膠原蛋白乳化特性影響因素的研究進(jìn)展

張桂艷 祝超智 茹昂 李珊珊 銀峰 祁興磊 趙改名

摘 要：由于膠原蛋白具有良好的乳化特性而被廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)，為豐富膠原蛋白的乳化科學(xué)理論、最大程度利用膠原蛋白的乳化特性，本文綜述膠原蛋白乳化體系的影響因素及機(jī)制，介紹膠原蛋白的乳化特性在食品行業(yè)中的實際應(yīng)用，并對膠原蛋白乳化特性今后的研究方向進(jìn)行展望，為膠原蛋白乳化特性的深入研究及乳化型食品生產(chǎn)提供參考。

關(guān)鍵詞：膠原蛋白;乳化特性;影響因素;實際應(yīng)用

Abstract： Collagen is widely used in the food industry due to its good emulsifying properties. In order to enrich the scientific theory of collagen emulsification and make the fullest use of the emulsifying properties of collagen， this article reviews the factors influencing collagen emulsion system and the underlying mechanism. The application of the emulsification properties of collagen in the food industry is summarized， and future directions for research on the emulsification properties of collagen are discussed in order to provide reference for further research on the emulsification properties of collagen and the production of emulsified foods.

Keywords： collagen; emulsifying properties; factors; practical application

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20200901-213

中圖分類號：TS251.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1001-8123（2020）10-0082-06

膠原蛋白是食品工業(yè)中廣泛使用的蛋白質(zhì)，它存在于動物的結(jié)締組織、骨骼、皮膚及肌腱中，在很大程度上保持了動物體內(nèi)組織器官的結(jié)構(gòu)完整性，同時也可以提高食品的彈性、穩(wěn)定性和稠度[1]。目前，研究人員已經(jīng)從各種動物組織中鑒定出至少29 種不同類型的膠原蛋白[2-3]，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ型膠原蛋白對肉質(zhì)的影響更大，作為代表，Ⅰ型膠原蛋白是所有類型中含量最高的，占比90%以上[4]。由于羥脯氨酸含量在膠原蛋白氨基酸總量中占比較大，且羥脯氨酸是膠原蛋白的特征氨基酸，因此經(jīng)常被用來反映膠原蛋白含量[5]。當(dāng)前食品行業(yè)中的乳化型產(chǎn)品層出不窮，極大豐富了人們對食品營養(yǎng)健康與口感滋膩兼并的需求，然而產(chǎn)品品質(zhì)還有待提高，例如，近年來出現(xiàn)的乳化型低溫肉制品通常具有質(zhì)量缺陷，如出水、出油和結(jié)構(gòu)松散等[6-7]，是肉制品企業(yè)迫切需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。隨著我國科技的進(jìn)步和社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們將關(guān)注焦點越來越多地放在天然原料的使用與加工上，作為重要的天然原料，膠原蛋白已成為蛋白質(zhì)系統(tǒng)中的一大家族，具有許多優(yōu)異性能，其中乳化特性在食品產(chǎn)業(yè)中也得到廣泛應(yīng)用，為提高膠原蛋白這一天然原料在乳化型食品中的利用價值，有必要對其乳化特性進(jìn)行深入研究。

