熱處理對(duì)大豆油脂體乳液特性的影響

丁　儉，張巧智，韓天翔，隋曉楠，董濟(jì)萱，李　楊*

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030）

熱處理對(duì)大豆油脂體乳液特性的影響

丁儉，張巧智，韓天翔，隋曉楠，董濟(jì)萱，李楊*

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030）

以大豆油脂體乳液為研究對(duì)象，利用動(dòng)態(tài)表面張力測(cè)量、動(dòng)態(tài)激光散射、圓二色光譜、共聚焦等技術(shù)研究大豆油脂體在不同溫度（30、50、70 、90 ℃）條件下乳液的物理穩(wěn)定性、氧化穩(wěn)定性及油脂體表面蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的變化，考察了溫度對(duì)乳液界面張力、界面特性的影響。結(jié)果表明：熱處理降低了大豆油脂體乳液表面電荷和界面張力，改變了界面強(qiáng)度；油脂體表面蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)α-螺旋含量從（17.71±0.01）%下降到（15.3±0.03）%，無規(guī)卷曲含量從（29.96±0.01）%下降到（27.3±0.06）%，β-轉(zhuǎn)角含量從（22.34±0.05）%下降到（21.2±0.03）%，β-折疊含量從（29.89±0.06）%增加到（36.1±0.02）%，熱處理改變了維持油脂體表面蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力，影響二級(jí)結(jié)構(gòu)含量變化，表現(xiàn)出不同的界面特性；4 個(gè)溫度熱處理沒有明顯促進(jìn)油體的絮凝；30 ℃和50 ℃熱處理的乳液，油脂氧化的氫過氧化物相對(duì)較少，表明熱處理改變了大豆油脂體乳液的界面特性，進(jìn)而影響油脂體乳液的物理穩(wěn)定性和氧化穩(wěn)定性。

大豆油脂體乳液；熱處理；界面特性；穩(wěn)定性

大豆中含有大量的油脂和蛋白質(zhì)，具有極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和優(yōu)良的保健功能，油脂和蛋白質(zhì)以獨(dú)立分離亞細(xì)胞態(tài)細(xì)胞器油脂體和蛋白體貯存于大豆子葉細(xì)胞內(nèi)。Tzen等［1］深入分析了油脂體結(jié)構(gòu)模型，發(fā)現(xiàn)油脂體是由半單位膜包裹液態(tài)甘油三酯而形成的球體。半單位膜由單層磷脂分子及鑲嵌蛋白（又名油脂體蛋白）組成（磷脂占油脂體表面成分的80%，鑲嵌蛋白為20%），其鑲嵌蛋白的種類可分為3種，分別為Oleosin、Caleosin和Steroleosin。磷脂和蛋白質(zhì)有很好的乳化性，在油脂體結(jié)構(gòu)中磷脂層的疏水?；c內(nèi)部的三酰甘油酯相互作用，親水頭部基團(tuán)朝向細(xì)胞液，鑲嵌蛋白包裹在油脂體表面具有維持油脂體穩(wěn)定的重要作用［2］。Oleosin蛋白是大豆油脂體表面最主要蛋白，維持油脂體物理、化學(xué)特性，在保護(hù)油脂體抗環(huán)境壓力免受加熱、pH值和氧化試劑的影響方面發(fā)揮重要作用。大豆油脂體可以作為一種天然的蛋白乳化體系，在食品行業(yè)中有廣泛的應(yīng)用。目前有關(guān)蛋白乳液特性的研究已有很多，Kumar等［3］對(duì)油-水乳液的乳化穩(wěn)定性的研究表明：乳滴發(fā)生絮凝時(shí)間與乳液油水界面黏度相關(guān)，即油水界面黏度越大，所形成的乳狀液也越穩(wěn)定，界面強(qiáng)度越大，乳液越穩(wěn)定。Wang Jinmei等［4］對(duì)天然和熱處理的大豆分離蛋白形成的乳液進(jìn)行研究，表明熱處理蛋白穩(wěn)定的乳狀液相比于天然大豆分離蛋白所形成的乳狀液具有更高的水力半徑和更易發(fā)生可溶性聚集。大豆油脂體作為天然蛋白乳液不需要乳化劑和均質(zhì)過程，而且穩(wěn)定性相對(duì)于人工乳液更加穩(wěn)定，在食品工業(yè)中也越來越受關(guān)注。Chen Bincan等［5］研究了大豆油脂體在不同貯藏溫度下的氧化穩(wěn)定性，表明加熱可以鈍化酶和微生物的活性，有利于油脂體的貯藏和在食品工業(yè)中的應(yīng)用。Iwanaga等［6］研究發(fā)現(xiàn)大豆油脂體乳液在從30 ℃加熱至90 ℃處理過程中，溫度超過60 ℃時(shí)大豆油脂體的界面性質(zhì)發(fā)生變化，ζ電位降低，粒徑大小并沒有發(fā)生顯著變化。陳業(yè)明等［7］研究發(fā)現(xiàn)熱處理強(qiáng)度和pH值的增加會(huì)抑制大豆油脂體表面蛋白P34活性和促進(jìn)外源性蛋白從油脂體上解離。大豆油脂體乳化體系的穩(wěn)定性取決于油脂體之間的相互作用、界面組成特性和環(huán)境因素。目前溫度對(duì)大豆油脂體乳液穩(wěn)定性及相關(guān)研究已有較多，但從油脂體表面蛋白微觀結(jié)構(gòu)變化解析對(duì)乳液穩(wěn)定及氧化穩(wěn)定性影響相對(duì)較少。因此，本實(shí)驗(yàn)針對(duì)大豆油脂體表面蛋白對(duì)油脂體穩(wěn)定所起的關(guān)鍵作用，研究表面蛋白在不同溫度條件下構(gòu)象改變對(duì)蛋白特性的影響，分析油脂體間的相互作用力和表面蛋白界面性質(zhì)，為提高大豆油脂體在產(chǎn)品的加工、貯藏和運(yùn)輸中的穩(wěn)定性提供理論依據(jù)。本實(shí)驗(yàn)采用圓二色光譜、動(dòng)態(tài)表面張力測(cè)量、動(dòng)態(tài)激光散射、激光共聚焦等技術(shù)分析了大豆油脂體在不同溫度條件下油脂體表面蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的變化、界面張力、界面特性、粒徑分布等相關(guān)性質(zhì)的改變，結(jié)合絮凝指數(shù)、油脂體乳液微觀結(jié)構(gòu)和氧化穩(wěn)定性，進(jìn)一步揭示溫度對(duì)大豆油脂體物理特性及氧化穩(wěn)定性的影響。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

