熱處理對(duì)乳鐵蛋白-β-胡蘿卜素/大豆多糖-DHA乳狀液微流變特性的影響

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(北京食品營(yíng)養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心,北京工商大學(xué)食品學(xué)院,北京市食品添加劑工程技術(shù)研究中心,食品添加劑與配料北京高校工程研究中心,北京市食品風(fēng)味化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,食品質(zhì)量與安全北京實(shí)驗(yàn)室,北京 100048)

熱處理對(duì)乳鐵蛋白-β-胡蘿卜素/大豆多糖-DHA乳狀液微流變特性的影響

李昕,王旭,李瑋克,許朵霞*,曹雁平*

(北京食品營(yíng)養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心,北京工商大學(xué)食品學(xué)院,北京市食品添加劑工程技術(shù)研究中心,食品添加劑與配料北京高校工程研究中心,北京市食品風(fēng)味化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,食品質(zhì)量與安全北京實(shí)驗(yàn)室,北京100048)

蛋白質(zhì)功能因子乳狀液體系巴氏殺菌受熱時(shí)易改變其流變性,從而影響其品質(zhì)。本研究基于乳狀液異型聚集效應(yīng),構(gòu)建多重功能因子乳狀液微聚集體,以期改善其耐熱性。選用大豆多糖(SSPS)和乳鐵蛋白(LF)為乳化劑,DHA和β-胡蘿卜素為功能因子,分別制備了SSPS-DHA乳狀液和LF-β-胡蘿卜素乳狀液,二者以不同比例異型聚集,形成不同的乳狀液微聚集體。考察不同加熱方式25～80 ℃程序加熱30 min(加熱過(guò)程)和80 ℃加熱30 min(模擬巴氏殺菌)對(duì)乳狀液的物理穩(wěn)定性與流變特性的影響。結(jié)果表明:單一LF-β-胡蘿卜素乳狀液加熱后完全變性成凝膠狀固體;SSPS-DHA/LF-β-胡蘿卜素乳狀液微聚集體在加熱條件下,流變學(xué)特性明顯改善;90 wt% LF-β-胡蘿卜素-10 wt% SSPS-DHA乳狀液微聚集體的流動(dòng)性、粘彈性均表現(xiàn)為流體特征。因此,通過(guò)SSPS-DHA乳狀液的添加可以顯著改善蛋白乳狀液的熱變性與熱凝固特性,從而保障巴氏殺菌等熱處理不改變功能因子乳狀液的質(zhì)構(gòu)。

乳鐵蛋白(LF),大豆多糖(SSPS),β-胡蘿卜素,DHA,乳狀液,熱處理,微流變

Abstract:The rheological properties of protein emulsion system was easy to be changed when it was heated,thus affecting its quality. In order to improve the heat resistance of the emulsion,a new multi-functional emulsion microaggregate was constructed based on the heteroaggregation effect of emulsion. Soybean polysaccharide(SSPS)and lactoferrin(LF)as emulsifier,DHA andβ-carotene as functional components were prepared to SSPS-DHA emulsion and LF-β-carotene emulsion. Then,heteroaggregation forming emulsions of different micro-clusters occurred in different proportions. The effects of 25～80 ℃ programmed heating 30 min(heating process)and 80 ℃ heating 30 min(simulated pasteurization)on the physical stability and rheological properties of the emulsion were investigated. The results showed that the single LF-β-carotene emulsion was completely denatured and exhibited solid after heating. The rheological properties of the SSPS-DHA/LF-β-carotene emulsion micro-aggregates were significantly improved under heating condition,the fluidity and viscoelastic of the 90 wt% LF-β-carotene-10 wt% SSPS-DHA emulsion micro-aggregates showed fluid characteristics. Therefore,the addition of SSPS-DHA emulsion significantly improved the thermal denaturation and thermal coagulation characteristics of the protein emulsion,thus ensuring that the heat treatment of pasteurization did not change the texture of the functional compound emulsion.