1 膠原蛋白的乳化特性

對于食品加工和質(zhì)量控制來說，膠原蛋白的乳化特性是將其添加在食品中時需要考慮的較為重要的指標(biāo)[8]。由于膠原蛋白中含有較高含量的脯氨酸與羥脯氨酸等疏水性氨基酸而具有良好的乳化特性，其乳化作用機(jī)制即界面吸附和膜的形成[9]，目前被較多應(yīng)用于腸類肉制品、乳制品、焙烤類制品等食品中。膠原蛋白的乳化特性包括其乳化性與乳化穩(wěn)定性，膠原蛋白的乳化性是指膠原蛋白能使油與水形成穩(wěn)定乳狀液的能力，膠原蛋白的乳化穩(wěn)定性是指膠原蛋白保持油和水混合不分離的乳化特性耐外部條件應(yīng)變的能力[10]。乳化性與乳化穩(wěn)定性密切相關(guān)，液滴粒徑減小，單位質(zhì)量的乳化劑形成的乳化界面增大，增加了乳化活性，有助于降低沉降速率并提高乳化穩(wěn)定性[11]。大量國內(nèi)外學(xué)者對從動物肌肉或組織中提取的膠原蛋白乳化特性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)膠原蛋白的乳化特性受多種因素的影響而有不同程度的變化，包括其自身因素、外界環(huán)境及提取方法的影響，因此本文對膠原蛋白乳化特性的影響因素從以上幾個方面展開綜述，并介紹膠原蛋白乳化特性目前在食品工業(yè)中的應(yīng)用，以期為膠原蛋白的開發(fā)及膠原蛋白乳化特性的研究與應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

2 影響膠原蛋白乳化特性的主要因素

2.1 膠原蛋白自身因素對乳化特性的影響

2.1.1 不同來源膠原蛋白質(zhì)量濃度對乳化特性的影響

不同動物原料提取的膠原蛋白在不同質(zhì)量濃度條件下能夠表現(xiàn)出良好的乳化特性。胡娜等[12]研究發(fā)現(xiàn)，隨著乳化型豬皮膠原蛋白質(zhì)量濃度的不斷增加，乳化型豬皮膠原蛋白的乳化性也不斷增加，但乳化穩(wěn)定性沒有變化;當(dāng)膠原蛋白質(zhì)量濃度持續(xù)增加，乳化性趨于平穩(wěn)，當(dāng)質(zhì)量濃度增加到1 g/100 mL時，乳化穩(wěn)定性迅速提高。研究發(fā)現(xiàn)，牛骨膠原蛋白乳化性隨膠原蛋白質(zhì)量濃度增加而提高，增大趨勢逐漸減緩，最終趨于穩(wěn)定，但其乳化穩(wěn)定性呈現(xiàn)相反的變化趨勢[13]。山羊皮膠原蛋白乳化特性的總體變化趨勢與牛骨膠原蛋白相似，其乳化性在膠原蛋白質(zhì)量濃度為3 g/100 mL時達(dá)到最大，乳化穩(wěn)定性同樣與乳化性呈現(xiàn)相反的變化趨勢[14]。王碧等[15]研究發(fā)現(xiàn)，水解皮邊角料膠原蛋白的乳化特性均隨膠原蛋白的質(zhì)量濃度增加而增大，但增大幅度逐漸變小。因此，總體看來，膠原蛋白的乳化特性隨其質(zhì)量濃度的增加而逐漸增大，但在達(dá)到一定質(zhì)量濃度時增大趨勢逐漸趨于平穩(wěn)。這可能是由于膠原蛋白質(zhì)量濃度增加會增大膠原蛋白之間的吸附力，當(dāng)膠原蛋白質(zhì)量濃度增大至一定水平時，吸附層逐漸形成緊密的界面膜層，并具有一定的強(qiáng)度，繼續(xù)提高膠原蛋白質(zhì)量濃度對已形成的界面膜不能產(chǎn)生影響，進(jìn)而乳化特性逐漸趨于平穩(wěn)[16]。