大豆東農(nóng)46號(hào) 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)大豆研究所。

三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽（Tris-HCl） 北京百奧萊博科技有限公司；蔗糖 天津科密歐化學(xué)試劑有限公司；異辛烷 天津市富宇精細(xì)化工有限公司；異丙醇、丁醇、甲醇 天津市天力化學(xué)試劑有限公司；硫氰酸銨、氯化鋇 天津市雙船化學(xué)試劑廠；硫酸亞鐵、氯化鈉、氫氧化鈉 天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；尼羅紅、尼羅蘭美國(guó)Sigma公司；其他試劑為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2儀器與設(shè)備

組織搗碎機(jī) 江蘇金壇市雙捷實(shí)驗(yàn)儀器廠；FA2004電子分析天平 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；LGR20-W臺(tái)式高速冷凍離心機(jī) 北京京立離心機(jī)有限公司；BGZ-246電熱鼓風(fēng)干燥箱；HH-420恒溫電熱水浴鍋 金壇市雙捷實(shí)驗(yàn)儀器廠；TCS SP5激光共聚焦掃描電子顯微鏡 德國(guó)徠卡公司；Mastersizer 2000激光粒度儀、Zetasizer Nano ZSP納米粒度電位儀 英國(guó)馬爾文儀器有限公司；PS20動(dòng)態(tài)表面張力測(cè)量?jī)x 上海梭倫信息科技有限公司。

