东北农业大学食品学院的鞠梦楠、祝 钢、隋晓楠*等人主要研究大豆分离蛋白与不同浓度花青素共价复合后的颗粒制备Pickering乳液的基础特性,以通过提供一种新型稳定剂类型提高两相湿润性,为食品工业提供一种绿色健康的稳定剂。
1、复合体系结合率分析
共价复合后的样品结合率在91%~96%之间,该结果与前人的结果一致,花青素在碱性环境下被氧化,生成的醌类物质与大豆分离蛋白相互作用进而生成共价键。
2、蛋白纳米颗粒粒径分布
蛋白颗粒主要呈单峰分布,未加入花青素的蛋白颗粒0分布在100~800 nm范围内,主要集中在300 nm,这主要是因为加热后蛋白粒径分布会向高尺寸转移,加热诱导蛋白质聚集。与未加热的蛋白质相比,95 ℃加热15 min的蛋白质粒度明显增大,加热导致天然大豆蛋白成分聚集。加入花青素后,蛋白颗粒分布较为均一,该现象说明复合后溶液中的液滴具有相似的粒径,稳定性较强。
3、蛋白纳米颗粒Zeta电位分析
未加入花青素的蛋白颗粒0呈现较低的负电性。与花青素共价复合后,蛋白颗粒的Zeta电位绝对值开始增大。可能是由于花青素带负电荷,当pH 7.0时,花青素中的酚羟基去质子化,由此产生的氧中心输出高密度负电荷,与蛋白的正电基团结合,使得大豆蛋白的负电荷相对增加。
4、蛋白纳米颗粒抗氧化能力分析
未添加花青素的颗粒0自由基清除能力较低,仅为27.78%。与未添加花青素的对照组相比,添加花青素的颗粒,随着花青素添加量的增加,蛋白颗粒自由基清除能力先上升后略有下降,且颗粒1~3号样品自由基清除能力均明显高于颗粒0(P<0.05)。这说明蛋白与花青素共价复合后,花青素抗氧化,清除自由基的能力得到体现。其中颗粒2自由基清除能力最强,为70.37%。这说明添加量0.15%的花青素与蛋白共价复合后形成更好的相互作用,形成更稳定的颗粒体系。
5、乳液的类型
通过观察乳滴在水或者油中的分散情况判断乳液的类型。把大豆分离蛋白-花青素共价复合颗粒稳定的Pickering乳液滴到水中后,液滴快速分散,证明此乳液是O/W型乳液。
6、乳液粒径分析
未添加花青素的Pickering乳液粒径范围主要分布在10~60 μm之间;添加花青素的Pickering乳液粒径范围主要分布在4~20 μm之间。可见添加花青素后乳液粒径有向左转移的趋势。这说明花青素与大豆分离蛋白共价复合后,可有效改善共价体系的粒径分布。
7、乳液Zeta电位分析
随着花青素添加量的增大,乳液Zeta电位呈现先增大后减小的趋势。当花青素添加量达到0.25%时,乳液3 Zeta电位的绝对值有所下降,但仍大于未与花青素复合的乳液0。这可能是因为,大豆分离蛋白与花青素共价复合后,通过共价键之间的相互作用,使蛋白结构发生改变,负电荷露出。
8、Pickering乳液光学显微镜观察分析
全部样品微观结构均呈现液滴状,乳液2的液滴最为均匀,没有产生聚集,乳滴与乳滴之间重叠部分较少,排列整齐,与之前粒径、电位结果一致。
结 论
大豆分离蛋白与花青素共价复合颗粒为Pickering乳液稳定剂,制备出无表面活性剂的食品级Pickering乳液。通过调节花青素添加量,得到了粒度较小的纳米颗粒,并以该添加量的颗粒制备出稳定性较强的水包油型Pickering乳液。
当花青素添加量为0.15%时,纳米颗粒粒度较小,仅为200 nm;Zeta电位绝对值最大为18.56 mV;同时该添加量下蛋白颗粒自由基清除能力最强。根据光学显微镜观察可知,由此纳米颗粒制备的Pickering乳液最为稳定,没有产生聚集现象。
与未添加花青素的空白对照组相比,添加花青素的实验组纳米颗粒在粒径分布、Zeta电位、自由基清除能力都优于空白组;同时,实验组制备的Pickering乳液在光学显微观察中,显示出优良的稳定性,而对照组则较易聚集。