卵清分离蛋白-亚麻籽油高浓度乳液的制备及胶体性质表征

蛋白质是参与、形成稳定水包油乳液的一类重要物质。乳液的内部结构关系到食品的保质期、质地和口感等，而乳液中液滴的絮凝直接影响乳液结构，以及乳液中的界面稳定和液滴合并。在高浓度乳液体系中，液滴絮凝挤压作用和液滴间吸引力互相协调，引起的结构化使得乳液表现出塑性或黏弹性。

亚麻籽油是常用的营养脂质来源，含有高达50%以上的α-亚麻酸。此外，α-亚麻酸作为一种主要的n-3脂肪酸对大脑发育、视觉视力和免疫系统都起着重要的作用。因此，近些年国内研究学者对亚麻籽油的加工利用进行了研究。

国内对较高油相质量分数的高浓度乳液的性质与结构研究较少。因此南京农业大学的肉品加工与质量控制教育部重点实验室的方艾虎、李凌云和王鹏等人以亚麻籽油作为分散相，卵清分离蛋白溶液作为连续相对高浓度乳液（油相质量分数为69%～85%）的结构性质进一步测定，包括流变性质、粒径分布、电导率以及激光共聚焦观察等，旨在为高浓度乳液的制备及其在酸奶、加工肉制品等中的应用提供实验依据，从而为高质量、高稳定性的乳状食品开发及卵清分离蛋白的新利用方式提供参考。

油相质量分数对乳液表观黏度的影响

结果显示，在剪切速率0.1～1 000 s-1范围内，卵清分离蛋白高浓度乳液的表观黏度随剪切速率的增大而下降，即发生了剪切变稀现象。可以发现，在亚麻籽油质量分数为65%、70%、75%时，乳液的黏度随着乳化物中亚麻籽油质量分数的提高而增加。随着连续相中蛋白质量浓度增大，疏水基团暴露较多，连续相的疏水性增大，表面电荷数增多，乳液更加稳定，即连续相中的蛋白质分子之间的连接更加紧密，使得连续相黏度增大，乳液表观黏度增大。在亚麻籽油质量分数为80%时，乳液连续相比例的进一步降低导致乳液中蛋白絮凝程度增加，油滴从其正常的球形变形挤压成为多边形，聚集乳液油滴，乳液呈现凝胶状态，其黏度降低。亚麻籽油质量分数为85%的乳液黏度远低于其他亚麻籽油的乳液黏度。

乳液的G’和G’’

结果显示，所有卵清分离蛋白乳液样品在本实验所考察的角频率范围内，G’和G’’在角频率达到20 rad/s后，随频率增加无显著变化。G’远高于G’’，表明这些油相质量分数的卵清分离蛋白高浓度乳液都呈现出弹性为主的凝胶性质，可以认为其中所有的卵清分离蛋白高浓度乳液均形成凝胶状乳化物，对乳液中蛋白的疏水性进行测定时发现在亚麻籽油质量分数为65%、70%、75%时，高质量分数蛋白乳液稀释到同一质量分数后，乳液内蛋白荧光强度从6 055降低到2 813，乳液内蛋白疏水性随着油相质量分数的升高而降低，表面疏水性下降，说明在高浓度乳液中，更多分散的油滴被包埋或整合进乳液凝胶网络中，使乳液的G’更高，乳液G’和G’’受到角频率的影响较小，总体趋势趋于平缓。

可以看出，在添加65%、70%、75%、80%亚麻籽油的卵清分离蛋白高浓度乳液中，G’和G’’都得到了显著提高，这与不同油相质量分数的高浓度乳液样品黏度分布趋势相符合。在65%、70%、75%、80%油相质量分数下，G’和G’’都随角频4率的提高而略有提升；并且在同一频率下，乳液的G’和G’’随乳液中油相比例的提高而增大，这也表明油滴粒子在乳液中起到活性填充颗粒的作用。

乳液的粒径分布

如图3所示，亚麻籽油质量分数为65%、70%、75%、80%的高浓度乳液，其粒径随着油相比例的提高而减小，且都呈现出双峰分布。油滴粒径减小有利于乳液内部油滴粒子的稳态化，抵抗外界环境的变化而不至于聚集成大的油滴而分层。

