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油脂不飽和度對于蛋白質界面特性與乳液穩(wěn)定性的影響

來源:國家肉品中心 瀏覽 300 次 發(fā)布時間:2024-09-13

脂肪替代類乳化肉制品近年來受到廣泛關注。在這類產(chǎn)品中,富含不飽和脂肪酸的植物油脂以預乳液的形式,部分或全部代替富含飽和脂肪酸的動物脂肪,以滿足消費者對于健康飲食的需求。但是,不同油脂的不飽和度差異會影響乳液穩(wěn)定性,進而影響乳化肉制品的加工特性與感官品質。雖然早在1971年便有研究學者對油脂不飽和度影響乳液穩(wěn)定性的規(guī)律進行了探究,該科學問題如今仍處于爭論之中。早期研究認為高不飽和度油脂有利于減小乳滴粒徑,促進形成均一、穩(wěn)定的乳液。


近年來部分研究提出了截然相反的結論。這歸因于油脂不飽和度影響乳液穩(wěn)定性的界面機制仍未得到深入揭示。因此,闡明油脂不飽和度調控蛋白質乳化劑界面行為的規(guī)律對于分析油脂不飽和度與乳液穩(wěn)定性間的關系,進而改善脂肪替代類乳化肉制品品質至關重要。


本研究系統(tǒng)探討了油脂不飽和度對于蛋白質界面特性(界面構象轉變、吸附動力學、界面流變特性、界面層厚度)與乳液穩(wěn)定性的影響。油酸、亞麻酸分別與十二烷混合,以調控極性一致,制備模型油脂;三種類型的蛋白質(纖維狀:肌原纖維蛋白,MP;球狀:乳清蛋白,WP;無規(guī)卷曲狀:酪蛋白酸鈉,SC)被選作為模型乳化劑。研究發(fā)現(xiàn),蛋白質向高不飽和度油-水界面處擴散較慢,導致界面壓力較低。這造成高不飽和度油脂乳液初始粒徑較大。但是,蛋白質在高不飽和度界面上解折疊程度較大,因此滲透和重排速率更高。這促進形成了更堅硬、更厚的界面膜,從而賦予高不飽和度油脂乳液更佳的短期貯藏穩(wěn)定性。另一方面,高不飽和度界面上更堅硬的界面層在大振幅應變下易發(fā)生應力屈服,從而導致乳液長期穩(wěn)定性下降。


研究成果

圖1.模型油脂的篩選:(a)油酸/亞油酸/亞麻酸與十二烷不同體積比例復配后的油-水界面張力;(b)最終篩選得到的兩種模型油相的界面張力(DD OA和DD LNA);(c)相同體積下,DD OA與DD LNA分子內的碳-碳雙鍵比例

圖2.(a)MP,(b)WP和(c)SC在不同飽和度界面上吸附時的界面壓力。*p<0.05,**p<0.01,***p<0.001,ns無顯著差異

圖3.(a-b)油脂不飽和度影響蛋白質界面吸附動力學的機制示意圖;界面(c)MP,(d)WP和(e)SC的歸一化前表面熒光光譜。*p<0.05,**p<0.01,***p<0.001

圖4.線性粘彈區(qū)域內(振幅10%),不同飽和度界面上(a)MP,(b)WP和(c)SC界面膜的彈性模量;(d)MP,(e)WP和(f)SC界面膜的膨脹模量-界面壓力關系圖。*p<0.05,**p<0.01,***p<0.001

圖5.非線性粘彈區(qū)域內(振幅30%),不同飽和度界面上(a)MP,(b)WP和(c)SC界面膜的利薩茹圖像;通過GSD算法得到的(d)MP,(e)WP和(f)SC利薩茹圖像的τ1,τ2,τ3,τ4分解組分;根據(jù)τ1,τ2,τ3,τ4計算得到的(g1-g4)MP,(h1-h4)WP和(i1-i4)SC的Eτ1L,Eτ1M,Eτ4模量與S-因子。*p<0.05,**p<0.01,***p<0.001

圖6.QCM-D試驗:(a)MP,(b)WP和(c)SC在不同飽和度界面上吸附時的共振頻率遷移(Δf)與能量耗散遷移(ΔD);(d)MP,(e)WP和(f)SC在不同飽和度界面上形成的吸附層厚度

圖7.乳液的形成特性:(a)MP,(e)WP和(i)SC乳液的粒徑分布;(b)MP,(f)WP和(j)SC乳液的D3,2與D4,3;(c-d)MP,(g-h)WP和(k-l)SC乳液的激光共聚焦圖像。*p<0.05,**p<0.01,***p<0.001


結論

蛋白質向高不飽和度界面處擴散更慢,導致該處界面壓力較低。因此,高不飽和度油脂乳液初始粒徑較大。相反,蛋白質在高不飽和度界面上滲透、重排更快,這是因為蛋白質在該處解折疊程度增加,暴露出更多疏水基團;這進一步促進界面蛋白的橫向互作和3D自組裝,形成彈性更高、厚度更大的界面膜;此外,GSD分析證實在高不飽和度界面上,蛋白質吸附層在大振幅應變下更加堅硬。因此,高不飽和度油脂乳液的短期穩(wěn)定性更佳。但是,較大的硬度會降低界面膜的延展性和靈活性,導致應力屈服和破裂現(xiàn)象的發(fā)生,使得高不飽和度油脂乳液在長期貯藏過程中較快發(fā)生失穩(wěn)。


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