除此之外，Damodaran等[17]發(fā)現(xiàn)，分別來自動物肌肉和皮膚的膠原蛋白質(zhì)量濃度不同時，由于蛋白質(zhì)的內(nèi)在性質(zhì)、組成和構(gòu)象不同，乳化能力也存在顯著差異。Montero等[18]發(fā)現(xiàn)，鱈魚的膠原蛋白乳化能力高于鱒魚，且來自2 種魚肌肉結(jié)締組織的膠原蛋白乳化能力比來自真皮結(jié)締組織膠原蛋白的乳化能力強(qiáng)。Aewsiri等[19]發(fā)現(xiàn)，金槍魚鰭膠原蛋白與豬皮膠原蛋白的乳化活性指數(shù)均隨膠原蛋白質(zhì)量濃度的增加而增大，而在相同膠原蛋白質(zhì)量濃度下，金槍魚鰭膠原蛋白乳化活性指數(shù)低于豬皮膠原蛋白，膠原蛋白質(zhì)量濃度2～5 g/100 mL時，質(zhì)量濃度越高，界面對膠原蛋白的吸附越多，導(dǎo)致乳化能力越強(qiáng)。Gómez-Guillén等[20]將通過增加膠原蛋白質(zhì)量濃度得到的高乳化能力歸因于乳化剪切過程中多肽的高度展開。

2.1.2 膠原蛋白分子質(zhì)量對乳化特性的影響

除膠原蛋白質(zhì)量濃度外，其分子質(zhì)量也是影響膠原蛋白乳液穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。研究表明，高分子質(zhì)量的魚膠原蛋白乳狀液比低分子質(zhì)量魚膠原蛋白乳狀液表現(xiàn)出更強(qiáng)的乳化穩(wěn)定性[21]。張聯(lián)英[22]研究發(fā)現(xiàn)，制備的鳙魚、鱸魚、鯽魚3 種淡水魚魚皮膠原蛋白分子質(zhì)量分布范圍較廣，且存在一定量的小分子，使得其乳化性也較差。這可能是由于膠原蛋白分子質(zhì)量較大時，親水基團(tuán)數(shù)量較少，暴露出相對較多的親油基團(tuán)，因此可提高其乳化性能。

2.1.3 不同類型膠原蛋白對乳化特性的影響

膠原蛋白種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此不同類型的膠原蛋白在乳化特性上也有所差別。目前文獻(xiàn)報道中多為有關(guān)動物中Ⅰ型膠原蛋白的乳化特性研究，僅有少量研究為其他類型膠原蛋白的乳化特性。焦坤[8]研究發(fā)現(xiàn)，羊肩胛軟骨Ⅱ型膠原蛋白的乳化性呈現(xiàn)隨膠原蛋白質(zhì)量濃度的增加而逐漸增大的變化趨勢，而乳化穩(wěn)定性呈現(xiàn)隨膠原蛋白質(zhì)量濃度的增加逐漸減小的變化趨勢，這與高金龍[14]研究山羊皮Ⅰ型膠原蛋白的結(jié)果一致;而隨著pH值及NaCl濃度的增加，羊肩胛軟骨Ⅱ型膠原蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性呈現(xiàn)一致的變化趨勢，均隨pH值和NaCl濃度的增加呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢，這與高金龍對于山羊皮Ⅰ型膠原蛋白的研究結(jié)果相反。這可能是由于Ⅰ型膠原蛋白是由2 條α1-肽鏈和1 條α2-肽鏈相互纏繞構(gòu)成平行的三螺旋結(jié)構(gòu)，而Ⅱ型膠原蛋白是以3 條相同的α1-肽鏈構(gòu)成的同型三聚體超螺旋結(jié)構(gòu)[23]，二者結(jié)構(gòu)特點不同導(dǎo)致其部分理化特性存在差異。

