Page 181 - 《精细化工》2022年第12期

第 12 期 王思念，等: 马铃薯/乳清蛋白复合凝胶的性质和微观结构 ·2547·

分子间的疏水相互作用，蛋白分子的聚集程度增加， 量浓度的复合蛋白凝胶在不同频率下 G'和 G''的变化
形成小聚集体，导致凝胶体系的模量继续增加。随着 如图 8A 所示。
疏水基团的减少和蛋白分子聚集后形成的空间位阻作
用，蛋白分子间聚集的速率逐渐减小，凝胶模量增加
的速率减缓。进入降温阶段，由于蛋白分子结构中的
O、N 与 H 的作用增强，大聚集体形成速率增加，导
致凝胶体系模量和氢键的含量较高，温度的降低促进
了小聚集体中蛋白分子间氢键的形成，使蛋白的小聚
集体形成大聚集体，蛋白分子间氢键的作用随着温度
的降低不断快速上升 [8,27] 。同时，温度的降低使分子
热运动程度减小，大聚集体的形成增加了分子纠缠的
程度，凝胶在被剪切过程中 G''的变化率高于 G'的变
化率，导致损耗因子 tanδ 增加。降温结束进入低温的
保温阶段，大聚集体中蛋白分子间的相互作用进入动
态平衡，大聚集体形成相对稳定的结构，因而凝胶
的模量几乎不发生变化。随着复合蛋白质量浓度的
增加，G'逐渐升高；当复合蛋白质量浓度从 40 g/L
增加到 80 g/L 时，复合蛋白凝胶的 G'和 G''分别增
加了约 6.2 和 6.8 倍，凝胶的抗变形能力得到很大提
高。不同蛋白质量浓度复合蛋白凝胶的硬度与其 G'
呈现正相关的关系。
图 8 不同总蛋白质量浓度马铃薯乳清复合蛋白凝胶频率
扫描（A）和应变扫描（B）
Fig. 8 Frequency sweep (A) and strain sweep (B) of mixed
gels of potato and whey protein with different protein
mass concentrations

图 8A 结果表明，不同蛋白质量浓度复合蛋白凝
胶的 G'都高于对应的 G''，不同蛋白质量浓度复合蛋
白溶液都形成了半固体或是固体凝胶。不同蛋白质量
浓度复合蛋白凝胶的模量随着频率的升高有很小幅度
的增加，表明凝胶的 G'对频率的依赖性较弱，凝胶形
成稳定结构，特征接近弹性体。
由于变温扫描和频率扫描实验都在线性黏弹区
进行测试，并未破坏凝胶结构，无法体现应变对凝胶
结构破坏的影响，不能很好地指导食品的加工。因此，
通过大变形测量进一步表征了外力对复合蛋白凝胶结
构破坏的影响 [30] ，结果如图 8B 所示。凝胶的剪切应
力随着应变的增加而增加，当剪切应力超过维持凝胶
结构的作用力时，凝胶结构被破坏，曲线上出现剪切
[9]
应力的峰值，峰值的大小可以反映凝胶的脆性 。蛋
白质量浓度为 60 和 70 g/L 的复合蛋白凝胶发生断裂

图 7 不同总蛋白质量浓度马铃薯乳清复合蛋白凝胶在成 时的应变低于蛋白质量浓度为 80 g/L 的复合蛋白凝
胶过程中储能和损耗模量（A）以及黏弹比 tan（B） 胶。在应变达到 50%时，蛋白质量浓度为 80 g/L 的复
的变化
Fig. 7 Storage/loss modulus (A) and tan (B) during 合蛋白凝胶仍没达到断裂点，说明蛋白质量浓度为
formation of mixed gels of potato and whey protein 80 g/L 的复合蛋白凝胶强度最佳。
with different protein mass concentrations 2.7 复合蛋白凝胶分子间作用力分析

频率扫描可以描述时间对凝胶性质的影响。对于 蛋白凝胶三维网络结构的形成主要是由于蛋白
完全弹性体，G'的变化与频率无关 [28-29] 。不同蛋白质 分子依靠不同作用力形成稳定的聚集体。静电相互作