Keywords:lactoferrin(LF);soybean polysaccharide(SSPS);β-carotene;DHA;emulsions;thermal treatment;microrheological

乳鐵蛋白(LF)是一種優(yōu)良的乳化劑,可吸附到油-水界面產(chǎn)生陽(yáng)離子乳狀液,具有增強(qiáng)鐵的傳遞和吸收等多種生物活性功能,是一種較理想的功能性食品配料[1-4]。大豆多糖(SSPS)在pH3～7時(shí)可以形成穩(wěn)定的乳狀液,具有較強(qiáng)的乳化穩(wěn)定性、抗黏結(jié)性等功能特性[5-6]。

β-胡蘿卜素是一種重要的脂溶性維生素,常被作為營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑應(yīng)用在食品和保健品領(lǐng)域[7-8]。但是,β-胡蘿卜素對(duì)pH、氧敏感,光和熱會(huì)導(dǎo)致顏色和生物活性損失[9-13]。DHA具有重要營(yíng)養(yǎng)功能,被稱為“腦黃金”[14-15]。然而,DHA易氧化產(chǎn)生不可接受的顏色、氣味和味道[16-17]。

研究結(jié)果表明,乳狀液可以將食品功能性成分包埋在乳化劑(多糖、蛋白質(zhì))中,改善被包埋營(yíng)養(yǎng)成分的顏色、溶解度、外觀等物理性質(zhì),提高營(yíng)養(yǎng)成分的穩(wěn)定性,提高其利用率[18-20],因此,乳狀液在食品領(lǐng)域利用越來(lái)越廣泛。但是,蛋白乳狀液在加熱過(guò)程中易變性,導(dǎo)致其流變學(xué)特性發(fā)生變化,出現(xiàn)乳析和相分離的現(xiàn)象。

近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn),在蛋白質(zhì)作為乳化劑穩(wěn)定的乳狀液體系中,添加多糖可以增強(qiáng)乳狀液的流變學(xué)特性和連續(xù)相的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),從而在一定程度上提高乳狀液的穩(wěn)定性,防止相分離和乳析現(xiàn)象的發(fā)生[21-24]。因此,本研究制備了SSPS-DHA乳狀液和LF-β-胡蘿卜素乳狀液,二者以不同比例異型聚集形成乳狀液微聚集體。通過(guò)微流變技術(shù),全面、系統(tǒng)追蹤乳狀液體系結(jié)構(gòu)與布朗運(yùn)動(dòng)軌跡,考察不同加熱方式25～80 ℃程序加熱30 min(加熱過(guò)程)和80 ℃加熱30 min(模擬巴氏殺菌)對(duì)乳狀液的物理穩(wěn)定性與流變特性的影響,以期提高LF-β-胡蘿卜素乳狀液的穩(wěn)定性,延長(zhǎng)貨架期。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大豆多糖(SSPS) 純度>70%,不二富吉(北京)科技有限公司;藻油DHA 嘉必優(yōu)生物工程(武漢)有限公司;乳鐵蛋白(LF) 純度99.3%,美國(guó)Hilmar公司;β-胡蘿卜素 純度>97%,百壹星辰(北京)生物科技有限公司;中鏈甘油三酸酯(MCT,C8-C10) 奎斯特(上海)國(guó)際有限公司;NaOH、HCl、NaH2PO4、Na2HPO4國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

剪切儀(B25model) 上海貝而特流體設(shè)備有限公司;微射流納米均質(zhì)機(jī)(M-110P) 加拿大Microfluidics公司;Zetasizer Nano-ZS90動(dòng)態(tài)激光光散射儀 英國(guó)Malvern公司;微流變儀(Rheolaser Master) 法國(guó)Formulaction公司;Eutech pH700 pH計(jì) 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;LUMiSizer快速穩(wěn)定性分析儀 德國(guó)LUM公司;集熱式恒溫加熱磁力攪拌器(DF-101S) 河南省予華儀器有限公司;分析天平(BSA124S-CW) 賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 磷酸鹽緩沖液的制備 準(zhǔn)確稱取一定量的NaH2PO4和Na2HPO4溶解于超純水中,配制成1 mmol/L NaH2PO4和Na2HPO4溶液,兩者按一定比例混合(w/w)形成粗磷酸鹽緩沖溶液,再用1 mol/L HCl或NaOH調(diào)節(jié)至pH為6.0。