2.2 外界環(huán)境對膠原蛋白乳化特性的影響

2.2.1 pH值對膠原蛋白乳化特性的影響

研究表明，pH值對膠原蛋白乳化特性的影響與膠原蛋白的溶解度密切相關(guān)。王杉杉[24]研究發(fā)現(xiàn)，牦牛皮膠原蛋白的乳化性與其溶解性的變化趨勢一致，當(dāng)pH值遠(yuǎn)離等電點時，膠原蛋白鏈之間的斥力會增大，從而導(dǎo)致溶解度較高，加速分子向界面移動的速率，導(dǎo)致乳化性增加[25]。烏日古莫樂[13]同樣發(fā)現(xiàn)，吉爾利閣蒙古牛骨膠原蛋白在遠(yuǎn)離等電點的溶液中具有良好的乳化能力與乳化穩(wěn)定性。pH值在等電點附近時，膠原蛋白不帶電荷或帶很少電荷，疏水基團(tuán)暴露在外面，更有利于體系中乳化過程的進(jìn)行，但由于膠原蛋白分子的靜電荷為零或很少，使分子間產(chǎn)生相互聚集，導(dǎo)致溶解度大大降低，無法在分散相表面形成穩(wěn)定的界面膜，不易使乳化體系結(jié)構(gòu)維持穩(wěn)定，結(jié)合的油很快分離，因此乳狀液的穩(wěn)定性很差[26]。Santana等[27]研究發(fā)現(xiàn)，從膠原蛋白中提取的膠原纖維乳化液的穩(wěn)定性在pH 3.5時較高，并隨著pH值增加而增大，而膠原蛋白三螺旋的解旋改變了蛋白表面的疏水性，這可能是其乳化性更好的部分原因，但在較高pH值條件下，膠原纖維表現(xiàn)出空間位阻，在液滴周圍形成一層膜，降低了液滴的流動性和隨之而來的結(jié)合，因此呈現(xiàn)較差的乳化性。

也有學(xué)者持有不同觀點，認(rèn)為在pH值接近等電點的水平上，膠原蛋白乳化能力會增強(qiáng)，其原因可能是溶解度降低，從而減少了可溶性蛋白中分子間交聯(lián)的數(shù)量，有利于形成與介質(zhì)的交聯(lián)[18]。韓霜等[28]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兔皮膠原蛋白處于溶解度較低的中性pH值范圍時，膠原蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性均能夠保持較高水平，認(rèn)為可能是由于膠原蛋白絕對溶解度很小，故結(jié)構(gòu)的變化能夠?qū)θ榛援a(chǎn)生相對更大的影響，pH值位于等電點處的膠原蛋白結(jié)構(gòu)中疏水基團(tuán)與親水基團(tuán)暴露程度增加，從而增強(qiáng)了其乳化性[29]。

2.2.2 離子強(qiáng)度對膠原蛋白乳化特性的影響

鹽和磷酸鹽能夠改變介質(zhì)的離子強(qiáng)度，影響膠原蛋白在界面的絮凝和聚結(jié)，對膠原蛋白乳化特性能夠產(chǎn)生很大影響[30-31]。胡娜等[12]研究乳化型豬皮膠原蛋白發(fā)現(xiàn)，隨NaCl濃度的增大，膠原蛋白乳化活性指數(shù)先增大后減小，而其乳化穩(wěn)定性呈緩慢上升趨勢，總體上升幅度不明顯。高金龍[14]同樣發(fā)現(xiàn)，低濃度NaCl的加入可以提高山羊皮膠原蛋白乳化性，而隨著NaCl濃度繼續(xù)增大，乳化性又顯著降低。韓霜等[28]研究結(jié)果表明，兔皮膠原蛋白的乳化特性均隨NaCl溶液離子質(zhì)量濃度的增大呈增加趨勢，離子質(zhì)量濃度繼續(xù)增加，導(dǎo)致乳化性降低，乳化穩(wěn)定性的變化趨勢保持穩(wěn)定，應(yīng)使溶液的離子質(zhì)量濃度保持在5 g/100 mL左右，此時兔皮膠原蛋白有更好的乳化性。祝超智等[32]研究發(fā)現(xiàn)，隨著豬肉膠原蛋白溶液中NaCl離子強(qiáng)度的提高，豬肉膠原蛋白的乳化活性指數(shù)、乳化穩(wěn)定性指數(shù)均呈先升高后降低的趨勢，在一定范圍內(nèi)，NaCl濃度的增加有利于提高豬肉膠原蛋白乳化性。宋平健等[33]同樣發(fā)現(xiàn)，鹿角盤膠原蛋白乳化特性隨NaCl濃度增大呈先增后減的變化趨勢。因此提高離子強(qiáng)度能夠改善膠原蛋白的乳化性與乳化穩(wěn)定性，但隨著離子強(qiáng)度的增強(qiáng)，膠原蛋白的乳化性會隨之降低。這可能是由于離子強(qiáng)度的增加會使膠原蛋白表面電荷發(fā)生改變，增大其表面疏水性，膠原蛋白溶解度和伸展性也增加，促使乳化活性和穩(wěn)定性增加[34-35]，繼續(xù)增加離子強(qiáng)度，鹽離子將減小擴(kuò)散的雙電層厚度，降低膠原蛋白乳狀液滴表面電位，導(dǎo)致乳狀液體系斥力下降，液滴間易產(chǎn)生聚集，乳化性因此降低[36-37]。

