为进一步提高Pickering乳液的稳定性,南昌大学食品学院,食品科学与技术国家重点实验室的谢安琪、邓苏梦、邹立强*等人制备了面筋蛋白纳米粒子和黄原胶协同稳定的食品级Pickering乳液,研究蛋白与多糖的添加顺序及多糖浓度对乳液稳定性的影响,探究面筋蛋白纳米粒子与黄原胶协同稳定的食品级Pickering乳液的结构及物理化学特性,以期为改善Pickering乳液的稳定性和加工特性提供一定的理论支持与技术指导。
1、不同质量分数黄原胶稳定Pickering乳液的贮藏稳定性
面筋蛋白单独稳定的Pickering乳液在贮藏5 d时,没出现乳析现象,而在第7天则出现了很明显的乳析现象。加有低质量分数黄原胶(<0.2%)的Pickering乳液的乳析现象较明显,贮藏1 d即可观察到乳液出现分层现象。加入较高质量分数的黄原胶(>0.2%)后,乳液的贮藏稳定性有所提高。
2、Pickering乳液的粒径与电位
面筋蛋白纳米粒单独稳定的Pickering乳液的平均粒径为(10.88±0.283)μm,加入黄原胶协同稳定的Pickering乳液的平均粒径增大,且蛋白和多糖不同的加入顺序的粒径存在差异。乳液M-WG-XG和乳液M-XG-WG具有较小的平均粒径,而M-WG/XG则显示出较大的平均粒径。这可能是由于在pH 4.0时WG与XG形成不溶性复合物,然后WG/XG不溶性复合物组装成较大的颗粒并吸附至油滴表面,因此乳液M-WG/XG显示出较大的平均粒径。
3、不同乳化方法制备的Pickering乳液的微观结构
乳液M-WG-XG和乳液M-XG-WG的液滴较小且液滴分布较为均匀,这可能是由于蛋白和多糖在油-水界面上形成了稳定的界面层,黄原胶液滴充满于液面上的粒子和油滴之间,形成液桥,使得界面膜封闭。与乳液M-WG-XG和M-XG-WG相比,乳液M-WG/XG的粒径最大,这可能是因为面筋蛋白和黄原胶复合改变了粒子油水界面的润湿性,从而使得乳液液滴变大。
4、制备方法对Pickering乳液流变性质的影响
不同乳化顺序形成的Pickering乳液的黏度大小不同,M-WG-XG>M-WG/XG>M-XG-WG>WG,黄原胶的加入增加了相邻液滴之间的絮凝桥连,形成网络结构,从而使得乳液具有较高的黏度。
5、4 种方法制备的Pickering乳液的离子稳定性
加入NaCl溶液后,WG的粒径有较明显的增加,而且有明显的乳析现象,说明WG的离子稳定性较差。黄原胶的加入提高了Pickering乳液的离子稳定性。在低NaCl浓度(≤160 mmol/L)时,M-WG/XG的粒径没有明显增加,外观亦没有出现明显的分层。这可能是由于WG与XG形成了带负电荷的保护层,抑制了乳液的聚集。而当NaCl浓度增加时,M-WG/XG的粒径增大,乳液出现分层现象。这可能归因于界面的结构、厚度和组成随着盐浓度的增加而改变。
结 论
本实验通过黄原胶与面筋蛋白纳米粒协同作用,制备出稳定性较好的Pickering乳液并对其理化性质进行了研究。结果表明:1)低质量分数黄原胶会促进乳析,当黄原胶质量分数低于0.2%时,乳液会出现乳析现象;随着黄原胶质量分数的升高,乳液稳定性增强;当黄原胶质量分数不小于0.3%时,贮存30 d乳液稳定性依然较好;当黄原胶质量分数为1%时,贮存30 d乳液出现析油的现象。因此,黄原胶的最适质量分数为0.3%。2)面筋蛋白和黄原胶的乳化顺序对Pickering乳液的稳定性也存在一定的影响,粒径电位分析发现,M-WG-XG和M-XG-MG具有较小的平均粒径,分别为(21.40±0.314)μm与(23.91±0.402)μm,而M-WG/XG显示出较大的平均粒径,为(33.40±0.292)μm。黄原胶的加入增大了乳液液滴的净电荷,增强了液滴之间的静电斥力,乳液的稳定性增加。蛋白和多糖的不同加入顺序所制备的Pickering乳液的Zeta电位无明显变化。3)利用激光共聚焦显微镜和流变仪研究了乳液的界面结构及乳液的聚集行为,共聚焦显微镜图中乳液液滴大小变化与粒径测得一致。流变结果表明,黄原胶的加入增大了乳液的黏度,4 种乳液的黏度变化为:M-WG-XG>M-WG/XG>M-XG-WG>WG。频率扫描显示,M-WG-XG的G’和G”都比M-WG/XG和M-XG-MG的值更高,说明第1种乳化方法能够更好地增强乳液的黏弹性,即M-WG-XG的稳定性和流变性能最佳。4)黄原胶可以改善乳液的离子稳定性,不同乳化方式得到乳液的离子稳定性为:M-WG-XG>M-XG-WG>M-WG/XG>WG。