1.2.2 乳狀液制備

1.2.2.1 LF-β-胡蘿卜素乳狀液的制備 準(zhǔn)確稱取一定量的LF,溶解于1 mmol/L pH6.0磷酸鹽緩沖溶液中,40 ℃中等速度攪拌2 h,溶脹過(guò)夜,使用前40 ℃中等速度攪拌30 min,確保LF充分溶解,制備出LF溶液(3.5%,w/w),形成水相。將β-胡蘿卜素(0.1%,w/w)溶解于MCT中,140 ℃加熱攪拌至完全溶解,形成油相(10%,w/w)。在高速乳化均質(zhì)機(jī)19000 r/min剪切5 min,邊剪切邊緩慢地將油相倒入水相中,形成粗乳狀液;粗乳狀液通過(guò)微射流進(jìn)一步均質(zhì)得到LF-β-胡蘿卜素乳狀液,均質(zhì)壓力為50 MPa,均質(zhì)3次。

1.2.2.2 SSPS-DHA乳狀液的制備 準(zhǔn)確稱取一定量的SSPS,溶解于1 mmol/L pH6.0磷酸鹽緩沖溶液中,50 ℃中等速度攪拌2 h,溶脹過(guò)夜,使用前50 ℃中等速度攪拌30 min,確保SSPS充分溶解,制備出SSPS溶液(3.5%,w/w),形成水相。準(zhǔn)確稱取一定量的DHA(10%,w/w),作為油相。在高速乳化均質(zhì)機(jī)19000 r/min剪切 5 min,邊剪切邊緩慢地將油相倒入水相中,形成粗乳狀液;粗乳狀液通過(guò)微射流進(jìn)一步均質(zhì)得到SSPS-DHA乳狀液,均質(zhì)壓力為50 MPa,均質(zhì)3次。

1.2.2.3 LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA微聚集體制備及熱處理 將LF-β-胡蘿卜素乳狀液和SSPS-DHA乳狀液按不同比例(0∶10,1∶9,2∶8,3∶7,4∶6,5∶5,6∶4,7∶3,8∶2,9∶1,10∶0;w/w)均勻混合制成混合O/W乳狀液,形成聚集體。乳狀液分成三份,分別不加熱、25～80 ℃程序加熱30 min(1.83 ℃/min持續(xù)升溫)、模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min,快速冷卻至室溫。實(shí)驗(yàn)重復(fù)三次。

1.2.3 LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA乳狀液微聚集體粒徑分析 采用動(dòng)態(tài)激光光散射儀測(cè)定乳液平均粒徑,測(cè)試溫度為25 ℃,折射率比為1.45。為減小多重光散射對(duì)測(cè)量的誤差,樣品在分析測(cè)試前用1 mmol/L pH6.0磷酸鹽緩沖液稀釋400倍。每個(gè)樣品分析重復(fù)3次,結(jié)果以平均值表示。

1.2.4 LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA乳狀液微聚集體Zeta-電位(Zeta potential)分析 采用Zetasizer Nano-ZS90測(cè)定乳狀液Zeta-電位,測(cè)試溫度為25 ℃。為減小多重光散射對(duì)測(cè)量的誤差,樣品在分析測(cè)試前用1 mmol/L pH6.0磷酸鹽緩沖液稀釋400倍。每個(gè)樣品分析重復(fù)3次,結(jié)果以平均值表示。

1.2.5 LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA乳狀液微聚集體物理穩(wěn)定性分析 應(yīng)用LUMiSizer穩(wěn)定性分析儀,通過(guò)加速分層和量化沉淀、懸浮的方法(STEP-Technology)快速測(cè)定乳狀液的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,取約0.4 mL乳狀液,均勻注射至樣品試管底部,溫度設(shè)定為25 ℃,離心轉(zhuǎn)速為2500 r/min,樣品的透射率的特征線每30 s記錄一次,共255次。

1.2.6 LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA乳狀液微聚集體微流變分析 采用Rheolaser Master微流變儀,分析乳狀液微聚集體微流變特性。微流變儀通過(guò)多散斑擴(kuò)散波光譜學(xué)理論,分析軟物質(zhì)的微流變特性,通過(guò)專利運(yùn)算法可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)相關(guān)時(shí)間的粒子均方根位移(MSD)[25]。本實(shí)驗(yàn)中,將三組20 mL不同組成的LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA乳狀液微聚集體倒入樣品池內(nèi),分別25 ℃不加熱、25～80 ℃程序加熱30 min(1.83 ℃/min持續(xù)升溫)、模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min,放入儀器內(nèi)進(jìn)行30 min測(cè)試。通過(guò)廣義的斯托克斯愛(ài)因斯坦關(guān)系式,可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)頻率下的宏觀粘度因子(MVI)、彈性因子(EI)和流動(dòng)因子(FI)。