2.2.3 添加物對膠原蛋白乳化特性的影響

研究表明，在膠原蛋白中引入一些添加物，與膠原蛋白的羧基或氨基發(fā)生反應(yīng)，以改變其活性基團(tuán)組成，促使膠原蛋白化學(xué)改性，可改善膠原蛋白乳化性能[38]。申璇等[39]考察糖化改性對膠原蛋白乳化特性的影響，發(fā)現(xiàn)在膠原蛋白與乳糖發(fā)生美拉德反應(yīng)后，膠原蛋白分子變得舒展，隱藏在內(nèi)部的疏水性基團(tuán)暴露出來，同時乳糖的添加一定程度上減小了油-水界面間張力，從而改善了乳化穩(wěn)定性。Toledano等[40]考察改性后膠原蛋白的乳化性，結(jié)果顯示，在膠原蛋白鏈上接入芳香基團(tuán)，對膠原蛋白的乳化性有顯著提高作用。王金濤等[41]在膠原蛋白的水解產(chǎn)物中加入1-乙基-3-（3-二甲丙氨基）-碳化二亞胺（1-ethyl-3-（3-dimethyl aminopropyl）-carbodiimide，EDAC），使膠原蛋白中的羧基和氨基與EDAC發(fā)生交聯(lián)進(jìn)行化學(xué)改性，發(fā)現(xiàn)改性后的膠原蛋白乳化性和乳化穩(wěn)定性均有所改善。

2.2.4 均質(zhì)條件對膠原蛋白乳化特性的影響

膠原蛋白的乳化特性不可避免地會受到測定過程中一些實驗條件的影響，由于膠原蛋白的乳化實際上發(fā)生于膠原蛋白的均質(zhì)剪切過程中，因此其乳化特性與均質(zhì)條件密切相關(guān)，一些學(xué)者也在實驗過程中發(fā)現(xiàn)了這一因素對膠原蛋白乳化特性的影響，進(jìn)而開展了更加深入的研究。張素風(fēng)等[42]考察高速攪拌器不同轉(zhuǎn)速和乳化時間對水解膠原蛋白乳化特性的影響，結(jié)果表明，在轉(zhuǎn)速2 000 r/min及乳化時間20 min條件下乳化性和乳化穩(wěn)定性最好。高金龍[14]使用超高壓技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，在壓力300 MPa和加壓時間5 min條件下山羊皮膠原蛋白乳化性最好。研究表明，隨著均質(zhì)壓力和均質(zhì)次數(shù)的增加，膠原蛋白乳狀液的表面平均直徑呈下降趨勢，在較高的均質(zhì)壓力下易出現(xiàn)剪切稀釋行為，呈現(xiàn)較低的稠度指數(shù)與黏度，表現(xiàn)出良好的乳化穩(wěn)定性[24]。這可能是由于較高的均質(zhì)壓力以及較多的均質(zhì)次數(shù)使作用在乳狀液滴上的沖擊力增加，導(dǎo)致界面膜破裂，進(jìn)而增加了油與乳化劑之間的相互作用[43-44]。

