乳清分離蛋白-果膠復(fù)合物在Pickering乳液制備中的應(yīng)用

葛慧娟，肖軍霞，黃國清

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院 山東青島266109）

乳液是食品工業(yè)的重要組成部分，不僅給予產(chǎn)品順滑的口感，還使脂溶性成分在食品中均勻分散，功能性成分靶向傳輸。具有表面活性的乳化劑是制備乳液的關(guān)鍵，目前食品工業(yè)用乳化劑多為化學(xué)合成的小分子物質(zhì)，這使人們對乳液的安全性產(chǎn)生擔(dān)憂[1]。開發(fā)乳化能力強(qiáng)，安全性高的新型乳化劑成為食品工業(yè)的一個熱點。

Pickering 乳液是以超細(xì)固體粒子為乳化劑制備的一種新型乳液。與基于傳統(tǒng)表面活性劑的乳液相比，Pickering 乳液具有諸多優(yōu)點。首先，Pickering 乳液所需固體顆粒的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)乳液所需表面活性劑的濃度，可降低乳化劑的用量；其次，部分固體顆粒具有pH 值或溫度響應(yīng)性，以其制備的Pickering 乳液也有相應(yīng)性能，可用于活性成分靶向傳輸體系的構(gòu)建；再其次，由于固體顆粒不可逆地吸附在油水界面，因此Pickering 乳液具有極好的穩(wěn)定性[2]。由于這些顯著的優(yōu)點，Pickering 乳液引起各領(lǐng)域?qū)W者的關(guān)注。無機(jī)粒子，如二氧化硅等是最常見的Pickering 乳化劑，然而，這些無機(jī)物無法滿足人們?nèi)找嬖鲩L的對食品安全的要求，使Pickering 乳液在食品領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。近年來，有大量基于天然大分子的食品級顆?；驈?fù)合物，如變性淀粉納米顆粒[3]、幾丁質(zhì)納米晶體[4]、殼聚糖顆粒[5]、脂肪顆粒[6]、纖維素納米晶體[7]、玉米醇溶蛋白[8]等，被證實具有穩(wěn)定乳液的能力，這為Pickering 乳液在食品工業(yè)中的應(yīng)用掃清了障礙。

當(dāng)兩種帶相反電荷的聚電解質(zhì)在溶液中共存時會發(fā)生靜電相互作用并發(fā)生相分離形成富含溶劑的溶劑相和富含復(fù)合物的復(fù)凝聚相，該過程稱為復(fù)凝聚反應(yīng)[9]。復(fù)凝聚反應(yīng)在食品領(lǐng)域被廣泛用于活性物質(zhì)的包埋，脂肪類似物的開發(fā)等[10]。由于蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合物的安全性高，制備工藝簡單可控，且大小在納米級別并具有合適的表面親/疏水性，因此在食品級Pickering 乳液的制備中具有極大的應(yīng)用潛力，被認(rèn)為是最具潛力的一類Pickering 乳液乳化劑[11]。然而，目前僅有少量蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合物，如通過復(fù)凝聚反應(yīng)制備的卵轉(zhuǎn)鐵蛋白-阿拉伯膠納米顆粒[12]，被用于制備Pickering 乳液，因此還需更多的證據(jù)來驗證這類復(fù)合物在新型乳液開發(fā)中的應(yīng)用。

乳清分離蛋白是從牛奶中提取的一種兩性電解質(zhì)，因具有良好的乳化性、膠凝性，同時對O/W型乳液有較好的穩(wěn)定作用而在食品加工中被廣泛用作乳化劑。果膠是植物細(xì)胞壁主要成分之一，是一種天然陰離子多糖，在食品工業(yè)中具有廣泛用途。Chen 等[13]對這兩種食品級聚電解質(zhì)間的相互作用進(jìn)行了研究，而未見所得復(fù)合物在Pickering乳液制備中的應(yīng)用。

本文采用復(fù)凝聚法制備乳清分離蛋白-果膠復(fù)合物，以甜橙油香精為模式油相，制備不同載油量的香精乳液，研究所得乳液對冷凍、冷藏、凍融循環(huán)、pH 值、鹽離子、加熱及離心等條件的穩(wěn)定性，為推動蛋白質(zhì)-多糖靜電復(fù)合物在Pickering乳液制備中的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