MSD曲線平臺(tái)區(qū)后的斜率表征樣品的MVI。平臺(tái)區(qū)后的斜率越低,粒子在給定的去相關(guān)時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的均方位移越小,運(yùn)動(dòng)速度越慢,表明樣品的粘度就越大。反之,粒子運(yùn)動(dòng)的越快,樣品的粘度較小。宏觀粘度因子指數(shù)是MSD平臺(tái)區(qū)后斜率值的倒數(shù),它的變化與粘度的變化一致的。公式如下:

MVI=1/(MSD Slope)-η

式(1)

MSD曲線平臺(tái)區(qū)的高度,表征樣品彈性的大小。平臺(tái)區(qū)高度降低,說(shuō)明樣品結(jié)構(gòu)“籠”尺寸減小,粒子運(yùn)動(dòng)受到束縛。減小“籠”體積,所對(duì)應(yīng)的樣品彈性增加。EI是計(jì)算平臺(tái)區(qū)高度的倒數(shù)值,它的變化幅度是和彈性變化一致的。EI與樣品的最終流變特征相關(guān),如凝膠網(wǎng)絡(luò)尺寸、硬度、凝膠化過(guò)程的速度、剪切后恢復(fù)速度等[26]。軟件自動(dòng)采集樣品在去相關(guān)時(shí)間2.5 ms和1.5 s之間的數(shù)據(jù)計(jì)算,公式如下:

式(2)

FI是去相關(guān)時(shí)間的倒數(shù),流動(dòng)因子越大,樣品的流動(dòng)性越好,表明具有很強(qiáng)的液體特征,反之具有很強(qiáng)的固體特征。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)方差分析,所有乳狀液制備實(shí)驗(yàn)平行三次,實(shí)驗(yàn)測(cè)定重復(fù)三次。

2 結(jié)果與討論

2.1 加熱對(duì)不同組成的LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA乳狀液微聚集體粒徑、Zeta-電位的影響

不同組成的LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA乳狀液微聚集體通過(guò)不同加熱方式的粒徑如圖1(a)所示,隨著LF-β-胡蘿卜素微滴含量的增加,乳狀液粒徑逐漸減少。LF-β-胡蘿卜素微滴含量為0%～60%時(shí),粒徑大小順序?yàn)?模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min>25～80 ℃程序加熱30 min>未加熱的樣品;當(dāng)LF-β-胡蘿卜素微滴含量為60%～100%時(shí),不同加熱方式與對(duì)照(未加熱樣品)的粒徑無(wú)顯著性差異。模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min比25～80 ℃程序加熱30 min對(duì)乳狀液的破壞性更大。

不同組成的LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA乳狀液微聚集體通過(guò)不同加熱方式的Zeta-電位如圖1(b)所示,隨著LF-β-胡蘿卜素微滴含量的增加,LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA微聚集體的Zeta-電位值逐漸增大,由負(fù)值變?yōu)檎?當(dāng)LF-β-胡蘿卜素微滴含量為0%～80%時(shí),LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA微聚集體Zeta-電位呈負(fù)值;當(dāng)LF-β-胡蘿卜素微滴含量為90%時(shí),LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA微聚集體Zeta-電位值接近0;當(dāng)LF-β-胡蘿卜素微滴含量為100%時(shí),Zeta-電位值為20 mV左右。乳狀液的Zeta-電位隨著LF-β-胡蘿卜素微滴含量增加而逐漸增大,這是因?yàn)閜H=6時(shí),LF-β-胡蘿卜素乳狀液微滴帶正電與帶負(fù)電的SSPS-DHA微滴通過(guò)靜電相互作用形成微聚集體。不同加熱方式對(duì)LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA乳狀液微聚集體的Zeta-電位無(wú)顯著影響。

