SPI凝膠顆粒制備及其Pickering高內(nèi)相乳液特性研究

江連洲 溫家煜 王禹涵 羅小雪 姜思岐 隋曉楠

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

0 引言

Pickering高內(nèi)相乳液是一種利用水和油部分潤濕的固體顆粒充當(dāng)穩(wěn)定劑、內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)在74%以上的乳液。與傳統(tǒng)的通過大量小分子表面活性劑穩(wěn)定的高內(nèi)相乳液相比，通過固體顆粒穩(wěn)定的Pickering高內(nèi)相乳液具有乳化劑用量少、穩(wěn)定性好、生物相容性好、可塑性強等優(yōu)勢[1]。高內(nèi)相乳液具有內(nèi)相比例大、穩(wěn)定性極佳、模版材料空隙均勻等特性，目前已被應(yīng)用于食品藥品加工[2]、生物組織工程[3]、化妝品[4]等多種領(lǐng)域中。Pickering高內(nèi)相乳液的顆粒穩(wěn)定劑包括改性二氧化硅[5]、二氧化鈦凝膠顆粒[6]、羥磷灰石[7]、吐溫80[8]和微凝膠顆粒[9]等，這些無機材料和化學(xué)合成的顆粒在生物安全性、生物相容性和生物降解性等方面具有毒性風(fēng)險，極大地限制了Pickering高內(nèi)相乳液在食品醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用。

大豆分離蛋白(Soy protein isolate, SPI)中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)在90%以上，氨基酸種類有近20種，并含有人體所必需的氨基酸，具有凝膠性、吸水性、乳化性、起泡性等多種功能性質(zhì)[10]。在受熱時，由于球蛋白自身結(jié)構(gòu)的改變，使埋藏在蛋白分子內(nèi)的疏水基團暴露出來，可以形成自組裝的凝膠顆粒聚集體。由于SPI凝膠顆粒具有親水親油性，已被廣泛用作各種乳液的穩(wěn)定劑[11]。

近年來，隨著人們對低反式脂肪酸食品的關(guān)注，有關(guān)采用天然材料穩(wěn)定的Pickering高內(nèi)相乳液方面的研究迅速增多。文獻[2]研究發(fā)現(xiàn)，小麥淀粉穩(wěn)定的高內(nèi)相乳液在成為蛋黃醬替代物方面有巨大潛力。文獻[12]使用乳清蛋白微凝膠制備的高內(nèi)相乳液在4℃下儲存6個月仍能顯示出優(yōu)異的穩(wěn)定性，但該研究使用的顆粒需要進行化學(xué)改性，以提升界面穩(wěn)定性。文獻[13]用己烷作內(nèi)相，成功制備了由麥醇溶蛋白-殼聚糖復(fù)合顆粒作為穩(wěn)定劑、內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)可高達90%的高內(nèi)相乳液。此外，許多研究發(fā)現(xiàn)，一些食品級顆?？梢猿晒χ苽銹ickering高內(nèi)相乳液，如乳清蛋白微凝膠[14]、纖維素凝膠顆粒[15]、淀粉凝膠晶體[16]和花生蛋白微凝膠顆粒[17]等，但這些穩(wěn)定劑大多需要酸化、糖基化等復(fù)雜且費時的修飾，或在制備過程中仍需使用一些有機溶劑(如丙酮等)。因此，繁瑣的制備過程和化學(xué)材料的殘留等問題仍限制了Pickering高內(nèi)相乳液在食品行業(yè)中的應(yīng)用。

本文主要研究SPI凝膠顆粒在制備Pickering高內(nèi)相乳液中的作用，以期為食品工業(yè)提供一種制備方法更便捷、材料更安全的穩(wěn)定劑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆粉，哈爾濱高新技術(shù)有限公司；葵花籽油 (市售)；正己烷、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、鄰苯二甲醛(OPA)、鹽酸、氫氧化鈉、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、去離子水等，北京新光化工試劑廠；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

CJJ-6型磁力攪拌器，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；GL-25MS型高速冷凍離心機，寧波Scientz生物技術(shù)有限公司；PHS-25型數(shù)顯臺式酸度計，上海雷磁公司；HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋，金壇市富華儀器有限公司；Scientz-18N型冷凍干燥機，寧波新芝生物科技股份有限公司；2500C型高速研磨機，永康市艾澤拉電器有限公司；T10-Ultra Turrax型均質(zhì)器，德國IKA公司；NANO ZS90型粒度與電位分析儀，英國馬爾文儀器有限公司；F-4500型熒光分光光度計，日本日立公司；BX53型科研正置光學(xué)顯微鏡，日本奧林巴斯有限公司；Quorum PP310T型低溫冷凍系統(tǒng)、Hitachi-S-3400N型掃描電子顯微鏡，荷蘭皇家飛利浦公司；MCR302型流變儀，奧地利安東帕公司。

