泡沫可以赋予食品独特的结构、外观、口感与滋味,是泡沫食品需要重点考虑的结构设计,微米/纳米尺寸的胶体粒子可以吸附于气液界面,从而起到调控泡沫特性的作用。天然高分子具有生物相容性好、可降解、无毒无害等性质,已成为制备胶体粒子的主要基材。通过自组装制备的天然高分子胶体粒子更是由于其安全无毒、制备简单、易于控制等优势,在作为起泡剂方面受到越来越多的关注。本研究基于小麦醇溶蛋白适中的亲疏水性出发,首先研究了小麦醇溶蛋白在不同溶剂中的形态,并探讨了不同溶剂和不同醇溶液浓度对制备出的小麦醇溶蛋白纳米粒子（GNPs）微结构、气液界面行为与泡沫特性的影响;进而系统地研究了GNPs在气液界面上的吸附与分布特性;探讨了外界环境条件（p H调控与加热处理）对GNPs结构与泡沫特性的影响;并进一步通过蛋白纤维调控GNPs的微结构与泡沫特性,从而建立GNPs微结构-界面结构-泡沫特性之间的构效关系,并采用典型泡沫食品模型进行应用评价。主要研究结果如下:1.首先提取出小麦醇溶蛋白,研究显示其分子量大部分集中在25-50 k Da,非极性氨基酸含量为29.9%,二级结构含无规卷曲最多。通过SAXS、USAXS研究发现低浓度（2 mg/m L）的小麦醇溶蛋白在70%乙醇溶液中为棒状结构,随着浓度增加到10 mg/m L,蛋白质分子形态未发生明显变化,但是随着浓度进一步增加到20mg/m L,其Df值为2.87,说明小麦醇溶蛋白发生聚集,形成近似球状的结构。20mg/m L的小麦醇溶蛋白在醋酸溶液中的Df值为3.32,同样说明小麦醇溶蛋白在醋酸溶液中发生聚集,形成球状结构。通过溶剂蒸发法与反溶剂法均可以制备出GNPs,但反溶剂法制备出的粒子更加均匀、稳定,可控性强。小麦醇溶蛋白溶解在70%乙醇溶液制备出的纳米粒子比溶解在醋酸溶液制备出的纳米粒子具有更好的泡沫特性（起泡性约为2.5倍）。2.小麦醇溶蛋白醇溶液可经简单绿色反溶剂法制得纳米尺度上的可食性胶体粒子,并获得优良的起泡性与泡沫稳定性。增加GNPs的浓度可以使其更快的从体相吸附到气液界面,并且浓度越高,形成界面膜的粘弹模量越大。GNPs即使在较低的浓度下（1 mg/m L）仍然具有极佳的起泡性（174.2±6.4%）与较好的泡沫稳定性（75.5±2.03%）,显著优于卵白蛋白与酪蛋白酸钠。GNPs在气液界面的吸附动力学分为三个步骤,首先GNPs快速的扩散并吸附于气液界面,从而引起表面压的增加,然后吸附于界面上的GNPs发生相互作用并开始发生融合,最后GNPs在气液界面发成完全融合并形成牢固的薄膜,从而阻止泡沫的聚合与歧化,这些结果很好的解释了GNPs同时具有高起泡性与高泡沫稳定性的原因。结果显示GNPs可以作为一种新的起泡剂应用于可食性与生物可降解类食品。3.蛋白质纳米粒子的结构与表面行为决定其泡沫特性,通过改变p H值或温度可以改变纳米粒子的结构与表面特性。研究了不同p H值（3.0-5.8）与不同加热温度（25-70°C）对GNPs的泡沫与表面特性的影响。结果发现当p H从5.8降低为3.0时（远离小麦醇溶蛋白的等电点p I~6.5）,GNPs的δ电位从+16.3 m V增加到+22.0m V,粒径有轻微变小。随着p H的降低,GNPs的初始吸附速率变慢,而且在气液表面形成界面膜的粘弹模量减少,从而导致GNPs的起泡性（FA）和泡沫稳定性（FS）的减小。加热导致GNPs粒径增加,然而,δ电位保持不变。不同温度（25-70°C）处理后的GNPs的FA和FS保持在较高水平,并且由其稳定的泡沫的气泡尺寸相似。通过研究p H和加热温度对GNPs界面行为的影响,发现δ电位决定了GNPs的吸附速率,而不是粒径和形态。此外,GNPs的泡沫特性对p H敏感,而对加热温度不敏感,这可以指导GNPs的实际应用。4.β-乳球蛋白纤维是一种表面活性成分,可以在气液界面形成吸附层。研究了p H值（2-8）对β-乳球蛋白纤维的物理参数、泡沫与表面特性的影响。然后将β-乳球蛋白纤维引入到GNPs体系,研究p H对GNPs-β-乳球蛋白纤维复合物的结构与泡沫特性的影响。研究结果显示β-乳球蛋白纤维的p H从2增加到5时,其形成的表面吸附层的粘弹模量增加,泡沫的半衰期（t1/2）延长,但是起泡性降低。当p H接近其等电点（p I~5.2）时,β-乳球蛋白纤维具有最低的静电排斥力,可以在气液界面紧密缠结,从而在气泡周围形成紧密包裹的吸附层,防止气泡之间的聚合与歧化。当纤维的p H（7-8）高于其p I时,带负电的β-乳球蛋白纤维即使在低浓度（1 mg/m L）下仍然同时具有较好的起泡性（~80%）和较高的泡沫稳定性（t1/2≈8 h）,试验首次证明带负电荷的β-乳球蛋白纤维具有良好的泡沫行为。将β-乳球蛋白纤维引入到GNPs体系,发现二者物理共混的复合物在不同p H下具有不同的微凝胶结构,复合物的表面电荷越接近于0,微凝胶的孔隙越小。β-乳球蛋白纤维加入GNPs溶液,可以显著提高其起泡能力。GNPs-β-乳球蛋白纤维复合物稳定泡沫的界面结构在5.0时最为紧密,研究发现β-乳球蛋白纤维可以抑制GNPs在气液界面的融合速率。GNPs-β-乳球蛋白纤维复合物具有极优的起泡性与较高的泡沫稳定性,可以作为一种新型发泡剂应用于食品工业。5.GNPs具有优异的泡沫特性,研究了其在焙烤食品与泡沫饮料中的应用。在替代蛋清作为蛋糕发泡剂的应用中发现随着GNPs添加比例的增加,发泡能力逐渐增强,在浓度为10 mg/m L时,100 g GNPs可以产生755±44 m L的泡沫,显著优于蛋清的发泡能力（100 g蛋清产生525±35 m L泡沫）。与100%的蛋清相比,GNPs添加比例为0-50%时,不影响蛋糕的外形、颜色、内部结构,研究证明了GNPs可以作为发泡剂替代至少50%的蛋清应用于蛋糕的实际生产。本文成功的将柠檬醛负载于GNPs内部（GNPs装载柠檬醛的量高达28.6±0.1%）,使Cit-GNPs（添加比例为1:0.01）不仅具有较好的泡沫特性,而且还具有特殊的柠檬香味。将Cit-GNPs加入黑啤中发现其不仅可以显著地提高黑啤的泡沫特性,而且赋予了黑啤特殊香味。