苦荞蛋白-黄原胶复合物的构建及其在Pickering乳液中的应用研究

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Pickering乳液是以固体颗粒代替传统乳化剂稳定的乳液,具有稳定性强、环境友好、附加值高等优点。近年来,由于在功能性食品和提高食品冻融稳定性和调控加工特性等多方面应用中具有巨大的潜力,人们对食品级颗粒稳定的Pickering乳液越来越感兴趣。与常见的非蛋白基(如淀粉等)相比,蛋白基颗粒具有良好的亲水、亲油性,不需要过多的表面修饰,具有作为天然乳化剂的潜力,在作为Pickering稳定剂方面更具优越性。苦荞蛋白作为优质的植物蛋白来源,其氨基酸组成平衡,具有高生物学价值,其营养品质比谷物蛋白更优越。同时它具有良好的功能特性,具有较好的乳化性,有构建Pickering乳液的潜质。故本文尝试以苦荞蛋白为研究对象,采用超声破碎协同剪切均质技术制备苦荞蛋白纳米颗粒,研究了该纳米颗粒的基本理化性质,同时制备以苦荞蛋白纳米颗粒稳定的苦荞蛋白Pickering乳液,但由于苦荞蛋白乳化特性不够理想,制备的苦荞蛋白Pickering乳液稳定性较差,而蛋白质与多糖的相互作用对蛋白质的结构与功能特性有着极大的影响,常被用作对蛋白质结构修饰的一种有效手段。故本课题以苦荞蛋白为研究对象,引入黄原胶制备苦荞蛋白-黄原胶复合物,增加其乳化性,提高其作为稳定剂稳定的Pickering乳液的稳定性,并确定了苦荞蛋白和黄原胶复合的最佳比例;探究了苦荞蛋白和黄原胶在水溶液及乳浊液体系的相互作用方式,旨在改善苦荞蛋白的乳化特性,拓宽其在食品中的应用,具体研究内容和结果如下:(1)通过超声破碎协同剪切均质技术制备了苦荞蛋白纳米颗粒,在适宜的超声条件(500 W,2 min),加热温度为80~100℃的条件,pH在远离苦荞蛋白等电点的条件下,尤其是pH 2.0和pH 7.0时,可以获得均匀分散、外观澄清透明的纳米颗粒溶液,颗粒粒径为97.55~165.2 nm,电位绝对值为27.23~32.3 m V。同时研究发现pH、预加热温度对苦荞蛋白纳米颗粒浊度、平均粒径、Zeta电位、表面疏水性、巯基含量、乳化性等有较大的影响,随着加热温度的提升,苦荞蛋白表面疏水性、乳化性增强,特别是在80~100℃范围内的加热温度,效果更好。当pH处于远离等电点的环境下,苦荞蛋白具有更高的乳化性能。通过谱学分析技术手段(傅立叶红外光谱、圆二色谱)等表征发现这些影响主要是由于加热以及不同pH处理导致苦荞蛋白分子二级结构的展开、重新排列和聚集,从而影响蛋白质的有序结构。(2)黄原胶复合物平均粒径、Zeta电位进行分析,筛选了适宜复合物制备的pH环境范围(中性或碱性)以及预加热温度范围(80~100℃)。预加热处理协同pH对苦荞蛋白-黄原胶复合物结构以及性质变化有显著影响。通过分析红外谱图、DSC等,证明黄原胶的存在改变了苦荞蛋白的空间结构,促进了苦荞蛋白肽链的展开和氨基酸残基的暴露,增加了基团之间的疏水作用,同时提高了苦荞蛋白的变性温度。SEM结果表明加入黄原胶后,苦荞蛋白的表面结构从致密、致密、不规则的块状转变为平滑、均匀的海绵状结构。故苦荞蛋白添加黄原胶可有效提高乳化性,持水持油性,提高了其在Pickering乳液中的应用潜力。(3)考察了在不同pH(7.0和9.0)条件下、含不同黄原胶浓度(0 wt%、0.1 wt%、0.4 wt%)的复合物和油相比例(10%、30%、50%)对苦荞蛋白-黄原胶Pickering乳液的平均粒径、Zeta电位、流变特性、微观结构、储藏稳定性的影响。结果表明:在中性(pH 7.0)条件,乳液较为稳定,流变特性也较好。但相较于pH 7.0的环境,碱性环境(pH 9.0)更适合苦荞蛋白-黄原胶Pickering乳液的制备。油相比例对乳液稳定性也有较强的影响,随着油相比例的增大,乳液稳定性增强。乳液的稳定性的结果证明,当pH为9.0,复合物中黄原胶浓度为0.4 wt%、油相比例为50%时,此时制备的乳液稳定性最好,粒径较小,乳化效率得到提升,流变特性也更强,液滴均匀分散,且大小基本一致,通过观察微观图片发现,苦荞蛋白-黄原胶复合物牢牢地将油相液滴包裹住,此时制备的的Pickering乳液稳定性最好。
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