1.3 方法

1.3.1SPI的制備

參照文獻[18]的制備方法。將大豆粉首先在45℃溶于正己烷(液料比3 mL/g)脫脂2 h。將脫脂的大豆粉晾干后溶于去離子水中(液料比15 mL/g)萃取2 h，用1 mol/L NaOH將pH值調(diào)節(jié)至8.5并攪拌2 h。然后將混合物在9 000g、4℃下離心20 min以除去不溶物，并用1 mol/L HCl將上清液pH 值調(diào)節(jié)至4.5后靜置30 min，然后將上清液在6 000g、4℃下離心20 min。收集沉淀物，隨后用0.1 mol/L HCl將pH值調(diào)節(jié)至7.0。將沉淀物冷凍干燥后，獲得干基蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90.2%的大豆分離蛋白。

1.3.2SPI凝膠顆粒的制備

將冷凍干燥的SPI粉末溶解于去離子水(液料比20 mL/g)中，并攪拌2 h。然后將懸浮液在4℃下儲存12 h，以使蛋白質(zhì)完全水化。使用0.01 mol/L HCl或NaOH將懸浮液的pH值調(diào)節(jié)至7.0，并在80℃的水浴中緩慢攪拌30 min。然后將懸浮液自然冷卻至室溫(20℃)即形成由SPI自組裝的凝膠顆粒凝膠。用T10-Ultra Turrax型均質(zhì)器以10 000 r/min的速度破碎凝膠3 min，使凝膠顆粒分散得更加均勻。

1.3.3SPI凝膠顆粒的粒徑和ζ-電位

利用NANO ZS90型粒度與電位分析儀對所有樣品進行粒徑分布和ζ-電位測定，參照文獻[19]的方法稍加修改。為了研究pH值(3.0～10.0)對SPI凝膠顆粒的粒徑和ζ-電位的影響，并避免多個凝膠顆粒的相聚集影響測量，將樣品用不同pH值的 0.01 mol/L 緩沖溶液稀釋100倍后測量粒徑，稀釋1 000倍后測量電位。

1.3.4SPI凝膠顆粒表面疏水性分析

表面疏水性指數(shù)H0根據(jù)文獻[20]的方法稍加修改，使用ANS熒光探針測定蛋白質(zhì)的表面疏水性。將不同pH值的SPI凝膠顆粒用 0.01 mol/L 磷酸緩沖溶液稀釋樣品，使最終質(zhì)量濃度為0.04～0.2 mg/mL；同時使用pH值7.0的磷酸緩沖溶液配制ANS儲備液(8.0 mmol/L)。取4 mL各稀釋樣品加入15 μL ANS溶液，振蕩混合均勻后靜置10 min，使用熒光光度計在激發(fā)波長為370 nm、發(fā)射波長為470 nm下測量混合物的熒光強度。以熒光強度對蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度(mg/mL)的初始斜率(通過線性回歸分析計算)制圖用作表面疏水性指數(shù)計算。

1.3.5SPI凝膠顆粒微觀結(jié)構(gòu)觀察

參照文獻[21]的方法并稍作修改。使用Hitachi-S-3400N型掃描電子顯微鏡對SPI凝膠顆粒進行微觀觀察。將一滴SPI凝膠顆粒樣品置于載物臺上，并用液氮冷凍。隨后在真空條件下，將樣品轉(zhuǎn)移至-160℃的制備室(Quorum PP310T型低溫冷凍電鏡制備系統(tǒng))中，并用刀片橫切樣品。然后將樣品在-100℃下升華15 min。最后，將樣品表面噴涂上金，并轉(zhuǎn)移至掃描電子顯微鏡的冷凍室內(nèi)拍攝圖像，冷凍室溫度控制在-140℃。

1.3.6Pickering高內(nèi)相乳液的制備

將新鮮制備的SPI凝膠顆粒分散在去離子水中，使分散液中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.00%。通過滴加0.01 mol/L HCl或NaOH將分散液的pH值分別調(diào)節(jié)至4.5、7.0和9.0。然后使用T10-Ultra Turrax型均質(zhì)器以10 000 r/min對SPI凝膠顆粒分散液均質(zhì)1 min。