2.2.5 加熱對膠原蛋白乳化特性的影響

不同測定溫度和環(huán)境溫度也會對膠原蛋白乳化效果造成差異。膠原蛋白對溫度變化敏感，升溫易造成膠原蛋白從三重螺旋結(jié)構(gòu)分解，α-螺旋含量逐漸降低，無規(guī)卷曲含量逐漸增加，分子結(jié)構(gòu)逐漸舒展，無序性增大[45-46]，其特殊結(jié)構(gòu)的變化會導(dǎo)致膠原蛋白與油相的乳化效果受到一定影響。研究顯示，加熱可以通過降低油-水間的界面張力或降低兩相的黏度來促進(jìn)小液滴的產(chǎn)生，作為乳化劑的膠原蛋白在加熱超過變性溫度時會失去其乳化特性[24]，但是熱變性并不總是伴隨著乳化性能的損失。Voutsinas等[47]發(fā)現(xiàn)，膠原蛋白加熱后溶解度增大，乳化性能得到明顯改善。梁健華[48]研究發(fā)現(xiàn)，30 ℃條件下超聲波輔助提取的膠原蛋白比4、15 ℃條件下提取的膠原蛋白乳化性及乳化穩(wěn)定性更好，這可能是由于在超聲波輔助作用及較高溫度條件下，膠原蛋白分子結(jié)構(gòu)展開，膠原蛋白表面的疏水基團(tuán)增多，導(dǎo)致其乳化性增強(qiáng)。

2.3 提取方法對膠原蛋白乳化特性的影響

傳統(tǒng)提取膠原蛋白的方法多采用熱水法、鹽法，這些方法獲得的膠原蛋白提取率和純度均較低，因此，酸法、酶法因其各自獨特的優(yōu)勢逐漸受到研究人員的重視。酸法提取的膠原蛋白有價格低、結(jié)構(gòu)完整的優(yōu)點，但也存在提取時間長、提取率低的缺點[49]，而酶法提取膠原蛋白用時短、酶用量少、環(huán)境友好、純度較高[50]。秦福敏等[51]研究發(fā)現(xiàn)，胃蛋白酶法提取的金槍魚皮膠原蛋白與醋酸法提取的膠原蛋白相比具有較強(qiáng)的乳化性。這可能是由于酶增加了包埋于酶溶性膠原蛋白疏水性殘基的暴露程度，從而提高了其乳化性[52]。

然而，傳統(tǒng)的膠原蛋白提取方式是一個高耗能、溶劑用量大、耗時的過程，對環(huán)境破壞大，而且提取過程難以控制，得到的多為變性膠原蛋白產(chǎn)品，因此，應(yīng)用輔助提取手段，在不影響膠原蛋白生物活性的條件下，提高其產(chǎn)量，進(jìn)行工業(yè)化應(yīng)用，對降低膠原蛋白產(chǎn)品的成本有積極意義。近年來，超聲波輔助提取法因具有綠色環(huán)保和節(jié)約能效等優(yōu)勢被應(yīng)用于天然產(chǎn)物提取中。

楊恒等[53]采用超聲波輔助酸法提取的方式，以乙酸為提取劑提取雞肺中的膠原蛋白，研究發(fā)現(xiàn)，超聲波輔助提取的膠原蛋白乳化活性和乳化穩(wěn)定性比傳統(tǒng)酸法提取分別提高32.4%和7.9%。梁健華[48]同樣發(fā)現(xiàn)，使用超聲波輔助提取比傳統(tǒng)的攪拌及泵攪拌提取羅非魚皮膠原蛋白乳化性和乳化穩(wěn)定性更好，當(dāng)采用泵攪拌結(jié)合超聲波輔助提取法時，膠原蛋白乳化特性最好。這可能是由于超聲波提高了膠原蛋白分子內(nèi)部疏水基團(tuán)的暴露程度，同時也降低了膠原蛋白的顆粒粒徑，使膠原蛋白吸附油滴的能力提高，從而增強(qiáng)了乳化性能[54-55]。因此，通過超聲波輔助酸提法提取膠原蛋白可提高動物副產(chǎn)物的潛在利用價值，為動物副產(chǎn)物的精深加工提供了科學(xué)依據(jù)與可參考方向。除此之外，國內(nèi)也有學(xué)者通過微生物發(fā)酵法制備膠原蛋白，從土壤中篩選產(chǎn)膠原蛋白酶且酶活性較高的菌株，經(jīng)鑒定后通過該菌株發(fā)酵羅非魚皮，并與采用傳統(tǒng)方法制得的膠原蛋白理化性質(zhì)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)微生物發(fā)酵法提取的膠原蛋白乳化性較高[56]。