乳清分離蛋白（BR），上海源葉生物科技有限公司；高甲氧基果膠（AR），上海郁溪生物科技有限公司；甜橙油食用香精，深圳波頓香精有限公司；鹽酸（AR）、氫氧化鈉（AR）、氯化鈉（AR），萊陽市康德化工有限公司；疊氮化鈉（AR），國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 試驗儀器與設(shè)備

UV-2000 分光光度計，上海尤尼科儀器有限公司；SPS401F 電子分析天平，賽多利斯科學(xué)儀器有限公司；Delta320 pH 計，梅特勒-托利多國際股份有限公司；雙目生物顯微鏡，上海尼康儀器有限公司；MCR102 動態(tài)流變儀，奧地利安東帕有限公司；HJ-3 數(shù)顯恒溫磁力攪拌器，上海雙捷儀器廠；高速分散機(jī)，德國IKA 集團(tuán)；電熱恒溫水浴鍋，龍口市先科儀器有限公司；低速大容量離心機(jī)，上海安亭儀器設(shè)備廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 pH 值對乳清分離蛋白-果膠復(fù)合物形成的影響研究 取質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的乳清分離蛋白溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的果膠溶液各7 份，等體積混合，用0.1 mol/L HCl 或NaOH 溶液分別調(diào)節(jié)pH 值至1.5，2.5，3.5，4.5，5.5，6.5 和7.5，用恒溫磁力攪拌器在20 ℃下2 000 r/min 攪拌10 min，立即取出，于波長600 nm 處測定吸光值。

1.3.2 香精乳液的制備 取1%的乳清分離蛋白溶液和2%的果膠溶液各3 份，每份15 mL，等體積混合，用1 mol/L HCl 或NaOH 溶液調(diào)節(jié)pH 值至3.5，在200 r/min 磁力攪拌下反應(yīng)30 min，同時向體系中加入4 滴0.02%疊氮化鈉溶液防止細(xì)菌生長。待復(fù)合物形成后，用高速分散機(jī)3 000 r/min的速度分散，同時分別加入香精3.4，12.9，30.0 mL。香精添加完成后，繼續(xù)分散10 min，靜置得到載油量分別為10%，30%，50%的香精Pickering 乳液。

1.4 流變分析

采用動態(tài)流變儀測定最適pH 值條件下得到的乳清分離蛋白-果膠復(fù)合物及3 個不同含油量的香精乳液的黏彈性。采用直徑為40 mm 的平板，間距1.0 mm，頻率掃描范圍0.1～60 Hz，應(yīng)力為1.0%，測定溫度25 ℃。乳清分離蛋白-果膠復(fù)合物的制備pH 值為3.5，其它條件與1.3.1 節(jié)相同。待復(fù)合物形成后，3 000 r/min 離心10 min，收集沉淀，用于流變分析。

1.5 香精乳液的穩(wěn)定性研究

1.5.1 冷藏穩(wěn)定性 取香精乳液10 mL 置刻度離心管中，加蓋密封，保持直立狀態(tài)置4 ℃冰箱中冷藏。每隔1 周觀察并記錄乳液表面出油及分層情況，拍照，并在光學(xué)顯微鏡下觀察乳滴狀態(tài)。

1.5.2 冷凍穩(wěn)定性 取香精乳液10 mL 置刻度離心管中，加蓋密封，保持直立狀態(tài)置-20 ℃冰箱中冷凍保存。每隔1 周觀察并記錄乳液表面出油及分層情況，拍照，并在光學(xué)顯微鏡下觀察乳滴狀態(tài)。

1.5.3 凍融循環(huán)穩(wěn)定性 取香精乳液10 mL 置刻度離心管中，加蓋密封，保持直立狀態(tài)置-20 ℃冰箱中冷凍保存12 h。隨后取出，于30 ℃水浴加熱30 min 解凍，以此作為一個循環(huán)，觀察出油情況，拍照。若穩(wěn)定性良好，則重復(fù)循環(huán)，直至有油析出。每個循環(huán)結(jié)束后在光學(xué)顯微鏡下觀察乳滴狀態(tài)。