圖1 不同加熱方式對(duì)不同組成乳狀液粒徑(a)和Zeta-電位(b)的影響Fig.1 Effect of different heating methods on the particle size(a) and Zeta-potential(b)of different composition emulsions

2.2 LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA乳狀液微聚集體物理穩(wěn)定性分析

采用LUMiSizer穩(wěn)定性分析儀,通過(guò)不穩(wěn)定性指數(shù)分析不同組成的LF乳狀液微滴對(duì)LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA微聚集體穩(wěn)定性的影響(圖2)。不穩(wěn)定性指數(shù)越小,表示乳狀液越穩(wěn)定。未加熱時(shí),LF-β-胡蘿卜素微滴含量為10%～90%時(shí),乳狀液的不穩(wěn)定性指數(shù)差別不顯著。

圖2 不同加熱方式對(duì)不同組成乳狀液穩(wěn)定性的影響Fig.2 Effect of different heating methods on the physical stability of different composition emulsions

圖3 不同加熱方式對(duì)不同乳狀液MSD的影響Fig.3 Effect of different heating methods on the MSD curves of different emulsions注:SSPS-DHA乳狀液(a1:未加熱;b1:25～80 ℃程序加熱30 min;c1:模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min);LF-β-胡蘿卜素乳狀液∶SSPS-DHA乳狀液=9∶1(a2:未加熱;b2:25～80 ℃程序加熱30 min;c2:模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min)和LF-β-胡蘿卜素乳狀液(a3:未加熱;b3:25～80 ℃程序加熱30 min;c3:模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min)。

25～80 ℃程序加熱30 min和模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min時(shí),當(dāng)LF-β-胡蘿卜素微滴含量小于30%時(shí),25～80 ℃程序加熱30 min和模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min的乳狀液不穩(wěn)定性指數(shù)明顯高于未加熱乳狀液的不穩(wěn)定性指數(shù),表明加熱降低乳狀液的穩(wěn)定性,這是由于LF-β-胡蘿卜素微滴含量小于30%時(shí),微滴與微滴間靜電作用力較弱,從而對(duì)乳狀液的穩(wěn)定性影響較小;而當(dāng)LF-β-胡蘿卜素微滴含量為30%～90%時(shí),25～80 ℃程序加熱30 min和模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min的乳狀液穩(wěn)定性明顯優(yōu)于未加熱樣品,這是因?yàn)槿闋钜何⒌?微滴間相互作用較強(qiáng),形成特定空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而對(duì)乳狀液的穩(wěn)定性起到保護(hù)作用?？傊?25～80 ℃程序加熱30 min和模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min對(duì)單一乳狀液物理穩(wěn)定性均有不同程度的破壞作用,但LF-β-胡蘿卜素乳狀液微滴和SSPS-DHA乳狀液微滴通過(guò)靜電相互作用,形成微聚集體可對(duì)乳狀液起到一定程度的熱保護(hù)作用。

2.3 LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA乳狀液微聚集體熱微流變分析

2.3.1 LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA乳狀液微聚集體MSD分析 本研究采用Formulation微流變分析儀,通過(guò)MSD分析不同加熱方式對(duì)不同組成LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA乳狀液微聚集體微流變特性的影響。由于LF-β-胡蘿卜素乳狀液∶SSPS-DHA乳狀液=9∶1微聚集體熱處理后的微流變特性變化顯著,因此選用LF-β-胡蘿卜素乳狀液∶SSPS-DHA乳狀液=9∶1與SSPS-DHA乳狀液和LF-β-胡蘿卜素乳狀液對(duì)照分析。顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)是由MSD與去相關(guān)時(shí)間關(guān)系曲線來(lái)表征的,MSD曲線反應(yīng)的是體系顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡。通過(guò)研究顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡,可以感知樣品結(jié)構(gòu)的變化。同時(shí),MSD曲線反應(yīng)樣品的粘彈性與流體特征。

