维凝胶结构;在Na-Cas/TA/OSA-starch复合物稳定的界面中,添加OSA-starch的增加了界面膜在扩张时的应变软化和压缩时的应变硬化,说明界面层可能由Na-Cas/TA复合物形成的凝胶结构转变为由Na-Cas/TA及OSA-starch结构域混合而成的结构。6.通过构建相图、表征气/液界面性质以及泡沫的流变性质,评估了OSA-starch在Na-Cas基复合物界面行为和泡沫性质中的调控机制。结果显示,OSA-starch能促进Na-Cas与TA间相互作用,并在p H 6时形成可溶性复合物。通过表征复合物从体相到界面的扩散、吸附及重排的过程,证实OSA-starch的存在可以促进Na-Cas基复合物的扩散以及在界面上的吸附,因此提升复合物的起泡性。Na-Cas基复合物与OSA-starch在气/液界面附近有限的热力学相容性导致OSA-starch通过耗尽机理增加Na-Cas基复合物在界面上的吸附。另一方面,由于结合作用,Na-Cas基复合物与OSA-starch之间存在协同吸附,从而导致表面压力增加（界面张力减小）。由于OSA-starch剪切增稠特性,导致Na-Cas/OSA-Starch和Na-Cas/TA/OSA-Starch复合物稳定的泡沫体系的粘度增加,从而有助于泡沫的稳定。同时,OSA-starch和TA的协同作用改善了泡沫体系整体的屈服应力,从而有助于提升泡沫对外力的响应程度,同样有利于泡沫的稳定。微观流变学的结果进一步证实了上述结论,并进一步揭示了在存在TA的情况下,TA桥连Na-Cas和OSA-starch形成高弹性的界面膜,进而有利于泡沫体系的稳定。7.通过选择不同粘度的羧甲基纤维素（CMC）,对比地评估了其对Na-Cas基复合物的界面性质和泡沫性质的调控规律。结果表明,存在CMC时,Na-Cas基复合物的起泡性和泡沫稳定性均提高,其中复合物的泡沫稳定性明显增强。通过分析气泡微观尺寸,我们发现加入CMC后,复合物体系稳定的泡沫中气泡尺寸明显减小,且不随时间推移发生明显变化,由于具有一定粘度的CMC能阻碍界面层间的液体排出,从而保持气泡维持湿润状态。观察气泡界面微观结构发现,Na-Cas/TA/CMC复合物能够在气/液界面上吸附并融合形成紧密的界面膜。此外,通过界面流变分析,我们获得了复合物界面层的相关信息。相比较而言,Na-Cas/TA和Na-Cas/TA/CMC复合物比单一Na-Cas和Na-Cas/CMC复合物具有更高的界面扩张粘弹模量（E）,这意味着Na-Cas/TA和Na-Cas/TA/CMC复合物形成的界面膜更具粘弹性,从而泡沫体系具备有更好的稳定性。