1.5.4 pH 值穩(wěn)定性 取香精乳液3 份，每份5 mL 于刻度離心管中，分別加入5 mL pH 3.0，7.0和9.0 的HCl 或NaOH 溶液，攪拌混勻，加蓋密封，室溫儲存。每隔1 周觀察記錄乳液表面出油及分層情況，拍照，并在光學(xué)顯微鏡下觀察乳滴狀態(tài)。

1.5.5 鹽離子穩(wěn)定性 取香精乳液4 份，每份5 mL 于刻度離心管中，分別加入5 mL 濃度為0，50，150，250 mmol/L 的NaCl 溶液中，攪拌混勻，加蓋密封，室溫下儲存。每隔1 周觀察并記錄乳液表面出油及分層情況，拍照，并在光學(xué)顯微鏡下觀察乳滴狀態(tài)。

1.5.6 熱穩(wěn)定性 取香精乳液3 份，每份10 mL于試管中，加蓋密封，將試管分別置于30，60，90℃水浴鍋中加熱，12 h 后觀察并記錄乳液表面出油及分層情況，拍照。

1.5.7 離心穩(wěn)定性 取香精乳液40 mL 于離心管中，以4 000 r/min 轉(zhuǎn)速離心60 min，取出，觀察并記錄乳液表面出油及分層情況，拍照。

1.5.8 常溫儲存穩(wěn)定性 取3 種香精乳液各5 mL 裝入小瓶中，于室溫靜置，每隔2 周觀察并記錄乳液外觀分層及表面出油量情況，拍照。

2 結(jié)果與分析

2.1 pH 值對乳清分離蛋白-果膠復(fù)合物形成的影響

在Pickering 乳液制備中，作為乳化劑的納米顆粒的濃度和性質(zhì)至關(guān)重要。pH 值影響聚電解質(zhì)的荷電狀態(tài)，對復(fù)凝聚反應(yīng)及乳清分離蛋白-果膠復(fù)合物的形成及性質(zhì)有重要影響。pH 值對這兩種聚電解質(zhì)相互作用的影響見圖1。

圖1 pH 對乳清分離蛋白-果膠復(fù)合物形成的影響Fig.1 Effect of pH on the formation of whey protein isolate-pectin complex

由圖1可知，當(dāng)pH 1.5 時，溶液的A600nm值很低；當(dāng)pH 2.5 及以上時，OD600nm急劇上升，且在pH 3.5 時達(dá)到最大值，表明此時溶液中乳清分離蛋白、果膠攜帶等量的相反電荷，復(fù)凝聚反應(yīng)最為劇烈[14]。當(dāng)pH 4.5 時，光密度值略有降低，這可能是由于該pH 值接近乳清分離蛋白的等電點（pH 4.7）[15]，乳清分離蛋白部分沉淀所致；隨著體系pH值的進(jìn)一步升高，OD600nm值整體呈下降趨勢，然而，在pH 6.5 時有所增加。這可能是由于乳清分離蛋白在該pH 值整體帶負(fù)電荷，其中的部分官能團(tuán)如-NH2仍帶正電荷，可與果膠發(fā)生復(fù)凝聚反應(yīng)，導(dǎo)致OD600值增加。由于高納米顆粒濃度有利于獲得粒徑更小、穩(wěn)定性更強(qiáng)的Pickering 乳液[16]，因此本文選擇在pH 3.5 條件下制備的乳清分離蛋白-果膠復(fù)合物來制備香精乳液。

2.2 黏彈性分析

在最適pH 值下制備的乳清分離蛋白-果膠復(fù)合物及用其制備的3 種不同含油量的Pickering乳液的黏彈性測定結(jié)果見圖2。

圖2 乳清分離蛋白-果膠復(fù)合物（a）及含油量分別為10%（b）、30%（c）和50%（d）的香精乳液的黏彈性Fig.2 Viscoelasticity profiles of the whey protein isolate-pectin complex and fragrance emulsions containing 10%（b），30% （c），and 50% （d）oil