由圖3可知,LF-β-胡蘿卜素乳狀液未加熱時(shí),MSD曲線分布比較密集,說(shuō)明LF-β-胡蘿卜素微滴的布朗運(yùn)動(dòng)范圍比較固定;25～80 ℃程序加熱30 min或模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min,使得乳狀液微滴發(fā)生聚集并凝結(jié)成可以流動(dòng)的塊狀物質(zhì)(半固體特征),LF-β-胡蘿卜素乳狀液微滴的MSD曲線隨著時(shí)間的變化分成了兩部分,開(kāi)始加熱時(shí)MSD曲線分布密集,說(shuō)明微滴的布朗運(yùn)動(dòng)范圍較窄,隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)MSD曲線分布開(kāi)始變得稀疏,表明微滴的運(yùn)動(dòng)范圍變寬,LF-β-胡蘿卜素乳狀液微滴在加熱的過(guò)程中結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,微滴的運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生變化。SSPS-DHA乳狀液在25～80 ℃程序加熱30 min和模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min后,與對(duì)照樣品(未加熱)相比,MSD曲線范圍有所變大,說(shuō)明微滴的布朗運(yùn)動(dòng)范圍變大。與單一的LF-β-胡蘿卜素乳狀液和SSPS-DHA乳狀液相比,LF-β-胡蘿卜素∶SSPS-DHA=9∶1的微聚集體在25～80 ℃程序加熱30 min,MSD曲線范圍明顯變窄;模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min后,LF-β-胡蘿卜素乳狀液MSD曲線明顯比LF-β-胡蘿卜素∶SSPS-DHA=9∶1的微聚集體MSD曲線范圍變寬,說(shuō)明微聚集體受熱后布朗運(yùn)動(dòng)軌跡范圍減小,表明通過(guò)異型聚集效應(yīng),加熱對(duì)乳狀液結(jié)構(gòu)的破壞作用有所抑制,在一定程度上可保護(hù)功能因子乳狀液的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)。模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min后,LF-β-胡蘿卜素∶SSPS-DHA=9∶1的微聚集體MSD曲線與SSPS-DHA乳狀液MSD曲線差別不大,可能是由于巴氏殺菌80 ℃加熱30 min能量較大,對(duì)乳狀液微聚集體結(jié)構(gòu)有一定程度的破壞作用。與對(duì)照樣品(未加熱)相比,乳狀液的MSD曲線模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min比25～80 ℃程序加熱30 min變得更加稀疏,表明模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min 比25～80 ℃程序加熱30 min對(duì)乳狀液的破壞性更大。

2.3.2 LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA乳狀液微聚集體MVI分析 不同加熱方式對(duì)單一乳狀液與LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA乳狀液微聚集體MVI的影響如圖4所示,SSPS-DHA乳狀液經(jīng)未加熱、25～80 ℃程序加熱30 min和模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min,MVI變化不大,說(shuō)明加熱未改變SSPS-DHA乳狀液粘度,可能是因?yàn)榧訜釋?duì)單一SSPS乳狀液體系結(jié)構(gòu)影響不大(圖4a)。

LF-β-胡蘿卜素∶SSPS-DHA=9∶1微聚集體(圖4b),經(jīng)過(guò)25～80 ℃程序加熱30 min,在加熱20～27 min時(shí),MVI明顯增加,但是隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng),MVI逐漸減小(與未加熱樣品的MVI持平),可能由于加熱使微聚集體形成特定的空間結(jié)構(gòu),導(dǎo)致乳狀液粘度增加,而后隨著加熱時(shí)間的增加,特定空間結(jié)構(gòu)發(fā)生崩解,乳狀液粘度又降低到最初值。微聚集體乳狀液在模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min過(guò)程中,在加熱3～15 min時(shí),MVI稍有降低,而后與未加熱樣品的MVI持平,可能由于微聚集體存在特定的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),模擬巴氏殺菌80 ℃加熱能量較大,開(kāi)始加熱時(shí)存在加熱不均勻現(xiàn)象,導(dǎo)致乳狀液粘度稍有降低,而后隨著加熱時(shí)間的增加,微聚集體受熱均勻,乳狀液粘度恢復(fù)至最初。MVI的變化與乳狀液的穩(wěn)定性密切相關(guān),當(dāng)乳狀液不穩(wěn)定發(fā)生絮凝時(shí),會(huì)提高其粘度。單一LF-β-胡蘿卜素乳狀液經(jīng)過(guò)加熱后,MVI發(fā)生明顯的變化,而通過(guò)異型聚集效應(yīng)形成的LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA微聚集體經(jīng)過(guò)加熱后,MVI變化明顯變小。

