01
背景介紹
蛋白質(zhì)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(qiáng)度、除蛋白以外的其他成分、蛋白質(zhì)濃度和油體積分?jǐn)?shù)等因素的影響。凝膠狀結(jié)構(gòu)形成的機(jī)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(qiáng)吸引力相互作用引起的液滴聚集。如果液滴的聚集速率遠(yuǎn)高于系統(tǒng)中的乳化率，則可能會形成液滴的空間填充網(wǎng)絡(luò)，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(jīng)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(jié)構(gòu)。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(jié)構(gòu)。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(jī)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(jìn)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(dá)到特定的NaCl濃度（50-500 mM）。用高速分散乳化裝置將未進(jìn)行預(yù)熱處理和預(yù)熱過的SPI分散液與不同油體積分?jǐn)?shù)（F） （0.2-0.6）的大豆油混合，在40 MPa的壓力水平下再進(jìn)行微流射處理，對預(yù)均質(zhì)化的分散液做進(jìn)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(jìn)行粒徑、電位、起泡性、流變性能的測定，并用激光共聚焦（CLSM）進(jìn)行觀察。
03
結(jié)果與分析
SPI分散液濃度為6%，油相比例為0.3，將未經(jīng)預(yù)熱處理和預(yù)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(jìn)行比較，經(jīng)過預(yù)熱處理后乳液形成的凝膠更像攪拌型酸奶。這一現(xiàn)象表明，雖然預(yù)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(jìn)凝膠狀網(wǎng)絡(luò)的形成。
圖1 預(yù)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(zhì)濃度（6%）和油相比例（0.3）條件下，SPI經(jīng)預(yù)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(yù)熱處理，B為預(yù)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(jìn)行預(yù)熱處理和預(yù)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(guān)系。
圖3 乳液凝膠微觀結(jié)構(gòu)CLSM圖像（a-e為未預(yù)熱處理，a'-e‘為95℃預(yù)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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但不同油相比例和是否經(jīng)過預(yù)熱處理生成的凝膠結(jié)構(gòu)有很大的變化。在所有未預(yù)熱樣品中觀察到的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(zhì)也參與了網(wǎng)絡(luò)的形成（圖3a）。當(dāng)油相比例增大到0.4時，凝膠網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)。
圖4 乳液凝膠微觀結(jié)構(gòu)CLSM圖像（95℃預(yù)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(wǎng)絡(luò)，在這種情況下，只觀察到一些蛋白質(zhì)團(tuán)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(wǎng)絡(luò)，但微觀結(jié)構(gòu)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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更均勻致密（圖4b-e），表明凝膠網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)。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(wǎng)絡(luò)微觀結(jié)構(gòu)。NaCl濃度增加到500 mM時，可以觀察到細(xì)股、均勻的網(wǎng)絡(luò)微觀結(jié)構(gòu)（圖4f）。
04
結(jié)論
本文結(jié)果表明，大豆蛋白是一種很好的蛋白質(zhì)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(jié)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)：
添加劑配料
食品檢測
乳業(yè)
糧油
標(biāo)簽：
乳化
蛋白
凝膠
食品工業(yè)
蛋白質(zhì)
大豆
科普：
乳化
蛋白
凝膠
食品工業(yè)
蛋白質(zhì)
大豆
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