1.3方法

1.3.1大豆油脂體的提取及化學(xué)組成測(cè)定

參考Tzen［8］和吳娜娜［9］等方法進(jìn)行改進(jìn)。將大豆和水以料液比1∶5（m/V）的比例浸泡在蒸餾水中，在4～6 ℃條件下放置18～20 h。將浸泡后的大豆置于pH 7.5的緩沖溶液（包含50 mmol/L Tris-HCl、0.4 mol/L 蔗糖、0.5 mol/L氯化鈉，浸泡后大豆與緩沖溶液料液比為1∶5，m/V）中，用組織搗碎機(jī)將其破碎10 min得到大豆勻漿液。用3層濾布過濾除去豆渣，濾液在4 ℃、10 000 r/min條件下離心30 min，收集最上層乳狀物。將收集到的上層乳狀物均勻分散在上述緩沖溶液（1∶1，m/V）中，在4 ℃、10 000 r/min的條件下離心30 min，收集最上層乳狀物。然后分散在8 mol/L的尿素和Tris-HCl組成的緩沖溶液（1∶5，m/V）中，其中尿素和Tris-HCl緩沖溶液體積比為1∶1，在4 ℃、10 000 r/min條件下，離心30 min，收集最上層乳狀物。將得到的上層乳狀物質(zhì)均勻分散在50 mmol/L，Tris-HCl緩沖溶液（1∶5，m/V）中，在4 ℃、10 000 r/min條件下離心30 min，重復(fù)2 次。最后提取得到的上層乳狀物用去離子水清洗離心后即為大豆油脂體，放置于4 ℃冰箱中備用。大豆油脂體化學(xué)組成采用美國(guó)分析化學(xué)家協(xié)會(huì)（Association of Offi cial Analytical Chemists，AOAC）標(biāo)準(zhǔn)方法［10］測(cè)定，采用烘箱法［11］、索氏抽提方法［12］和杜馬斯燃燒方法［13］測(cè)定大豆油脂體含水量、脂肪和蛋白質(zhì)含量。

1.3.2大豆油脂體乳液的制備

將新制的大豆油脂體分散在去離子水中，分別在30、50、70 ℃和90 ℃條件下加熱處理30 min。

1.3.3大豆油脂體表面蛋白提取

將處理后的大豆油脂體用0.22 μm的濾膜過濾，將大豆油脂體與3 倍體積的丙酮溶液混合，除去中性脂類，10 000×g離心10 min，獲得殘?jiān)偌尤? 倍體積的乙醚溶液，重復(fù)上述步驟，經(jīng)過2 次丙酮和乙醚溶液的脫脂，最后獲得大豆油脂體表面蛋白，冷凍干燥。

1.3.4大豆油脂體表面蛋白十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳（sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis，SDS-PAGE）

SDS-PAGE分離膠為15%，濃縮膠為5%。將大豆油脂體表面蛋白溶于水配制成質(zhì)量濃度為3 μg/mL的溶液，取樣品加上樣緩沖液煮沸5 min。上樣量15 μL，在80 V條件下運(yùn)行30 min，進(jìn)入分離膠后增至120 V。采用考馬斯亮藍(lán)溶液進(jìn)行凝膠染色后進(jìn)行脫色。

1.3.5大豆油脂體ζ電位和平均粒徑測(cè)定

將熱處理后的大豆油脂體乳液分散在去離子水中配制成含油脂體質(zhì)量濃度為0.005 g/100 mL，在常溫條件下測(cè)定其ζ電位，測(cè)定時(shí)的溫度為25 ℃，每個(gè)樣品平行測(cè)定3 次。將在不同溫度處理后的大豆油脂體與去離子水按照料液比1∶1 000（m/V）配制溶液，用Mastersizer 2000激光粒度儀測(cè)定其平均粒徑（D［4，3］），達(dá)到相應(yīng)的遮光度后進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)樣品平行測(cè)定3 次。

1.3.6激光共聚焦顯微鏡測(cè)定

大豆油脂體乳液樣品的激光共聚焦顯微鏡測(cè)定在室溫條件下進(jìn)行，采用Ar/K和He/Ne雙通道激光模式，激發(fā)波長(zhǎng)分別是488 nm和633 nm。尼羅紅和尼羅蘭分別以料液比1∶1 000（m/V）溶解在異丙醇里，制成染色液。1 mL乳液樣品加入40 μL配制好的染色液，混合均勻，染色30 min，取一滴染色的乳液樣品放在帶凹槽的載玻片上，蓋上蓋玻片并用甘油密封。油鏡進(jìn)行圖像采集，分辨率為1 024 ppi×1 024 ppi，圖像采集的范圍為5～45 μm，可避免玻片上污染物對(duì)圖像的影響。