LF-β-胡蘿卜素乳狀液25～80 ℃程序加熱30 min和模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min與未加熱樣品相比,MVI均發(fā)生明顯的變化,25～80 ℃程序加熱30 min的LF乳狀液在加熱20 min左右時(shí),MVI值發(fā)生明顯增大;模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min的LF乳狀液在加熱3 min左右時(shí),MVI值明顯增大。表明單一LF乳狀液經(jīng)過(guò)25～80 ℃程序加熱30 min或模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min,乳狀液的粘度均發(fā)生明顯增加,微滴顆粒運(yùn)動(dòng)速度明顯降低,加熱使得單一蛋白乳狀液體系結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,從而提高其粘度(圖4c)。

圖4 不同加熱方式對(duì)不同乳狀液MVI的影響Fig.4 Effect of different heating methods on the MVI curves of different emulsions注:SSPS-DHA乳狀液(a),LF-β-胡蘿卜素乳狀液∶SSPS-DHA乳狀液=9∶1(b)和LF-β-胡蘿卜素乳狀液(c)；圖5、圖6同。

圖5 不同加熱方式對(duì)不同乳狀液EI的影響Fig.5 Effect of different heating methods on the EI curves of different emulsions

2.3.3 LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA乳狀液微聚集體EI分析 不同加熱方式對(duì)單一乳狀液與LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA乳狀液微聚集體EI的影響如圖5所示,SSPS-DHA乳狀液(圖5a)在未加熱、25～80 ℃程序加熱30 min和模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min,EI變化不大,說(shuō)明加熱沒(méi)有使SSPS-DHA乳狀液彈性發(fā)生變化。

LF-β-胡蘿卜素∶SSPS-DHA=9∶1微聚集體(圖5b),經(jīng)過(guò)25～80 ℃程序加熱30 min過(guò)程中,在加熱20～27 min時(shí),EI發(fā)生明顯的增加,但是隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng),EI逐漸降到與未加熱樣品的EI持平,乳狀液微聚集體在模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min過(guò)程中,在加熱3～5 min時(shí),EI有所增加,而后與未加熱樣品的EI持平。EI的變化跟乳狀液的結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系,EI增大表明乳狀液形成了致密的結(jié)構(gòu),而隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng),乳狀液的EI值降低,表明乳狀液致密的結(jié)構(gòu)發(fā)生崩解。

LF-β-胡蘿卜素乳狀液(圖5c)25～80 ℃程序加熱30 min和模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min與未加熱的乳狀液相比,EI均發(fā)生很大的變化,25～80 ℃程序加熱30 min的LF-β-胡蘿卜素乳狀液在加熱20 min左右時(shí),EI值明顯增大;模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min的LF-β-胡蘿卜素乳狀液在加熱3 min左右時(shí),EI值明顯增大。表明LF-β-胡蘿卜素乳狀液經(jīng)過(guò)25～80 ℃程序加熱30 min和模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min,乳狀液的彈性明顯增加,乳狀液微滴結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯的變化。

LF-β-胡蘿卜素乳狀液經(jīng)過(guò)加熱后,EI發(fā)生明顯的變化,而LF-β-胡蘿卜素-SSPS-DHA微聚集體經(jīng)過(guò)加熱后,EI先增大后降低到與未加熱樣品的EI一致,表明微聚集體樣品受熱過(guò)程存在可逆的結(jié)構(gòu)變化,最終與未加熱樣品的彈性“籠”結(jié)構(gòu)一致。

2.3.4 LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA乳狀液微聚集體FI分析 不同加熱方式對(duì)LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA乳狀液微聚集體與單一乳狀液FI的影響如圖6所示,SSPS-DHA乳狀液(圖6a)在25～80 ℃程序加熱過(guò)程中,在加熱3 min開(kāi)始FI開(kāi)始明顯增大;模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min的SSPS-DHA乳狀液,在加熱1.5 min開(kāi)始FI明顯增大。表明經(jīng)過(guò)25～80 ℃程序加熱30 min和模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min SSPS-DHA乳狀液流動(dòng)性明顯增加。

