膠熱處理對蛋白質乳液凝膠、復合維生素穩定性的影響

果膠作為一種食品添加劑或配料應用于食品工業中，主要起到膠凝、增稠、改善質構、乳化和穩定的作用。

蛋白質乳液凝膠又稱乳化顆粒填充蛋白質凝膠，其特點是蛋白質凝膠中含有乳化的油滴。乳化油滴表面積較大，可以和凝膠網絡中的分子有更多的接觸，成為網絡結構中的支撐物。通過改變油滴結構，包括粒徑大小與分布、油相結晶度等可以調節凝膠的形成過程，并影響凝膠的質構特性。許多食品，如豆腐、香腸、奶酪、酸奶都可以歸類為蛋白質乳液凝膠。

通過控制大豆分離蛋白乳狀液油滴粒徑大小、調節油滴界面組成，應用LUMiSizer穩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）不斷照射整個樣品，與之平行的檢測器隨時間連續監測并反應樣品的透光率變化，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，磁力攪拌實現初步分散；分散液在室溫條件下通過超聲波細胞粉碎機進行超聲處理（400 W、5 min），促進大豆分離蛋白的溶解；加入0.01%的疊/氮/化/鈉防止蛋白質腐/敗；向蛋白質水溶液中分別加入質量分數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（油水相質量比1：4），使用高速剪切儀以10000 r/min的轉速剪切1 min制成粗乳液；再通過高壓均質機（50 MPa均質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℃，轉速4000rpm，每間隔10s采集一條譜線，共800條譜線，直到測試結束。

取適量上述樣品于樣品管中，使用LUMiSizer檢測原濃度樣品穩定性。

3、結果與分析

乳狀液液滴大小及其分布對乳狀液的穩定性有很大的影響。根據斯托克斯規律，顆粒粒徑越小，沉淀速度越慢，乳狀液也就越穩定。如表1所示，隨著果膠質量分數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與果膠形成了分子質量更大的共價復合物，無法在均質過程中快速吸附，使得部分油滴未能被乳化劑充分覆蓋而發生聚集。而溫度越高，則越可能促進該共價反應的進行。復合物溶液制備的乳狀液粒徑越大。乳液Zeta電位的測定結果進一步驗證了此推論：果膠質量分數越高，乳液界面電勢強度（ Zeta電位的絕對值）越低；溫度升高，界面電勢強度減弱（表1）。

本實驗應用LUMiSizer穩定性分析儀研究不同乳液的物理穩定性，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（通過澄清指數也叫不穩定性指數分析表示），變化越慢則說明乳液的物理穩定性越好。如圖1所示，乳液體系澄清指數處于較低的水平（＜0.25），表明乳液在貯藏過程中具有良好的乳析穩定性，不易出現分層現象。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一步增大，減少了液滴碰撞形成較大液滴幾率。但是果膠質量分數越高，澄清指數越高，說明蛋白質-果膠復合物的存在使得乳液體系穩定性有下降的趨勢。

4、總結

蛋白質乳液凝膠可以作為復合維生素的傳遞體系，其穩定性受凝膠結構影響明顯。含有果膠的凝膠強度較低，復合維生素穩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了油相中的VE。此外，復合維生素的穩定性變化可能還存在一定的協同機制，需要進一步研究。

傳統靜置觀察的測試方法時間慢，又無法定量比較，而LUM穩定性分析儀可以在很短的時間內即對樣品進行快速的穩定性排序和對比，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，縮短研發周期，極大提高研發及品質控制中的工作效率。