3 膠原蛋白乳化特性在食品產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用

膠原蛋白因其良好的乳化特性在食品產(chǎn)業(yè)中可直接作為乳化劑，廣泛用于肉制品、乳制品、蛋制品、焙烤食品等需要保留油脂的食品中。

3.1 膠原蛋白乳化特性在肉制品中的應(yīng)用

在一些肉制品中，膠原蛋白可作為乳化劑用于保護(hù)產(chǎn)品的原有特色，如乳化肉醬和肉湯的脂肪，保持其原有色澤及鮮濃口味[57]。將鱈魚膠原蛋白粉直接加入肉制品中，通過破壞膠原蛋白分子內(nèi)氫鍵，可使原有的緊密超螺旋結(jié)構(gòu)破壞，形成分子較小、結(jié)構(gòu)較為松散的明膠，改善肉質(zhì)嫩度[58]。對乳化型肉制品來說，研究膠原蛋白乳化性能的影響因素不僅可以優(yōu)化生產(chǎn)工藝，用較少瘦肉固定較多脂肪，降低原料成本，還可以改善產(chǎn)品品質(zhì)，提高最終產(chǎn)品的出品率，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。

王銳[59]研究發(fā)現(xiàn)，用富含膠原蛋白的雞皮復(fù)配凝膠替代脂肪能夠提高雞皮復(fù)配凝膠乳化腸的水分和蛋白質(zhì)含量，降低乳化腸中的脂肪含量，水分活度也會隨之增加，經(jīng)蒸煮后，替代脂肪的比例持續(xù)增加，能夠?qū)θ榛c的質(zhì)構(gòu)和色澤產(chǎn)生有利影響。李駿等[60]發(fā)現(xiàn)，在雞肉腸中添加魚皮明膠能夠提高雞肉腸持水性，增強(qiáng)產(chǎn)品硬度、黏附性和咀嚼性，添加量為0.5%時，雞肉腸的口感、色澤和整體接受度最高。楊輝等[61]用酶法從廢棄的安康魚魚腸中提取膠原蛋白，并研究膠原蛋白的最佳提取條件，結(jié)果表明，在pH 1.9、料液比1∶10、胃蛋白酶添加量1%、酶解時間4 h、酶解溫度10 ℃條件下顯著提高了產(chǎn)品的保濕性。

3.2 膠原蛋白乳化特性在乳制品中的應(yīng)用

膠原蛋白在液態(tài)乳中具有良好的乳化能力，在乳制品殺菌和貯藏時，膠原蛋白一般通過以下3 種作用保持乳制品的穩(wěn)定性：一是利用氫鍵的形成來阻止乳清析出，減少牛乳中的酪蛋白發(fā)生收縮作用，從而阻止固液相分離;二是乳化穩(wěn)定作用，膠原蛋白可為牛乳中的天然乳化劑和穩(wěn)定劑酪蛋白提供更加穩(wěn)定的條件，保護(hù)膠體[9];三是可作為乳泡沫的穩(wěn)定劑，膠原蛋白作為親水膠體可與水共同形成膠原蛋白薄層，減小外界環(huán)境對空氣泡中空氣壓力的影響，起到穩(wěn)定泡沫的作用，從而保持穩(wěn)定的乳化狀態(tài)[62]。Karakaya[63]研究表明，在發(fā)酵乳酸飲料中添加膠原蛋白后，可降低乳酸飲料的脫水性和沉降性，提高飲料的乳酸菌含量、穩(wěn)定性和營養(yǎng)價值。