1.3.7圓二色光譜分析

采用遠(yuǎn)紫外區(qū)域圓二色光譜研究大豆油脂體表面蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確稱取一定量的大豆油脂體表面蛋白在pH 7.0、0.01 mol/L的磷酸鹽緩沖液中配制成質(zhì)量濃度為0.4 mg/mL的溶液。圓二色光譜掃描波長(zhǎng)范圍為250～200 nm，25 ℃條件下，掃描速率為100 nm/min，樣品池光程為0.1 nm，靈敏度為100 mdeg/cm，掃描5 次結(jié)果的平均值為最后得到的圓二色光譜。采用CD Pro曲線擬合軟件包計(jì)算蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)含量［14］。

1.3.8大豆油脂體動(dòng)態(tài)表面張力測(cè)定

未處理和處理后的大豆油脂體乳液通過尖端連有毛細(xì)管的250 mL注射器，將樣品注入裝有pH 7.0的磷酸緩沖溶液的7 mL樣品池中，質(zhì)量濃度為0.1 g/L，利用電荷耦合器件照相機(jī)與計(jì)算機(jī)連接，根據(jù)分析液滴的輪廓，進(jìn)而通過Laplace方程確定界面張力，測(cè)定溫度為（25.0±0.5） ℃［15］。

1.3.9大豆油脂體乳液凝結(jié)指數(shù)測(cè)定

取大豆油脂體加入去離子水?dāng)嚢杌靹颍玫劫|(zhì)量濃度為10 mg/L的大豆油脂體乳液。對(duì)乳液進(jìn)行不同溫度加熱處理30 min，對(duì)處理后的乳液貯存7 d后，乳液的油滴凝結(jié)指數(shù)根據(jù)Castellani等［16］的方法測(cè)定，按下式進(jìn)行計(jì)算。

式中：D［4，3］-7d和D［4，3］-0d分別為大豆油脂體乳液在放置7 d 和0 d時(shí)的平均粒徑/μm。

1.3.10大豆油脂體乳液氧化穩(wěn)定性測(cè)定

新制大豆油脂體乳液，立即分裝到帶塞的錐形瓶中，在50 ℃條件下恒溫水浴鍋中促進(jìn)氧化反應(yīng)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的測(cè)定。油脂過氧化值的測(cè)定參考文獻(xiàn)［17］的方法：取0.3 mL大豆油脂體乳液于離心管中，加入1.5 mL異辛烷-異丙醇（3∶1，V/V）的混合物，充分振蕩（10 s、3 次），然后進(jìn)行離心（1 000×g、2 min），取上清液200 μL，加入到2.8 mL甲醇-丁醇混合溶液（2∶1，V/V）中，再分別加入15 μL 3.94 mol/L的硫氰酸銨和15 μL二價(jià)鐵離子溶液（0.132 mol/L氯化鋇和0.144 mol/L硫酸亞鐵以體積比1∶1混合，過0.22 μm濾膜），反應(yīng)20 min后，于510 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，通過異丙苯氫氫過氧化物標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品中氫過氧化物濃度。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

每個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次，以?表示最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果。采用SPSS軟件對(duì)數(shù)值進(jìn)行方差分析（analysis of variance，ANOVA）。采用Origin 8.0軟件作圖。

2　結(jié)果與分析

2.1大豆油脂體化學(xué)組成和SDS-PAGE

通過AOAC標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定大豆油脂體含水量、脂肪和蛋白質(zhì)含量分別為（48.76±0.59）%、（31.02±0.36）%（濕基）、（5.78±0.14）%（濕基）。由圖1可知，尿素處理的大豆油脂體表面蛋白相對(duì)純度較高，油脂體表面蛋白分子質(zhì)量分布在16～24 kD，為油脂體表面蛋白的重要組成成分。此種方法提取的大豆油脂體除去了大部分雜質(zhì)結(jié)合蛋白和纖維，其中分子質(zhì)量為34 kD的表面蛋白，可能是一種大豆油脂體表面特殊的結(jié)合蛋白［18］。

圖1　大豆油脂體表面蛋白SDS-PAGE圖譜Fig.1　SDS-PAGE of oleosins in soybean oil body

2.2不同加熱溫度對(duì)大豆油脂體乳液ζ電位的影響

圖2　不同加熱溫度對(duì)大豆油脂體乳液ζ電位的影響Fig.2　ζ-potential of soybean oil body emulsion at different temperatures

