膠熱處理對蛋白質(zhì)乳液凝膠、復(fù)合維生素穩(wěn)定性的影響

果膠作為一種食品添加劑或配料應(yīng)用于食品工業(yè)中，主要起到膠凝、增稠、改善質(zhì)構(gòu)、乳化和穩(wěn)定的作用。

蛋白質(zhì)乳液凝膠又稱乳化顆粒填充蛋白質(zhì)凝膠，其特點是蛋白質(zhì)凝膠中含有乳化的油滴。乳化油滴表面積較大，可以和凝膠網(wǎng)絡(luò)中的分子有更多的接觸，成為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的支撐物。通過改變油滴結(jié)構(gòu)，包括粒徑大小與分布、油相結(jié)晶度等可以調(diào)節(jié)凝膠的形成過程，并影響凝膠的質(zhì)構(gòu)特性。許多食品，如豆腐、香腸、奶酪、酸奶都可以歸類為蛋白質(zhì)乳液凝膠。

通過控制大豆分離蛋白乳狀液油滴粒徑大小、調(diào)節(jié)油滴界面組成，應(yīng)用LUMiSizer穩(wěn)定性分析儀研究不同果膠添加量及熱處理溫度對乳狀液穩(wěn)定性特性的影響。

1、測試原理

使用近紅外光源（或多光源系統(tǒng)）不斷照射整個樣品，與之平行的檢測器隨時間連續(xù)監(jiān)測并反應(yīng)樣品的透光率變化，從而形成樣品在分離過程的空間和時間透光率圖譜。

2、實驗部分：

1） 乳液制備：

將定量大豆分離蛋白與去離子水混合，磁力攪拌實現(xiàn)初步分散；分散液在室溫條件下通過超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)進(jìn)行超聲處理（400 W、5 min），促進(jìn)大豆分離蛋白的溶解；加入0.01%的疊/氮/化/鈉防止蛋白質(zhì)腐/敗；向蛋白質(zhì)水溶液中分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0%、 0.05%、 0.1%、 0.2%的果膠，磁力攪拌過夜使果膠充分水合并分散在溶液當(dāng)中；大豆分離蛋白-果膠混合溶液在70 ℃或80 ℃水浴中加熱30 min，利用冰浴迅速冷卻；此溶液作為乳狀液制備的水相。

水相中添加玉米油（油水相質(zhì)量比1：4），使用高速剪切儀以10000 r/min的轉(zhuǎn)速剪切1 min制成粗乳液；再通過高壓均質(zhì)機(jī)（50 MPa均質(zhì)3 次）獲得乳液；所得乳液通過冰水迅速冷卻至室溫。

2）實驗方法：

溫度25℃，轉(zhuǎn)速4000rpm，每間隔10s采集一條譜線，共800條譜線，直到測試結(jié)束。

取適量上述樣品于樣品管中，使用LUMiSizer檢測原濃度樣品穩(wěn)定性。

3、結(jié)果與分析

乳狀液液滴大小及其分布對乳狀液的穩(wěn)定性有很大的影響。根據(jù)斯托克斯規(guī)律，顆粒粒徑越小，沉淀速度越慢，乳狀液也就越穩(wěn)定。如表1所示，隨著果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加乳液的粒徑都呈上升趨勢，這可能是由于加熱過程中蛋白質(zhì)與果膠形成了分子質(zhì)量更大的共價復(fù)合物，無法在均質(zhì)過程中快速吸附，使得部分油滴未能被乳化劑充分覆蓋而發(fā)生聚集。而溫度越高，則越可能促進(jìn)該共價反應(yīng)的進(jìn)行。復(fù)合物溶液制備的乳狀液粒徑越大。乳液Zeta電位的測定結(jié)果進(jìn)一步驗證了此推論：果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，乳液界面電勢強(qiáng)度（ Zeta電位的絕對值）越低；溫度升高，界面電勢強(qiáng)度減弱（表1）。

本實驗應(yīng)用LUMiSizer穩(wěn)定性分析儀研究不同乳液的物理穩(wěn)定性，實驗時通過加速離心的方法快速測定乳液的油-水分層情況，并記錄乳液各部位隨時間的透光率變化（通過澄清指數(shù)也叫不穩(wěn)定性指數(shù)分析表示），變化越慢則說明乳液的物理穩(wěn)定性越好。如圖1所示，乳液體系澄清指數(shù)處于較低的水平（＜0.25），表明乳液在貯藏過程中具有良好的乳析穩(wěn)定性，不易出現(xiàn)分層現(xiàn)象。這一方面是由于體系較高的界面電勢（ |Zeta電位|≥ 30 mV），分散相液滴間存在較大的靜電斥力；另一方面，果膠的存在使得體系黏度進(jìn)一步增大，減少了液滴碰撞形成較大液滴幾率。但是果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，澄清指數(shù)越高，說明蛋白質(zhì)-果膠復(fù)合物的存在使得乳液體系穩(wěn)定性有下降的趨勢。

4、總結(jié)

蛋白質(zhì)乳液凝膠可以作為復(fù)合維生素的傳遞體系，其穩(wěn)定性受凝膠結(jié)構(gòu)影響明顯。含有果膠的凝膠強(qiáng)度較低，復(fù)合維生素穩(wěn)定性隨果膠含量增加而下降， D-異抗壞血酸鈉降解速率顯著高于VE，表明水相中D-異抗壞血酸鈉作為抗氧化劑保護(hù)了油相中的VE。此外，復(fù)合維生素的穩(wěn)定性變化可能還存在一定的協(xié)同機(jī)制，需要進(jìn)一步研究。

傳統(tǒng)靜置觀察的測試方法時間慢，又無法定量比較，而LUM穩(wěn)定性分析儀可以在很短的時間內(nèi)即對樣品進(jìn)行快速的穩(wěn)定性排序和對比，同時可測顆粒粒徑，單次測試12個樣品，為用戶可提供更多更深入的分析信息，縮短研發(fā)周期，極大提高研發(fā)及品質(zhì)控制中的工作效率。