研究发现β-乳球蛋白微滴与乳铁蛋白(LF)微滴混合比率影响微聚集体尺寸分布,以一定比例混合时,形成网络结构分布的微聚集体,具有高度的稳定性和高黏度特性。接结果是导致其黏度和凝胶化程度增加。乳清分离蛋白(WPI)经常被用作乳化剂,通过防止乳状液中的过氧化物渗透延缓分散相的氧化。
来自北京工商大学食品学院、北京食品营养与人类健康高精尖创新中心的李昕、王旭、刘佳炜等人制备了LF乳状液和WPI乳状液,将2 种微滴按不同含量异型聚集形成微聚集体,进一步研究转谷氨酰胺酶对WPI-LF乳状液微聚集体流变特性的影响,不仅能够丰富异型聚集效应构建微聚集体理论,还将为开发低脂食品载体提供理论和技术基础,具有重要的理论价值和现实意义。
1. LF微滴质量分数对LF-WPI乳状液微聚集体粒径的影响
乳状液的粒径大小取决于LF微滴质量分数,当LF微滴质量分数为0%~50%时,随着LF微滴质量分数的增加,乳状液粒径逐渐增大;当LF微滴质量分数为50%时,乳状液的粒径达到最大,而后随着LF微滴质量分数的继续增加,乳状液的粒径逐渐减少。乳状液粒径的增大是由于LF微滴与WPI微滴异型聚集形成微聚集体。当LF微滴质量分数为50%时,即LF乳状液-WPI乳状液质量比为1∶1时,形成的微聚集体粒径最大,表明二者之间形成的异型聚集效应最强,形成的微聚集体尺寸最大。
2. LF微滴质量分数对LF-WPI乳状液微聚集体Zeta电位的影响
乳状液的Zeta电位值大小取决于LF微滴与WPI微滴含量。在pH 6条件下,WPI微滴带负电荷(-34.8 mV),LF微滴带正电荷(18.4 mV)。随着LF微滴质量分数的增加,乳状液Zeta电位呈现由负变正的趋势。当LF微滴质量分数为50%时,乳状液Zeta电位为0 mV。
3. LF微滴质量分数对LF-WPI乳状液微聚集体物理稳定性的影响
随着LF微滴质量分数的增加,乳状液不稳定性指数呈现先减小后增加的趋势,当LF微滴质量分数为50%时,乳状液稳定性最好。
与单一WPI、LF乳状液相比,通过异型聚集效应形成微聚集体的透光度明显降低,稳定性提高。
4. LF微滴质量分数对LF-WPI乳状液微聚集体流变特性的影响
随着剪切速率的增加,乳状液黏度呈现先变小后平稳的趋势,单一LF、WPI乳状液与不同组成LF-WPI乳状液均为剪切变稀流体。不同LF微滴质量分数对LF-WPI乳状液微聚集体剪切流变的黏度由大到小的排列顺序为:50%>60%>40%>70%>80%>30%>90%>20%>10%>100%>0%。随着LF微滴质量分数的增加,乳状液黏度呈现先增大后减小的趋势,当LF微滴质量分数为50%时,乳状液黏度达到最大。
当LF微滴质量分数为0%~50%时, 乳状液黏度逐渐增大, 当LF 微滴质量分数为50%~100%时,乳状液黏度逐渐减小,当LF微滴质量分数为50%时对应的乳状液黏度(9.3 mPa·s)为LF乳状液黏度(4.3 mPa·s)的2.2 倍,是WPI乳状液黏度(2.5 mPa·s)的3.72 倍。
5. 转谷氨酰胺酶对不同组成的LF-WPI乳状液微聚集体流变特性的影响
随着剪切速率的增加,乳状液黏度呈现先减小后平稳的趋势,乳状液为剪切变稀流体。加入1.5%转谷氨酰胺酶与未加酶的LF-WPI乳状液微聚集体相比,黏度显着增大。
加入1.5%转谷氨酰胺酶,LF-WPI乳状液微聚集体变化显着,加入转谷氨酰胺酶后的微聚集体黏度(106 mPa·s)为不加酶时(9.3 mPa·s)的11.4 倍;WPI乳状液和LF乳状液加入转谷氨酰胺酶与未加酶组黏度差别不大。研究结果表明转谷氨酰胺酶促使LF-WPI乳状液微聚集体发生交联,形成特定的网络结构,从而提高体系的黏度。
6. 异型聚集效应和转谷氨酰胺酶对LF-WPI乳状液微聚集体构建的模拟
通过异型聚集效应LF微滴和WPI微滴静电相互作用聚集形成微聚集体;通过转谷氨酰胺酶交联,LF微滴和WPI微滴形成特定的空间网络结构,促使乳状液交联。
结 论
WPI与LF乳状液发生异型聚集,最大程度的聚集和最高物理稳定性体系发生在50% LF-50% WPI微滴形成的微聚集体。异型聚集效应改变了乳状液的流变特性,与单一WPI和LF乳状液相比,50% LF-50% WPI微聚集体流变学特性黏度值分别为单一乳状液的3.72 倍和2.2 倍,通过转谷氨酰胺酶交联,乳状液微聚集体的黏度值为原来的11.4 倍。因此,基于异型聚集效应结合酶促交联,可提高食品体系的流变特性,为开发食品脂质替代物提供了一定的理论支持。