倪海平等[64]將魚膠原蛋白加入脂肪含量更高且脂肪球極微小的羊乳中，發(fā)現(xiàn)羊乳乳化性及乳化穩(wěn)定性均有了很大改善，且不會出現(xiàn)脂肪上浮現(xiàn)象，生產(chǎn)出的羊乳制品更加爽滑細(xì)膩。鱈魚膠原蛋白可以為乳制品中膠體物質(zhì)提供保護(hù)，在不同類型的干酪、酸性稀奶油等乳制品的制作過程中，鱈魚膠原蛋白中的親水基與乳制品中的水分緊密結(jié)合，起到良好的乳化穩(wěn)定作用，能有效控制乳清析出[65]。

3.3 膠原蛋白乳化特性在其他食品中的應(yīng)用

在焙烤食品中，膠原蛋白可作為食品添加劑提升產(chǎn)品的乳化性。在蛋糕中添加鰻魚膠原蛋白不僅可以改善面團(tuán)的醒發(fā)，提升蛋糕的感官品質(zhì)，而且還改善了蛋糕的乳化性，提高了其營養(yǎng)價值[66]。研究表明，雞蛋殼膜中含有約10%的膠原蛋白[67]，蛋殼資源豐富，故對其進(jìn)行深加工顯得特別必要。目前，膠原蛋白也可作為輔料應(yīng)用于蛋制品加工中，琥珀蛋腸即以松花蛋、水和明膠為主要原料，配以調(diào)味輔料制備而成[68];徐海菊[69]以魷魚皮膠原蛋白代替部分蛋黃作為乳化劑，用魷魚皮膠原蛋白2%、蛋黃15%、醋酸0.3%、水10%的配方制備蛋黃醬產(chǎn)品，結(jié)果表明，產(chǎn)品的乳化性及營養(yǎng)功能均得到提高;張聯(lián)英[22]通過正交試驗得出，3%魚皮膠原蛋白作為乳化劑應(yīng)用于蛋黃醬，具有良好的可行性。近年來，兼具環(huán)保、素食特性的植物基仿肉制品逐漸引起消費者的興趣，它是以植物蛋白為原料，主要通過擠壓、成絲、調(diào)理等技術(shù)來生產(chǎn)具有類似肉類質(zhì)構(gòu)、口感和風(fēng)味的仿肉制品，其乳化工藝也較為成熟，在模擬肉生產(chǎn)過程中，乳化性較好的蛋白原料可以吸收較多脂肪，不使脂肪浮于擠壓物料表面，既能保證產(chǎn)品風(fēng)味和口感，又不會對擠壓加工過程造成不良影響[70]。

4 結(jié) 語

膠原蛋白乳化特性受膠原蛋白自身因素、外界環(huán)境及提取方法等多種因素的影響，會對膠原蛋白的乳化特性產(chǎn)生不同程度的影響，因此未來對于膠原蛋白乳化特性的改良可通過結(jié)合多種影響因素，分析出最佳條件下的膠原蛋白乳化特性，進(jìn)一步提高膠原蛋白乳化特性在食品產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用的可行性。目前，膠原蛋白乳化特性在食品產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用前景良好，尤其是在食品產(chǎn)業(yè)中可直接作為食品添加劑，在食品行業(yè)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，深入研究膠原蛋白作為乳化劑的功能特性可為豐富膠原蛋白乳化機(jī)理、改善糜類肉制品及乳化型肉制品等眾多乳化型食品的生產(chǎn)實踐提供理論依據(jù)。

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