大豆油脂體乳液中油滴的絮凝狀態(tài)與油滴間的靜電排斥力和相互吸引力的作用平衡有關(guān)。乳滴間的斥力大小主要由乳滴的表面電荷量所決定，而表面電荷的多少通過ζ電位來反映。由圖2可知，經(jīng)過熱處理后的大豆油脂體乳液均帶有負(fù)電荷，加熱處理對(duì)大豆油脂體乳液的ζ電位影響不大。未加熱處理的大豆油脂體乳液ζ電位為-22.2 mV，90 ℃時(shí)ζ電位為-17.9 mV，隨著加熱溫度的升高乳滴的表面電荷減少，原因可能是大豆油脂體表面蛋白構(gòu)象在熱處理時(shí)發(fā)生改變，使乳液中的帶負(fù)電的離子與其作用減弱，使表面電荷密度下降，ζ電位降低。另外，提取的大豆油脂體中含有磷脂酶，未加熱和30 ℃加熱30 min的大豆油脂體乳液中仍含有磷脂酶，會(huì)水解大豆磷脂產(chǎn)生磷脂酸膽堿和磷脂酸，生成帶有負(fù)電荷的活性脂類和游離的脂肪酸吸附在油脂體表面，使負(fù)電荷增加，ζ電位的絕對(duì)值變大［5-6］。而經(jīng)過熱處理的大豆油脂體乳液ζ電位絕對(duì)值均比未處理的大豆油脂體乳液ζ電位絕對(duì)值小。加熱預(yù)處理減小了大豆油脂體界面的電荷量，該現(xiàn)象與大豆蛋白穩(wěn)定的乳液特性類似［19］，隨著溫度的增加大豆油脂體乳液的表面負(fù)電荷降低，乳滴間靜電相互斥力減弱，使油脂體乳液發(fā)生不同程度的聚集。由此推斷，溫度影響大豆油脂體界面蛋白所帶電荷，從而影響大豆油脂體的絮凝狀態(tài)。

2.3不同加熱溫度對(duì)大豆油脂體乳液粒徑分布的影響

圖3　不同加熱溫度對(duì)大豆油脂體乳液粒徑分布的影響Fig.3　Mean particle diameters of soybean oil body emulsion at different temperatures

圖4　不同加熱溫度條件下大豆油脂體乳液的共聚焦圖像Fig.4　Confocal micrographs of soybean oil body emulsion at different temperatures

由圖3可知，大豆油脂體乳液在70、90 ℃時(shí)的粒徑大部分在7～8 μm左右，30 ℃粒徑分布出現(xiàn)多峰，粒徑大小在5 ?m左右，出現(xiàn)了油脂體的聚集；30、50 ℃加熱處理后的大豆油脂體的大部分粒徑相比未加熱大豆油脂體小；而在70、90 ℃時(shí)粒徑稍有增大，且有較多的80 μm左右大粒徑出現(xiàn)，發(fā)生了不穩(wěn)定的聚集。圖4的大豆油脂體乳液的共聚焦圖像也表明油脂體在70、90 ℃時(shí)發(fā)生不同程度聚集，這些不規(guī)則的絮凝表現(xiàn)出粒徑的增大，在30 ℃時(shí)較為穩(wěn)定，可能是因?yàn)榧訜崽幚碛绊懹腕w表面的Oleosin蛋白，使蛋白帶負(fù)電基團(tuán)和帶正電基團(tuán)發(fā)生了中和作用，導(dǎo)致Oleosin蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)伸展，增強(qiáng)了其結(jié)構(gòu)柔順性和穩(wěn)定性表現(xiàn)較為穩(wěn)定［20］。李菊芳［21］的研究表明大豆蛋白經(jīng)過熱處理后與磷脂的結(jié)合能力顯著提高，導(dǎo)致蛋白質(zhì)溶解度和結(jié)構(gòu)均發(fā)生變化。由上述分析可知，大豆油脂體表面蛋白與單層磷脂分子在高于50 ℃熱處理時(shí)，可能發(fā)生了結(jié)構(gòu)的改變，促進(jìn)了大豆油脂體的熱聚集行為，使粒徑增加。因此大豆油脂體乳液穩(wěn)定性不僅取決于油體表面的靜電斥力和表面電荷密度，還與油脂體表面蛋白膜的組成和膜蛋白特性有關(guān)。