為了研究乳液形成時的內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)對乳液結(jié)構(gòu)的影響，在上述SPI凝膠顆粒分散液中滴加體積分?jǐn)?shù)為10%、30%、50%、70%、78%、80%、82%的葵花籽油，用T10-Ultra Turrax型均質(zhì)器于6 000 r/min均質(zhì)2 min，形成乳液，當(dāng)內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)大于74%時，形成Pickering高內(nèi)相乳液。

1.3.7Pickering高內(nèi)相乳液微觀觀察

使用光學(xué)顯微鏡觀察乳液的微觀結(jié)構(gòu)。將一滴乳液和Pickering高內(nèi)相乳液放入顯微鏡載玻片上，小心地使用蓋玻片固定并確保內(nèi)部沒有氣泡。圖像以40倍放大率拍攝。

參照文獻[19]的方法并稍作修改。使用冷凍掃描電子顯微鏡對Pickering高內(nèi)相乳液進行觀察。將一滴乳液樣品置于載物臺上，并用液氮冷凍。隨后在真空條件下，將樣品轉(zhuǎn)移至-95℃的制備室中，并用刀片橫切樣品。然后將樣品在-100℃下升華15 min。最后，將樣品表面噴涂上金，并轉(zhuǎn)移至掃描電子顯微鏡的冷凍室內(nèi)拍攝圖像，冷凍室溫度控制在-170℃。

1.3.8Pickering高內(nèi)相乳液流變測量

參照文獻[2]的方法，使用旋轉(zhuǎn)黏度計測量乳液的流變行為，在25℃下椎板之間的間隙設(shè)置為0.80 mm。在掃頻模式下，設(shè)定恒定應(yīng)變?yōu)?.5%，在0.1～10 Hz頻率下測量Pickering高內(nèi)相乳液的彈性模量和黏性模量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

所有測量至少進行3次，結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。利用SPSS Statistics 24軟件對數(shù)據(jù)進行ANOVA和Duncan檢驗(p<0.05)統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 SPI凝膠顆粒粒徑分析

如圖1所示，在pH值為4.0和5.0時，0.01%的SPI凝膠顆粒分散液為不穩(wěn)定的懸浮液，形成了肉眼可見的聚集體，所以不能通過NANO ZS90型粒度與電位分析儀準(zhǔn)確測量該pH值條件下SPI凝膠顆粒的平均粒徑，測得其聚集體的粒徑為3 443.0～4 502.0 nm。SPI凝膠顆粒平均粒徑隨pH值的變化差異顯著(p<0.05)。當(dāng)pH值為3.0時，平均粒徑為258.6 nm。當(dāng)pH值在6.0～10.0時，SPI凝膠顆粒粒徑依次為170.7、248.8、268.5、302.7、305.2 nm，呈逐漸升高趨勢，但整體變化并不明顯。該粒徑范圍與其他作為高內(nèi)相乳液穩(wěn)定劑的蛋白顆粒大小研究結(jié)果相似，如文獻[22]發(fā)現(xiàn)明膠顆粒的平均粒徑為235.9 nm，文獻[17]發(fā)現(xiàn)花生蛋白顆粒的粒徑為40～150 nm。在堿性條件下，SPI凝膠顆粒粒徑較大。因為該顆粒是一種微凝膠顆粒，具有一定程度的吸水和溶脹能力[23]，所以粒徑的輕微增加應(yīng)為SPI顆粒的吸水性引起的，而非顆粒間聚集。本試驗中的SPI凝膠顆粒平均粒徑大于文獻[24]報道的大豆蛋白凝膠的流體動力學(xué)直徑(141.0～158.0 nm)。該差異是由于本試驗制備SPI凝膠顆粒時蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)(5%)較高，是文獻[24]的2倍。蛋白質(zhì)濃度對熱誘導(dǎo)蛋白質(zhì)聚集產(chǎn)生自組裝凝膠顆粒有著重要影響[25]。在較低的蛋白質(zhì)濃度下，球狀蛋白質(zhì)之間的熱誘導(dǎo)相互作用往往發(fā)生在分子內(nèi)而不是分子間。隨著蛋白質(zhì)濃度的增加，SPI形成分子間相互作用，并最終形成蛋白質(zhì)凝膠。所以蛋白濃度對其形成的熱凝膠顆粒粒徑存在一定影響。