由圖2a 可知，在pH 3.5 條件下制備的復(fù)合物的儲能模量在整個頻率范圍均高于損失模量，表明這兩種聚電解質(zhì)間發(fā)生相互作用形成具有較好彈性的復(fù)合物，這種致密的結(jié)構(gòu)有利于吸附在油水界面形成Pickering 乳液。由圖2b～d 可知，香精Pickering 乳液的黏彈性與其含油量密切相關(guān)，當(dāng)含油量為10%（圖2b）和30%（圖2c）時，乳液的損失模量遠(yuǎn)大于儲能模量，表明乳液具有良好的流動性，主要表現(xiàn)出液體的黏性特征；當(dāng)含油量增至50%（圖2d）時，乳液的儲能模量迅速增加且遠(yuǎn)大于損失模量，表明乳液轉(zhuǎn)變成凝膠狀態(tài)。在由大豆11S 球蛋白穩(wěn)定的β-胡蘿卜素Pickering 乳液中也觀察到類似的現(xiàn)象[17]。圖2表明，可通過控制含油量來控制香精乳液的狀態(tài)。

2.3 香精乳液穩(wěn)定性

乳液的穩(wěn)定性是衡量其質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，O/W 乳液的穩(wěn)定性受pH 值、溫度、離子強(qiáng)度等外界因素的影響[18]。本文主要對3 個香精含量，即10%，30%，50%乳液的穩(wěn)定性進(jìn)行研究。

2.3.1 冷藏穩(wěn)定性 冷藏對香精乳液穩(wěn)定性的影響見圖3和圖4。

由圖3可知，所有體系中均未出現(xiàn)明顯的油層，表明成功制備了Pickering 乳液。不同含油量的乳液均為均一體系，而非所有的Pickering 乳液均如此。比如β-伴大豆球蛋白[19]和卵轉(zhuǎn)鐵蛋白-阿拉伯膠復(fù)合物[12]穩(wěn)定的Pickering 乳液在含油量為60%及以下時不均一，均分為乳液相和水相。乳清分離蛋白-果膠復(fù)合物穩(wěn)定乳液的這一特性有利于其在食品工業(yè)中的應(yīng)用。

由圖3a～d 可知，在為期4 周的貯藏過程中，3種乳液外觀均未發(fā)生明顯的析乳、析油等現(xiàn)象。當(dāng)冷藏1 周和2 周時（圖3a～b），3 種香精乳液表面均未出現(xiàn)析油現(xiàn)象。當(dāng)貯藏時間延長至第3 周（圖3c）和第4 周（圖3d）時，3 種香精乳液表面出現(xiàn)少量油滴，油層高度均不超過1 mm。

圖3 冷藏1 周（a）、2 周（b）、3 周（c）、4 周（d），對不同載油量香精乳液外觀形態(tài)的影響Fig.3 Effect of cold storage for 1 week （a），2 week （b），3 week （c），and 4 week （d）on the appearance of flavor emulsions of different oil fractions

圖4 冷藏對不同載油量香精乳液顯微形態(tài)的影響Fig.4 Effect of cold storage on the microscopic morphology of the fragrance emulsions

圖4反映冷藏1 周和4 周時乳滴的形態(tài)，可以看出，貯藏1 周時乳滴分布較為均勻，無明顯的聚集現(xiàn)象，且隨含油量的升高，乳滴粒徑變小。當(dāng)貯藏時間延至4 周時，含油量為10%和30%的兩種香精乳液粒徑明顯增加，而含油量為50%的乳液粒徑分布無明顯變化，表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，這與圖3觀察結(jié)果一致。

2.3.2 冷凍穩(wěn)定性 冷凍對香精乳液穩(wěn)定性的影響見圖5和圖6。

由圖5可知，冷凍1 周時3 種乳液均出現(xiàn)不同程度的絮狀。冷凍2 周時發(fā)生析油現(xiàn)象，10%和30%香精乳液表面分別析油3 mm 和2 mm，而50%乳液表面僅有細(xì)小油花。隨著貯存時間的延長，乳液表面析油量不斷增加，冷凍4 周后10%和30%香精乳液表面析油分別達(dá)到4 mm 和3 mm，且兩種乳液均出現(xiàn)嚴(yán)重絮狀，這可能是由于乳液形成的界面層較薄，液滴間產(chǎn)生絮凝或聚結(jié)并最終導(dǎo)致油滴析出；而50%乳液未出現(xiàn)明顯分層，表面析油不足1 mm，乳液穩(wěn)定，這說明載油量為50%時香精乳液冷凍穩(wěn)定性最好。