2.4不同加熱溫度下大豆油脂體乳液的微觀結(jié)構(gòu)

利用激光共聚焦掃描顯微鏡技術(shù)可以更直觀地觀察油體乳液的絮凝狀態(tài)，由圖4可知，隨著溫度的升高，乳液中聚集體的大小分布不同，圖4b、c可以觀察到30 ℃和50 ℃加熱處理后的乳液相對(duì)于未加熱處理組的乳液（圖4a）大豆油脂體整體分布較為均勻，顆粒度明顯較小， 30 ℃和50 ℃時(shí)的粒徑在6～7 μm范圍（圖3）。從70 ℃和90 ℃加熱30 min的大豆油脂體乳液（圖4d、e）可以看出油脂體發(fā)生較強(qiáng)程度的聚集。由圖3可知，70 ℃和90 ℃熱處理的乳液中出現(xiàn)較多50～100 μm左右的聚集體。因此，低溫加熱能有效地避免大豆油脂體乳液聚集情況發(fā)生，更好地保持乳液的穩(wěn)定性。而高溫處理會(huì)使油脂體表面的蛋白發(fā)生熱變性，增大了乳液中油脂體間的絮凝程度，促進(jìn)較大聚集體的形成。這主要是由于熱處理強(qiáng)度可以使油脂體表面蛋白變性，整個(gè)蛋白的結(jié)構(gòu)展開，蛋白質(zhì)內(nèi)部的側(cè)鏈暴露，增強(qiáng)彼此間相互作用，由此引起聚集程度的增加［22］。

2.5不同加熱溫度對(duì)大豆油脂體表面蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響

表 1 不同加熱溫度條件下大豆油脂體表面蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)含量Table1　Secondary structure contents of oleosins in soybean oil body at different temperatures conditions

通過圓二色光譜擬合軟件CD Pro對(duì)得到的圖譜進(jìn)行分析計(jì)算，得到大豆油脂體表面蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)隨溫度的變化情況如表1所示。30 ℃和50 ℃加熱30 min，油脂體表面蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)組成與未加熱相比有所變化，但差異較小。加熱溫度超過70 ℃后，α-螺旋、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲含量降低，β-折疊含量增加，且含量變化較為明顯，主要原因是加熱使維持蛋白質(zhì)α-螺旋結(jié)構(gòu)的氫鍵和靜電作用減弱，導(dǎo)致α-螺旋結(jié)構(gòu)的丟失轉(zhuǎn)化為β-折疊。有研究者發(fā)現(xiàn)β-折疊在蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)中可促進(jìn)蛋白聚集和網(wǎng)絡(luò)的形成，因此隨著溫度的增加（70～90 ℃）大豆油脂體表面蛋白β-折疊結(jié)構(gòu)含量增加較多，促進(jìn)了乳液中表面蛋白空間結(jié)構(gòu)伸展，有利于蛋白與蛋白之間的聚集，導(dǎo)致大豆油脂體乳液的粒徑部分增大［23］。以上結(jié)果表明：大豆油脂體表面蛋白對(duì)油脂體穩(wěn)定所起的關(guān)鍵作用，也表現(xiàn)在不同溫度條件下蛋白二級(jí)構(gòu)象改變影響的油體間相互作用力和表面蛋白界面性質(zhì)，造成不同的穩(wěn)定特性。

2.6不同加熱溫度對(duì)大豆油脂體乳液界面特性的影響

圖5　不同加熱溫度處理的大豆油脂體乳液界面張力隨時(shí)間的變化Fig.5　Dynamic interfacial tension of soybean oil body emulsion at different temperatures as a function of time

