Page 114 - 《精细化工》2022年第5期

·968· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

液滴之间的聚集和进一步交联可形成结构更加致 表 2 超声波处理对大豆分离蛋白乳液的平均粒径、ζ-
密、均匀的乳液凝胶网络结构，促使乳液凝胶的质 电位和界面蛋白含量的影响
Table 2 Effect of ultrasonic treatment on mean particle
构特性升高。但是，过强的超声波处理程度，会造
size, ζ-potential and interface protein content of
成大豆分离蛋白乳液凝胶的分子间作用力下降，乳 soy protein isolate emulsion
液凝胶网络中的相互作用减弱，导致了乳液凝胶的 平均粒径/nm 分散指数 ζ-电位/mV AP/%
质构特性呈现先升高后降低的趋势 [26] 。陈晓敏 [27] 研 SPI 282.8 ± 0.7 b 0.281 ± 0.007 –26.2 ± 0.3 a 40.3 ± 0.6 a
a
b
究了牛血清白蛋白-菊糖乳液中加入葡萄糖酸内脂 USPI 273.4 ± 0.8 a 0.244 ± 0.004 –28.1 ± 0.2 51.9 ± 1.1 b
b
和氯化钠所制备的冷凝胶，随着菊糖浓度的增加， 注：小写字母（a、b）表示超声波改性条件下，大豆分离
凝胶的硬度从 98 g 增加到 112 g，弹性从 0.93 mm 蛋白的平均粒径，ζ-电位，界面蛋白含量之间差异显著（p <
0.05）。
增加到 0.99 mm，菊糖的加入使形成的乳液凝胶结

构更加致密。本研究结果表明，经过超声波改性处 2.2.2 乳液表观黏度
理后，大豆分离蛋白乳液凝胶的硬度从 90 ± 4.4 g 超声波处理对大豆分离蛋白乳液的表观黏度的
增加到 117.2 ± 2.4g，弹性从 0.827 ± 0.003 mm 增加
影响见表 3，经过超声波改性后，大豆分离蛋白乳
到 0.918 ± 0.004 mm，咀嚼性从 30.9 ± 1.3 增加到 液的稠度系数（K）降低，说明同一剪切速率下，
55.1 ± 1.2。本研究和陈晓敏研究的结果均表明蛋白
超声波改性大豆分离蛋白乳液的表现黏度低于天然
经过改性处理后，可以提高蛋白乳液凝胶的质构
大豆分离蛋白乳液的表现黏度。这是因为，超声波
特性。
处理导致大豆分离蛋白具有更好的乳化性，形成的
由表 1 可以得出，以大豆分离蛋白乳液凝胶的
乳液平均粒径更小，ζ-电位绝对值增加，乳液液滴
分子间作用力和质构特性为指标，超声波改性制备
之间的聚集减少，乳液的表观黏度减小。超声波改
大豆分离蛋白乳液凝胶的最佳制备条件为：超声波
性后大豆分离蛋白乳液的 n 增大（p < 0.05），说明
功率 400 W，超声波温度 55 ℃，超声波时间 30 min，
乳液表观黏度对剪切速率的依赖性降低，乳液表现
此时得到的大豆分离蛋白乳液凝胶性能最佳。
为较低的剪切稀化行为，与 QAYUM 等 [30] 研究结果
2.2 超声波处理对大豆分离蛋白乳液性质的影响
相似。
对在最佳超声波处理条件下的改性大豆分离

蛋白为乳化剂制备的乳液（记为 USPI）进行了性能 表 3 超声波处理对大豆分离蛋白乳液表观黏度的影响
测试。 Table 3 Effect of ultrasonic treatment on apparent viscosity of
2.2.1 乳液基本性质 soy protein isolate emulsion
测定了 USPI 的平均粒径、ζ-电位和界面蛋白含 表观黏度/ K 流动特性指 方差
2
量，结果见表 2。由表 2 可见，大豆分离蛋白乳液 (mPa·s) 数（n） （R ）
a
b
b
SPI 0.019 ± 0.001 0.055 ± 0.004 0.616 ± 0.010 0.940 ± 0.003
的平均粒径显著下降（p < 0.05），由原来的(282.8 ±
a
b
a
USPI 0.017 ± 0.002 0.037 ± 0.004 0.748 ± 0.001 0.930 ± 0.004
0.7) nm 减小到(273.4 ± 0.8) nm。这是由于超声波的
注：小写字母（a、b）表示超声波改性条件下，大豆分离
空化作用使蛋白质内部的疏水相互作用被破坏，疏
蛋白乳液的表观黏度差异显著（p < 0.05）。
水基团暴露。因此，蛋白质分子能更快速地扩散并
吸附于油-水界面，形成平均粒径更小的乳液。大豆 2.3 超声波处理对大豆分离蛋白乳液凝胶性质及
分离蛋白乳液的 ζ-电位绝对值显著增大（p < 0.05）。 微观结构的影响
这是因为超声波处理能够使蛋白质结构展开，暴露 2.3.1 小幅振荡流变学——时间扫描测试及频率扫
出更多的带电基团，蛋白质分子表面的电荷量增加， 描测试
形成了 ζ-电位绝对值更大的乳液 [28] 。经过超声波处 乳液凝胶的凝胶动力学如图 2a 所示，随着时间
理后，大豆分离蛋白乳液的界面蛋白含量显著上升 的增加，存储模量（G′）和损耗模量（G″）均呈上
（p < 0.05）。这可能是由于超声波改性促使大豆分 升趋势，说明凝胶结构逐渐形成，且凝胶化程度逐
离蛋白结构展开，蛋白质的表面疏水性上升，使其 渐增大 [18] 。这是因为，加入 GDL 后，乳液中吸附
具有更好的亲疏水平衡，导致更多的蛋白质分子吸 在乳液液滴表面的大豆分离蛋白分子和游离在连续
附在油-水界面，增大了乳液界面蛋白含量 [29] 。而更 相中的大豆分离蛋白分子均发生交联，形成了乳液
高的 ζ-电位绝对值和界面蛋白含量，有利于形成静 凝胶的三维网络结构。经过超声波处理后，超声波
电排斥和空间位阻更高的界面层，这与改性大豆分 改性大豆蛋白乳液凝胶（USPI）的最终 G′高于天然
离蛋白乳液更小的平均粒径相吻合。 大豆分离蛋白乳液凝胶（SPI）。