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油脂不飽和度對于蛋白質(zhì)界面特性與乳液穩(wěn)定性的影響
來源：國家肉品中心 瀏覽 414 次 發(fā)布時間:2024-09-13
脂肪替代類乳化肉制品近年來受到廣泛關(guān)注。在這類產(chǎn)品中，富含不飽和脂肪酸的植物油脂以預(yù)乳液的形式，部分或全部代替富含飽和脂肪酸的動物脂肪，以滿足消費者對于健康飲食的需求。但是，不同油脂的不飽和度差異會影響乳液穩(wěn)定性，進而影響乳化肉制品的加工特性與感官品質(zhì)。雖然早在1971年便有研究學(xué)者對油脂不飽和度影響乳液穩(wěn)定性的規(guī)律進行了探究，該科學(xué)問題如今仍處于爭論之中。早期研究認為高不飽和度油脂有利于減小乳滴粒徑，促進形成均一、穩(wěn)定的乳液。
近年來部分研究提出了截然相反的結(jié)論。這歸因于油脂不飽和度影響乳液穩(wěn)定性的界面機制仍未得到深入揭示。因此，闡明油脂不飽和度調(diào)控蛋白質(zhì)乳化劑界面行為的規(guī)律對于分析油脂不飽和度與乳液穩(wěn)定性間的關(guān)系，進而改善脂肪替代類乳化肉制品品質(zhì)至關(guān)重要。
本研究系統(tǒng)探討了油脂不飽和度對于蛋白質(zhì)界面特性（界面構(gòu)象轉(zhuǎn)變、吸附動力學(xué)、界面流變特性、界面層厚度）與乳液穩(wěn)定性的影響。油酸、亞麻酸分別與十二烷混合，以調(diào)控極性一致，制備模型油脂；三種類型的蛋白質(zhì)（纖維狀：肌原纖維蛋白，MP；球狀：乳清蛋白，WP；無規(guī)卷曲狀：酪蛋白酸鈉，SC）被選作為模型乳化劑。研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)向高不飽和度油-水界面處擴散較慢，導(dǎo)致界面壓力較低。這造成高不飽和度油脂乳液初始粒徑較大。但是，蛋白質(zhì)在高不飽和度界面上解折疊程度較大，因此滲透和重排速率更高。這促進形成了更堅硬、更厚的界面膜，從而賦予高不飽和度油脂乳液更佳的短期貯藏穩(wěn)定性。另一方面，高不飽和度界面上更堅硬的界面層在大振幅應(yīng)變下易發(fā)生應(yīng)力屈服，從而導(dǎo)致乳液長期穩(wěn)定性下降。
研究成果
圖1.模型油脂的篩選：（a）油酸/亞油酸/亞麻酸與十二烷不同體積比例復(fù)配后的油-水界面張力；（b）最終篩選得到的兩種模型油相的界面張力（DD OA和DD LNA）；（c）相同體積下，DD OA與DD LNA分子內(nèi)的碳-碳雙鍵比例
圖2.（a）MP，（b）WP和（c）SC在不同飽和度界面上吸附時的界面壓力。*p<0.05,**p<0.01,***p<0.001,ns無顯著差異
圖3.（a-b）油脂不飽和度影響蛋白質(zhì)界面吸附動力學(xué)的機制示意圖；界面（c）MP，（d）WP和（e）SC的歸一化前表面熒光光譜。*p<0.05,**p<0.01,***p<0.001
圖4.線性粘彈區(qū)域內(nèi)（振幅10%），不同飽和度界面上（a）MP，（b）WP和（c）SC界面膜的彈性模量；（d）MP，（e）WP和（f）SC界面膜的膨脹模量-界面壓力關(guān)系圖。*p<0.05,**p<0.01,***p<0.001
圖5.非線性粘彈區(qū)域內(nèi)（振幅30%），不同飽和度界面上（a）MP，（b）WP和（c）SC界面膜的利薩茹圖像；通過GSD算法得到的（d）MP，（e）WP和（f）SC利薩茹圖像的τ1,τ2,τ3,τ4分解組分；根據(jù)τ1,τ2,τ3,τ4計算得到的（g1-g4）MP，（h1-h4）WP和（i1-i4）SC的Eτ1L，Eτ1M，Eτ4模量與S-因子。*p<0.05,**p<0.01,***p<0.001
圖6.QCM-D試驗：（a）MP，（b）WP和（c）SC在不同飽和度界面上吸附時的共振頻率遷移（Δf）與能量耗散遷移（ΔD）；（d）MP，（e）WP和（f）SC在不同飽和度界面上形成的吸附層厚度
圖7.乳液的形成特性：（a）MP，（e）WP和（i）SC乳液的粒徑分布；（b）MP，（f）WP和（j）SC乳液的D3,2與D4,3；（c-d）MP，（g-h）WP和（k-l）SC乳液的激光共聚焦圖像。*p<0.05,**p<0.01,***p<0.001
結(jié)論
蛋白質(zhì)向高不飽和度界面處擴散更慢，導(dǎo)致該處界面壓力較低。因此，高不飽和度油脂乳液初始粒徑較大。相反，蛋白質(zhì)在高不飽和度界面上滲透、重排更快，這是因為蛋白質(zhì)在該處解折疊程度增加，暴露出更多疏水基團；這進一步促進界面蛋白的橫向互作和3D自組裝，形成彈性更高、厚度更大的界面膜；此外，GSD分析證實在高不飽和度界面上，蛋白質(zhì)吸附層在大振幅應(yīng)變下更加堅硬。因此，高不飽和度油脂乳液的短期穩(wěn)定性更佳。但是，較大的硬度會降低界面膜的延展性和靈活性，導(dǎo)致應(yīng)力屈服和破裂現(xiàn)象的發(fā)生，使得高不飽和度油脂乳液在長期貯藏過程中較快發(fā)生失穩(wěn)。