圖1 不同pH值條件下的0.01%大豆分離蛋白凝膠顆粒懸浮液Fig.1 0.01% soybean protein isolate gel particle suspension at different pH values

2.2 SPI凝膠顆粒ζ-電位分析

SPI凝膠顆粒ζ-電位隨pH值變化。在pH值低于5.0時觀察到SPI凝膠顆粒呈現(xiàn)正電性(pH值為3.0時ζ-電位為22.32 mV，pH值為4.0時ζ-電位為9.33 mV)，這是因為SPI顆粒表面引入帶正電的氨基。當(dāng)pH值超過5.0時，由于羧基的去質(zhì)子作用，SPI凝膠顆粒趨于帶負(fù)電，在pH值為5.0～10.0時，ζ-電位依次為-3.17、-20.00、-28.25、-24.20、-26.94、-30.83 mV，在pH值為7.0～10.0時變化并不明顯。本研究中觀察到SPI凝膠顆粒的ζ-電位隨pH值變化的趨勢與文獻[26]的結(jié)果相似。SPI凝膠顆粒對pH值變化非常敏感，當(dāng)ζ-電位絕對值較小時, 凝膠顆粒表面所帶的同性電荷較少,減小了靜電排斥作用。進而降低了分散液穩(wěn)定性,使體系中蛋白分子傾向于相互聚集，這與圖1和粒徑變化中觀察到的結(jié)果一致。當(dāng)SPI凝膠顆粒的ζ-電位趨近于零時，pH值約為4.5，與 SPI的等電點(pH值為4.5)相近，因此SPI凝膠顆粒的制備工藝對SPI的等電點幾乎沒有影響。當(dāng)pH值大于5.0時，SPI凝膠顆粒ζ-電位的絕對值逐漸增大，并在堿性條件下逐漸趨于穩(wěn)定。因為在堿性條件下SPI凝膠顆粒表面同性電荷增多，同性電荷間的相互排斥使蛋白質(zhì)溶液更穩(wěn)定，減弱了蛋白顆粒分子間的相互作用，促進SPI凝膠顆粒作為Pickering高內(nèi)相乳液的穩(wěn)定劑。

2.3 SPI凝膠顆粒表面疏水性分析

蛋白質(zhì)的表面疏水性指數(shù)H0是影響蛋白顆粒表面相關(guān)功能的重要參數(shù)。在pH值為3.0～6.0時，SPI顆粒表面疏水性指數(shù)很高,依次為15 762.00、16 768.40、10 183.00、4 409.80，H0在等電點附近(pH值為4.0～5.0時)出現(xiàn)最大值。由圖1和表面疏水性指數(shù)H0對比可知，SPI蛋白凝膠顆粒的表面疏水性與溶解度呈負(fù)相關(guān)。蛋白質(zhì)的溶解度取決于蛋白質(zhì)分子的親/疏水平衡, 這種平衡主要取決于暴露于蛋白質(zhì)分子表面的氨基酸組成。在氨基酸側(cè)鏈殘基中,疏水性殘基通過疏水鍵于蛋白質(zhì)分子中心相互結(jié)合, 形成疏水區(qū)域；而親水性殘基排列于能夠與水分子接觸的蛋白質(zhì)分子外側(cè), 形成親水區(qū)域[27]。當(dāng)pH值從7.0增加到10.0時，SPI凝膠顆粒的疏水性維持在較低水平，H0依次為1 541.26、697.56、831.00、673.90，且pH值在8.0～10.0間SPI顆粒的表面疏水性指數(shù)相差較小，表明蛋白質(zhì)傾向于折疊，這導(dǎo)致疏水殘基被掩埋，阻止了蛋白質(zhì)顆粒疏水區(qū)的暴露，從而抑制了SPI凝膠顆粒的疏水性。文獻[28]研究發(fā)現(xiàn)，肉類蛋白熱凝膠顆粒在不同pH值下的疏水性趨勢與本文結(jié)果一致。文獻[29]的研究表明在中性pH值下SPI的表面疏水性指數(shù)為55.32。與其相比，本研究的SPI凝膠顆粒的H0明顯高于其他研究。其原因可能為熱處理誘導(dǎo)SPI折疊，導(dǎo)致更多疏水性基團遷移到分子外部。因此，疏水相互作用和電荷間排斥作用可能是蛋白質(zhì)粒子排列形態(tài)不同的原因[30]。

