01
背景介紹
蛋白質穩(wěn)定的水包油乳液是食品工業(yè)中最常用的膠體體系之一，其穩(wěn)定性pH、離子強度、除蛋白以外的其他成分、蛋白質濃度和油體積分數等因素的影響。凝膠狀結構形成的機理是由于膠體的去穩(wěn)定作用，尤其是通過乳液液滴之間強吸引力相互作用引起的液滴聚集。如果液滴的聚集速率遠高于系統(tǒng)中的乳化率，則可能會形成液滴的空間填充網絡，即形成凝膠。
本文報道了在可控條件下通過微流化乳化制備的經過熱處理的大豆分離蛋白（SPI）乳液凝膠的流變性能和微觀結構。通過流動和動態(tài)振蕩測量來評估其流變性能，同時使用激光共聚焦（CLSM）來分析其微觀結構。研究了在2% SDS濃度下，添加不同濃度的NaCl后乳液粒徑分布和平均粒徑大小，揭示了乳液失穩(wěn)的機理。
02
研究方法
制備濃度為6%的SPI原液，室溫下用磁力攪拌器攪拌2h，然后在4℃下冷藏過夜，使其進行充分的水合作用。加入疊氮化鈉（0.02% w/v）作為抗菌劑。其他蛋白濃度的SPI懸浮液（0.5-4.0%）均由去離子水稀釋SPI原液獲得。將水合后的SPI分散液在95℃的水浴中加熱15min，然后立即在冰浴中冷卻至室溫，在攪拌條件下逐漸加入NaCl粉，使其達到特定的NaCl濃度（50-500 mM）。用高速分散乳化裝置將未進行預熱處理和預熱過的SPI分散液與不同油體積分數（F） （0.2-0.6）的大豆油混合，在40 MPa的壓力水平下再進行微流射處理，對預均質化的分散液做進一步處理，制備好的乳液在4℃下保存?zhèn)溆谩?/div>
對制備好的乳液進行粒徑、電位、起泡性、流變性能的測定，并用激光共聚焦（CLSM）進行觀察。
03
結果與分析
SPI分散液濃度為6%，油相比例為0.3，將未經預熱處理和預熱處理（95℃，15min）的乳液在特定的NaCl濃度（0或300mM）下形成的凝膠進行比較，經過預熱處理后乳液形成的凝膠更像攪拌型酸奶。這一現象表明，雖然預熱處理不是SPI形成乳液凝膠的先決條件，但可以極大地促進凝膠狀網絡的形成。
圖1 預熱處理后不同NaCl濃度下大豆蛋白乳液凝膠狀態(tài)（蛋白濃度為6% （w/v），油相比例為0.3，A-G的NaCl濃度分別為0、50、100、200、300、400和500 mM）
如圖1，在蛋白質濃度（6%）和油相比例（0.3）條件下，SPI經預熱處理后，隨著NaCl濃度從0增加到500 mM，乳液形態(tài)由溶膠狀態(tài)變?yōu)槟z狀態(tài)。所形成的乳液凝膠可以發(fā)生變形，其形態(tài)和流動行為類似攪拌型酸奶。
圖2 SPI乳液表觀粘度隨剪切速率的變化（A為未預熱處理，B為預熱處理）
圖2顯示了在NaCl濃度為300 mM時，不同油相比例下（0.2-0.6），未進行預熱處理和預熱的SPI乳液的表觀粘度（η）和存儲模量（G0）分別與剪切速率和頻率的關系。
圖3 乳液凝膠微觀結構CLSM圖像（a-e為未預熱處理，a'-e‘為95℃預熱處理15min，NaCl濃度為300mM，油相比例a-e，a'-e’分別為0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，油相為綠色，蛋白為紅色）
圖3顯示在所有的情況下都可以觀察到凝膠狀的網絡結構，但不同油相比例和是否經過預熱處理生成的凝膠結構有很大的變化。在所有未預熱樣品中觀察到的網絡結構主要由聚集的油滴組成，盡管在油相比例較低（如0.2）時，大量的蛋白質也參與了網絡的形成（圖3a）。當油相比例增大到0.4時，凝膠網絡更加均勻致密（圖3c），此時可以清晰地觀察到油滴聚集形成的凝膠網絡。
圖4 乳液凝膠微觀結構CLSM圖像（95℃預熱處理15min，a-f的NaCl濃度為0，50，100，200，300，500mM，油相比例0.3，油相為綠色，蛋白為紅色）
如圖4，在特定油相比例（0.3）下，沒有NaCl時，用CLSM沒有觀察到明顯的凝膠網絡，在這種情況下，只觀察到一些蛋白質團塊和個別油滴（圖4a）。在50-500 mM NaCl的存在下，可以觀察到明顯的凝膠網絡，但微觀結構隨NaCl濃度變化很大（圖 4b-e）。隨著NaCl濃度從50 mM增加到300 mM，顆粒束的尺寸逐漸增大，網絡結構更均勻致密（圖4b-e），表明凝膠網絡增強。特別是在200和300 mM NaCl下，可觀察到由宏觀聚集的油滴組成的網絡微觀結構。NaCl濃度增加到500 mM時，可以觀察到細股、均勻的網絡微觀結構（圖4f）。
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結論
本文結果表明，大豆蛋白是一種很好的蛋白質材料，可以通過微流化的方法形成一種冷的、凝膠狀的乳劑。研究結果對植物蛋白凝膠體系開發(fā)具有重要意義。
日期：2021-04-28
行業(yè)：
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