乳液中油脂體的絮凝速率是決定大豆油脂體乳狀液穩(wěn)定性的一個(gè)重要參數(shù)，而大豆油脂體聚集速率的快慢關(guān)鍵取決于乳液的界面張力和界面強(qiáng)度的大小，大豆油脂體界面蛋白膜穩(wěn)定是大豆油脂體乳狀液穩(wěn)定的一個(gè)重要機(jī)理。Bonacucina等［24］研究表明，蛋白乳液的穩(wěn)定性與界面張力和界面壓的大小有著密切相關(guān)，界面張力越小，界面壓越大，乳狀液越穩(wěn)定。由圖5可知，不同加熱溫度條件下大豆油脂體乳液的界面張力都隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸下降，沒經(jīng)過熱處理的大豆油脂體乳液在水中界面張力最初為3.8 mN/m，而30 ℃和50 ℃熱處理的大豆油脂體乳液的界面張力在整個(gè)過程中最小，且界面張力下降較多，從3.52 mN/m下降到2.74 mN/m。70 ℃和90 ℃處理的大豆油脂體乳液界面張力變化相似，最終界面張力高于其他溫度處理的乳液，表明不同的加熱溫度對(duì)大豆油脂體乳液界面蛋白膜影響不同，加熱處理降低了界面張力及電荷斥力。30 ℃和50 ℃低溫?zé)崽幚砜赡苁勾蠖褂椭w表面蛋白分子部分疏水性基團(tuán)暴露，提高油脂體表面蛋白在油-水界面的吸附，增加乳液的界面強(qiáng)度［25］。70 ℃和90 ℃加熱30 min使油脂體表面蛋白發(fā)生變性，促使油脂體與油脂體間的表面蛋白相互作用增加，界面張力較大，乳液不穩(wěn)定，形成了大豆油脂體的聚集。因此，不同加熱溫度影響大豆油脂體乳液界面的柔韌性和穩(wěn)定性，從而表現(xiàn)出不同的界面特性。

2.7不同加熱溫度對(duì)大豆油脂體乳液凝結(jié)指數(shù)的影響

乳液中大豆油脂體的絮凝狀態(tài)與凝結(jié)指數(shù)是大豆油脂體乳液穩(wěn)定性表征的重要參考。乳液中油脂體的絮凝是指乳液間懸浮油體依靠相互作用力聚集形成絮團(tuán)的過程，熱處理后的大豆油脂體乳液貯存7 d后乳液的凝結(jié)指數(shù)沒有明顯變化（表2）。且熱處理可以使乳液表現(xiàn)出良好的抗絮凝穩(wěn)定性，沒有出現(xiàn)乳液的分層現(xiàn)象，只是導(dǎo)致乳液中部分油脂體的少量聚集，但仍很穩(wěn)定地存在于乳液中。

表2　不同加熱溫度對(duì)大豆油脂體乳液凝結(jié)指數(shù)的影響Table2　Creaming index of soybean oil body emulsion at different temperatures

2.8不同加熱溫度大豆油脂體乳液氧化穩(wěn)定性

圖6 不同加熱溫度處理對(duì)大豆油脂體乳液氧化穩(wěn)定性的影響Fig.6　Oxidative stability of soybean oil body emulsion at different temperatures

圖6為不同溫度處理后大豆油脂體乳液在50 ℃恒溫貯存7 d內(nèi)油脂氧化產(chǎn)物-脂質(zhì)氫過氧化物的生成情況。由圖6可知，不同溫度處理后大豆油脂體乳液在初始時(shí)乳液中的氫過氧化物濃度均非常小。乳液中大豆油脂體的氫過氧化物含量在90 ℃隨著時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增大到約7 mmol/kg，但當(dāng)溫度在30 ℃和50 ℃時(shí)，乳液中氫過氧化物的形成得到了很好地抑制。該結(jié)果與Hu Min等［26］的研究結(jié)果相類似。對(duì)于蛋白乳液，乳液中的蛋白質(zhì)覆蓋在油滴表面會(huì)形成一層具有一定厚度的黏彈性蛋白膜，這種蛋白膜具有清除自由基以及螯合金屬離子的作用，從而起到抑制油脂氧化的作用［27］。抑制乳液中油脂氧化與乳滴界面蛋白和乳液中易氧化的酶含量有關(guān)，30 ℃和50 ℃加熱處理可以降低乳液中脂肪氧化酶的活性，降低氧化程度。70 ℃和90℃加熱處理也使酶失活，但乳液的氧化程度增加，可能因?yàn)闇囟鹊纳邥?huì)加速油脂的氧化，同時(shí)改變油脂體表面蛋白結(jié)構(gòu)，影響了氧化穩(wěn)定性。結(jié)果表明低于蛋白質(zhì)變性溫度70 ℃的加熱處理使乳液油脂中氫過氧化物含量明顯低于未加熱的大豆油脂體乳液，而溫度升高到70 ℃和90 ℃時(shí)乳液的氧化加速，說明適度的熱處理對(duì)大豆油脂體乳液的氧化穩(wěn)定性有重要影響。