乳液的电导率分析

亚麻籽油是一种非极性溶剂，在20 ℃其电导率为0 μS/cm。高浓度乳液连续相用的去离子水的电导率大约为14.5 μS/cm。结果显示，卵清分离蛋白高浓度乳液的电导率远高于亚麻籽油的电导率，这表明实验中的高浓度乳液是用亚麻籽油分散在蛋白水溶液中形成的。可以看出，在亚麻籽油质量分数为65%、70%、75%、80%时，高浓度乳液的电导率随乳液中亚麻籽油质量分数的增加而逐渐下降。当乳液中亚麻籽油质量分数达到85%时，乳液的电导率迅速下降到82.5 μS/cm。进一步实验观察发现，亚麻籽油质量分数为85%的乳液随着静置的时间延长，乳液的相分离加大，乳液底端的蛋白质絮状物增多，从而电导率值增大。

乳液的外观形态

如图5所示，在乳化条件一定时，不同的油相比例所得的乳液的形态是不同的。在图5A～D中，随着乳液中油相比例的升高，可以看到乳液从流态转变为固态的表观形态。如图5E所示，此时乳液亚麻籽油质量分数为85%，随之乳液中水分比例变得很少，蛋白无法充分溶解造成乳液中出现中大量未参与结构化的蛋白，从而造成了空缺絮凝，大量蛋白聚集到一起与油相分离。

乳液的微观形态结构

如图6所示，卵清分离蛋白高浓度乳液的微观结构与亚麻籽油的质量分数有关，随着油相比例的升高，乳液内油滴会发生聚集、絮凝，并有三维网状结构的形成，乳液油滴的粒径随着油相质量分数的增加而减小，并且油滴之间相互挤压。图6C中油滴由于挤压，呈现出多边形的形状，此时的乳液的弹性相应增加，与G’和G’’的测定结果相同；抵抗机械力和连续相分离的能力增强。而在图6D中，亚麻籽油质量分数达到80%，油滴粒径分布很不均匀，有很多1 μm左右的油滴凝絮在一起，也有部分未被乳化的油滴。在高浓度乳液中较小的油滴具有较高的界面区域，可以为蛋白质的吸附提供较多位点，从而增强油滴与基质的结合作用，提高乳液的稳定性与弹性。此外，由于乳液连续相中蛋白质量分数太高（图6D），造成大量蛋白交联在一起因此有效地阻碍了油滴的聚结，交联聚合的蛋白质使得乳液呈现凝胶状。

用Image J V1.47中的粒径分析功能对乳液的激光共聚焦图像进行分析，测定乳液油滴的费雷特直径。结果显示，在亚麻籽油质量分数65%～80%范围内，乳液的平均粒径随油相质量分数的提高而减小，这与图3结果相符合。而当乳液中蛋白质与油脂比例改变，乳液内部的微结构会发生相应变化。随着油相质量分数的升高，乳液连续相中蛋白质的比例较高时，蛋白质会发生自聚集，部分絮凝状态的蛋白质聚集体未参与整体的结构化，以及起到固定和保持高浓度乳液特征性紧密压缩形态的作用；与此同时，连续相中有效吸附蛋白的减少使油滴聚集形成大的油滴（图6D）。

结    论

本研究以卵清分离蛋白为连续相、亚麻籽油为分散相，通过高速剪切制备卵清分离蛋白-亚麻籽油高浓度乳液。亚麻籽油质量分数为65%～75%时，油相质量分数的提高可使卵清分离蛋白-亚麻籽油高浓度乳液中黏度、G’和G’’提高，乳液平均粒径减小以及电导率的下降，表明蛋白质界面膜变薄，乳液稳定性增强。油相质量分数为80%时，乳液黏度与平均粒径变小，但粒径分布变宽，蛋白交联聚结增加了乳液连续相的弹性，乳液向凝胶转化；与此同时，部分油滴的聚集形成了粒径较大的油滴，这也是乳液粒径分布变宽的原因。

油相质量分数为85%时，乳液中黏度、G’和G’’都显著降低，乳液粒径显著变大；在乳液中存在大量未乳化的油滴，蛋白质无规则聚集与油形成松散絮状物，蛋白质与油相分离。由此可见，在高油相质量分数下制备卵清分离蛋白-亚麻籽油高浓度乳液具备很好的可行性，其良好的稳定性与高油相比例为今后高浓度乳液在食品领域中的应用提供依据和参考。