LF-β-胡蘿卜素∶SSPS-DHA=9∶1微聚集體(圖6b),經(jīng)過(guò)25～80 ℃程序加熱30 min過(guò)程中在加熱20～27 min時(shí),FI發(fā)生明顯的降低,但是隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng),FI逐漸與未加熱樣品持平;乳狀液微聚集體在模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min過(guò)程中,在加熱3～5 min時(shí),FI有所降低,而后與未加熱樣品持平。表明微聚集體在受熱過(guò)程中由液體變?yōu)轭惞腆w,而后又變?yōu)橐后w狀態(tài),可很好地保護(hù)乳狀液體系在受熱過(guò)程中的質(zhì)構(gòu)穩(wěn)定性。

圖6 不同加熱方式對(duì)不同乳狀液FI的影響Fig.6 Effect of different heating methods on the FI curves of different emulsions

LF-β-胡蘿卜素乳狀液(圖6c)25～80 ℃程序加熱30 min和模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min與未加熱樣品相比,FI均發(fā)生很大的變化,LF-β-胡蘿卜素乳狀液在25～80 ℃程序加熱30 min過(guò)程中,加熱20 min左右時(shí),FI值發(fā)生明顯的降低;模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min的LF-β-胡蘿卜素乳狀液在加熱3 min時(shí),FI值明顯降低。表明LF-β-胡蘿卜素乳狀液經(jīng)過(guò)25～80 ℃程序加熱30 min和模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min,乳狀液均具有很強(qiáng)的固體特征,且持續(xù)加熱形成類固體特征時(shí)的熱效應(yīng)更明顯。

3 結(jié)論

研究結(jié)果表明,通過(guò)異型聚集效應(yīng),LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA乳狀液微聚集體經(jīng)過(guò)25～80 ℃程序加熱30 min和模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min,乳狀液的穩(wěn)定性有所改善。微流變數(shù)據(jù)表明,LF-β-胡蘿卜素乳狀液經(jīng)過(guò)25～80 ℃程序加熱30 min和模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min,乳狀液粘度明顯增大,具有很強(qiáng)的固體特征。LF-β-胡蘿卜素/SSPS-DHA乳狀液微聚集體經(jīng)過(guò)25～80 ℃程序加熱30 min和模擬巴氏殺菌80 ℃加熱30 min由液體變?yōu)轭惞腆w,而后又變?yōu)橐后w狀態(tài),可很好地保護(hù)乳狀液體系在受熱過(guò)程中的質(zhì)構(gòu)穩(wěn)定性,防止巴氏殺菌過(guò)程中乳狀液體系的凝固,保護(hù)乳狀液體系的受熱穩(wěn)定性。

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Effectofheattreatmentonthemicrorheologicalpropertiesoflactoferrin-β-carotene/soybeanpolysaccharide-DHAemulsion

LIXin,WANGXu,LIWei-ke,XUDuo-xia*,CAOYan-ping*

(Beijing Advanced Innovation Center for Food Nutrition and Human Health,College of Food and Chemical Engineering,Beijing Engineering and Technology Research Center of Food Additives,Beijing Higher Institution Engineering Research Center of Food Additives and Ingredients,Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry,Beijing Laboratory for Food Quality and Safety,Beijing Technology and Business University,Beijing 100048，China)

TS201.2

A

1002-0306(2017)18-0001-08

2017-03-20

李昕(1993-)，女，碩士研究生，研究方向：食品添加劑與功能性配料，E-mail:1016903505@qq.com。

*通訊作者:許朵霞(1986-)，女，博士，副教授，研究方向：食品添加劑與功能性配料，E-mail:xdxbtbu@126.com。 曹雁平(1961-)，男，博士，教授，研究方向：食品化學(xué)與安全，E-mail:caoyp@btbu.edu.cn。

北京市自然科學(xué)基金三元聯(lián)合資助項(xiàng)目(1550003);國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31501486)；十三五國(guó)家科技計(jì)劃項(xiàng)目申報(bào)中心重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016YFD0400802)；北京市優(yōu)秀人才培養(yǎng)資助項(xiàng)目(2014000020124G032)；北京市屬高等學(xué)校創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)與教師職業(yè)發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(IDHT20130506)。

10.13386/j.issn1002-0306.2017.18.001