3　結(jié) 論

天然大豆油脂體乳液與經(jīng)過不同溫度處理的乳液相比表現(xiàn)出不同的物化特性，30 ℃加熱30 min穩(wěn)定性最好；研究表明不同溫度熱處理改變了大豆油脂體乳液的界面特性，降低乳液的界面張力和表面電荷密度，影響了油脂體表面蛋白構(gòu)象變化。30℃和50℃熱處理的大豆油脂體乳液的界面張力下降較多，從3.52 mN/m下降到2.74 mN/m；70 ℃和90 ℃界面張力下降較小。90 ℃加熱使表面蛋白α-螺旋含量下降到15.3%，無規(guī)卷曲含量降到27.3%，β-轉(zhuǎn)角含量下降到21.2%，β-折疊含量結(jié)構(gòu)增加到36.1%，使蛋白質(zhì)發(fā)生了構(gòu)象改變，進(jìn)而影響在油-水界面的吸附和乳液界面強(qiáng)度。因此，通過熱處理對(duì)油脂體表面蛋白變化研究，揭示了溫度對(duì)大豆油脂體物理特性及氧化穩(wěn)定性影響規(guī)律。

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Effects of Heat Treatment on Properties of Soybean Oil Body Emulsion

DING Jian， ZHANG Qiaozhi， HAN Tianxiang， SUI Xiaonan， DONG Jixuan， LI Yang*
（College of Food Science， Northeast Agricultural University， Harbin 150030， China）

In this study， soybean oil body emulsion was subjected to heat treatment at different temperatures. The changes in physical stability， oxidative stability， the secondary structures of oleosins， interfacial tension， and interfacial characteristics in the oil body emulsion were examined using dynamic surface tension measurement， dynamic laser light scattering， confocal laser technology and circular dichroism to evaluate the effectiveness of heat treatment. The results showed that heat treatment reduced surface charges and interfacial tension， and changed the interfacial strength of oil bodies. In addition， heat treatment caused a decrease in α-helix structure from （17.71 ± 0.01）% to （15.3 ± 0.03）%， unordered structure from （29.96 ± 0.01）% to（27.3 ± 0.06）% and β-turn from （22.34 ± 0.05）% to （21.2 ± 0.03）%， and it could increase β-sheet structure from （29.89 ± 0.06）% to （36.1 ± 0.02）%. Heat treatment changed the forces maintaining the secondary structure of oleosins， which in turn could affect the secondary structure contents and resulted in different interfacial properties. Furthermore， heat treatment could not signifi cantly promote the fl occulation of oil bodies； heat treatment at 30 ℃ and 50 ℃ had relatively small amount of hydrogen peroxide. This result suggested that heat treatment changed the interfacial properties of soybean oil body emulsion and consequently had an important impact on its physical properties and oxidative stability.

soybean oil body emulsion； heat treatment； interfacial characteristics； stability

10.7506/spkx1002-6630-201619002

TS214.2

A

1002-6630（2016）19-0008-07

丁儉， 張巧智， 韓天翔， 等. 熱處理對(duì)大豆油脂體乳液特性的影響［J］. 食品科學(xué)， 2016， 37（19）： 8-14. DOI：10.7506/ spkx1002-6630-201619002. http：//www.spkx.net.cn

DING Jian， ZHANG Qiaozhi， HAN Tianxiang， et al. Effects of heat treatment on properties of soybean oil body emulsion［J］. Food Science， 2016， 37（19）： 8-14. （in Chinese with English abstract） DOI：10.7506/spkx1002-6630-201619002. http：//www.spkx.net.cn

2016-01-20

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（31571876）；國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目（31301501）；國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）項(xiàng)目（2013AA102104）；黑龍江省普通本科高等學(xué)校青年創(chuàng)新人才培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目（UNPYSCT-2015011）

丁儉（1989—），男，碩士研究生，主要從事糧食、油脂及植物蛋白工程研究。E-mail：18845619206@163.com

李楊（1981—），男，副教授，博士，主要從事糧食、油脂及植物蛋白工程研究。E-mail：liyanghuangyu@163.com