2.4 SPI凝膠顆粒微觀結(jié)構(gòu)分析

可通過冷凍掃描電子顯微鏡觀察SPI凝膠顆粒在不同pH值下的微觀結(jié)構(gòu)。本研究選取3個具有代表性的pH值，即等電點(pH值為4.5)、中性點(pH值為7.0)和中等堿性點(pH值為9.0)進行pH值對SPI凝膠顆粒微觀結(jié)構(gòu)影響的分析。如圖2所示，可以觀察到單個的SPI凝膠顆粒均具有球形外觀，直徑為70～250 nm。在不同的pH值條件下，SPI凝膠顆粒處于不同的聚集狀態(tài)。當(dāng)pH值為4.5時，由于此時處于等電點， SPI凝膠顆粒間靜電斥力降低，具有較強的范德華力[21]，因此顆粒形成了較大的圓形聚集體。當(dāng)pH值為7.0時，顆粒以條帶型相聯(lián)，形成一些橢圓形的聚集體。當(dāng)pH值為9.0時，幾乎所有顆粒都被交聯(lián)且緊密融合在一起，形成較為均一的微凝膠網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。SPI凝膠顆粒融合的凝膠網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)可以共同作用于水/油界面，對Pickering高內(nèi)相乳液進行穩(wěn)定。

圖2 大豆分離蛋白凝膠顆粒冷凍掃描電鏡圖像Fig.2 Cryo-scanning electron microscopy analysis of soybean protein isolate gel particles

2.5 Pickering高內(nèi)相乳液外觀觀察

由圖3可以看出，不同pH值條件下得到的SPI凝膠顆粒制備的Pickering高內(nèi)相乳液具有不同的狀態(tài)。當(dāng)pH值為4.5和7.0時，乳液形成了聚集體或絮凝物，出現(xiàn)了明顯的相分離情況，表明在此pH值條件下無法制備出穩(wěn)定、均一的高內(nèi)相乳液。當(dāng)pH值為9.0時，Pickering高內(nèi)相乳液外觀均勻統(tǒng)一，結(jié)構(gòu)細(xì)膩，呈乳白色，表明在堿性條件下制備的SPI凝膠顆粒更有利于穩(wěn)定Pickering高內(nèi)相乳液。

如圖4所示，為了進一步研究內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)對形成乳液外觀穩(wěn)定性與微觀結(jié)構(gòu)的影響，在pH值為9.0 的條件下制備了蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.00%、內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)不同的Pickering乳液。當(dāng)內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)為10%～70%時，此時乳液不能被稱為高內(nèi)相乳液。該乳液體系出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象，并且隨著油相濃度的增加，上層乳白色絮狀層增厚。當(dāng)內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)不斷增加至82%時，形成了穩(wěn)定的高內(nèi)相乳液。其表面呈奶油狀，細(xì)膩均一，較為黏稠，流動性差，在常溫下放置14 d仍未出現(xiàn)相分離現(xiàn)象。

圖3 不同pH值的大豆分離蛋白凝膠顆粒穩(wěn)定的Pickering高內(nèi)相乳液Fig.3 High internal phase Pickering emulsions stabilized bysoybean protein isolate gel particles of different pH values

圖4 大豆分離蛋白凝膠顆粒穩(wěn)定的不同內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)的Pickering乳液Fig.4 Pickering emulsions with different internal phase volume fractions stabilized by soybean protein isolate gel particles

2.6 Pickering高內(nèi)相乳液光學(xué)顯微鏡觀察

SPI凝膠顆粒穩(wěn)定的Pickering 高內(nèi)相乳液的40倍光學(xué)顯微鏡下微觀結(jié)構(gòu)如圖5所示，由圖5可知，所有由pH值9.0的SPI凝膠顆粒穩(wěn)定的高內(nèi)相乳液微觀結(jié)構(gòu)均呈現(xiàn)圓形液滴狀，液滴粒徑在5～50 μm之間，變化較大。當(dāng)內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)小于70%時，液滴隨機分散分布，隨著內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)的增加，形成高內(nèi)相乳液后，液滴處于更緊密的填充狀態(tài)，排列整齊，相互連接，形成一個致密的網(wǎng)絡(luò)狀油滴體系。隨著內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)的增加，乳液的液滴尺寸逐漸減小，表明較高的內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)有利于形成更穩(wěn)定的凝膠狀結(jié)構(gòu)，這與文獻[31]的試驗結(jié)果一致。

圖5 不同內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)的Pickering乳液的光學(xué)顯微鏡圖像Fig.5 Observation of Pickering emulsion optical microscope with different internal phase volume fractions

圖6 Pickering高內(nèi)相乳液的冷凍電鏡圖像Fig.6 Observation of Pickering high internal phase emulsion cryo-scanning electron microscope

2.7 Pickering高內(nèi)相乳液冷凍電鏡觀察

如圖6所示，用冷凍電鏡對SPI凝膠顆粒穩(wěn)定的Pickering高內(nèi)相乳液進行了表征，有利于更清晰直觀地了解高內(nèi)相乳液的微觀結(jié)構(gòu)。所有的油滴都被包裹在由SPI凝膠顆粒構(gòu)成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中。SPI凝膠顆粒在油滴表面形成的緊密填充層為Pickering高內(nèi)相乳液整體充當(dāng)空間屏障，增強液滴間穩(wěn)定性[32]。此外，SPI凝膠顆?？梢詷蚪酉噜徱旱?，從而形成自組裝結(jié)構(gòu)，這也是Pickering乳液的特點之一[19]。隨著內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)從78%增加到82%，油滴尺寸減小，且油滴間分布更加緊密。這一結(jié)果與光學(xué)顯微鏡觀察結(jié)果一致。

圖7 Pickering高內(nèi)相乳液流變分析圖Fig.7 Rheological analysis diagram of Pickering high internal phase emulsions

2.8 Pickering高內(nèi)相乳液流變分析

圖7a顯示了在內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)為78%～82%、蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.00%時，Pickering高內(nèi)相乳液的靜態(tài)流變分析圖。隨著剪切速率的增大乳液黏度逐漸下降，表現(xiàn)出典型非牛頓假塑性行為。這是乳液間的弱締合相互作用所導(dǎo)致的，文獻[33]所報道的鈣離子誘導(dǎo)交聯(lián)的乳清蛋白納米顆粒穩(wěn)定的高內(nèi)相乳液也具有這種顯著的剪切稀化行為。此外，在相同的剪切速率下，Pickering高內(nèi)相乳液的內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)越高，表觀黏度越大。文獻[34]得到相似的結(jié)論，即隨著辛烯基琥珀酸酐淀粉濃度和分散相體積分?jǐn)?shù)的增加，乳液的表觀黏度和假塑性特性都有所增加。圖7b顯示了在內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)為78%～82%、蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.00%時，Pickering高內(nèi)相乳液的彈性模量和黏性模量的變化。隨著頻率的增加，Pickering 高內(nèi)相乳液的彈性模量和黏性模量逐漸增大，并且彈性模量始終大于黏性模量，證實了SPI凝膠顆粒穩(wěn)定的Pickering 高內(nèi)相乳液具有彈性凝膠特征，并且彈性模量的變化與頻率變化無關(guān)。乳清蛋白、小麥醇溶蛋白和玉米醇溶蛋白穩(wěn)定的高內(nèi)相乳液[35-36]都具有相似的彈性凝膠乳液特征。在同一頻率下，隨著內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)的增大，彈性模量與黏性模量都逐漸增大。說明Pickering高內(nèi)相乳液的流變性能受內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)的影響，較高內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)的油滴間具有更緊密的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，對形成剛性乳液有一定的作用。

3 結(jié)論

(1)以pH值為9.0的大豆分離蛋白凝膠顆粒作為Pickering高內(nèi)相乳液穩(wěn)定劑，制備了無表面活性劑的食品級Pickering高內(nèi)相乳液，其內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)可達到82%。

(2)pH值對大豆分離蛋白凝膠顆粒具有顯著的影響。在堿性條件下，SPI凝膠顆粒平均粒徑較大，約為300 nm，ζ-電位絕對值最大，顆粒相互交聯(lián)且緊密融合，形成均勻的凝膠網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。以此大豆分離蛋白凝膠顆粒制備出了穩(wěn)定性較強的Pickering高內(nèi)相乳液。

(3)對大豆分離蛋白凝膠顆粒穩(wěn)定的不同內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)的Pickering高內(nèi)相乳液進行了宏觀與微觀觀察，發(fā)現(xiàn)隨著內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)的增大，高內(nèi)相乳液更為粘稠，形成更加細(xì)小致密的多孔結(jié)構(gòu)，保證了乳液的機械穩(wěn)定性。