圖6反映冷凍1 周和4 周時香精乳液的顯微形態(tài)?？梢钥闯觯?dāng)冷凍1 周時，兩種低載油量乳液的粒徑分布不均一，而50%乳液無明顯的聚集現(xiàn)象。冷凍4 周時，10%和30%乳液的粒徑均明顯增大，50%乳液的粒徑也有所增加，其粒徑分布仍較均一。這表明由乳清分離蛋白-果膠穩(wěn)定的香精乳液的冷凍穩(wěn)定性較差，高載油量有利于其冷凍穩(wěn)定性。由圖2可知，當(dāng)載油量為50%時乳液主要表現(xiàn)為彈性特征，該致密結(jié)構(gòu)可限制乳滴的流動性，有利于乳液的穩(wěn)定性。

2.3.3 凍融循環(huán)穩(wěn)定性 凍融循環(huán)對香精乳液穩(wěn)定性的影響見圖7和圖8所示。

由圖7可知，凍融循環(huán)3 次時10%香精乳液析油高度約1 mm，30%和50%乳液不析油。隨著循環(huán)次數(shù)的增加，30%和50%乳液也出現(xiàn)輕微析油現(xiàn)象，油層均不足1 mm。凍融循環(huán)5 次后10%乳液析油近3 mm 且乳液出現(xiàn)不明顯的分層現(xiàn)象，表明乳液在凍融處理過程中油滴間發(fā)生聚集。30%和50%乳液析油均小于1 mm 且未分層。

由圖8可看出，凍融循環(huán)1 次時視野中的乳滴分布仍較均勻，且隨著含油量的增加，乳滴粒徑降低。凍融次數(shù)5 次時10%和30%乳液的粒徑明顯增加，表明乳滴發(fā)生聚集，而50%乳液的粒徑和分布無明顯變化，表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。

圖5 冷凍1 周（a）、2 周（b）、3 周（c）、4 周（d）對不同載油量香精乳液外觀形態(tài)的影響Fig.5 Effect of freezing for 1 week （a），2 week （b），3 week （c），and 4 week （d）on the appearance of flavor emulsions of different oil fractions

圖6 冷凍對不同載油量香精乳液顯微形態(tài)的影響Fig.6 Effect of freezing on the microscopic morphology of the fragrance emulsions

Pickering 乳液的凍融穩(wěn)定性通常較差，例如熱處理大豆分離蛋白顆粒穩(wěn)定的Pickering 乳液經(jīng)過多次凍融后出現(xiàn)明顯的析乳現(xiàn)象[20]。由圖7和圖8可看出，由乳清分離蛋白-果膠復(fù)合物穩(wěn)定的Pickering 乳液的凍融穩(wěn)定性與含油量有關(guān)，含油量越高，穩(wěn)定性越好。

2.3.4 pH 穩(wěn)定性 由于pH 值對聚電解質(zhì)復(fù)合物的形成具有重要影響，因此本文研究3 個含油量乳液在不同pH 值溶液中的穩(wěn)定性。由圖9可看出，香精乳液在不同pH 值水溶液中的分散性與其含油量密切相關(guān)。當(dāng)含油量為10%時能較好地分散于3 個pH 的水溶液中且在貯藏過程中較為穩(wěn)定，這種良好的分散性非常有利于其在飲料等產(chǎn)品中的應(yīng)用以及利用噴霧干燥技術(shù)獲得粉末香精[21]。當(dāng)含油量增加至30%和50%時乳液的分散性明顯變差，長期貯藏過程中出現(xiàn)明顯的析乳現(xiàn)象。這可能是由于隨著含油量的增加，乳滴的密度顯著降低，導(dǎo)致其上浮。

圖7 凍融循環(huán)1 次（a）、2 次（b）、3 次（c）、4 次（d）、5 次（e）對不同載油量香精乳液外觀形態(tài)的影響Fig.7 Effect of freeze-thaw cycle for 1 time （a），2 times （b），3 times （c），4 times （d）and 5 times （e）on the appearance of the flavor emulsions of different oil fractions

圖8 凍融循環(huán)對不同載油量香精乳液顯微形態(tài)的影響Fig.8 Effect of freeze-thaw cycle on the microscopic morphology of the flavor emulsions

10%香精乳液貯藏3 周時開始出現(xiàn)析油現(xiàn)象，3 個pH 條件下表面油層高度均達(dá)1 mm，然而再延長貯藏時間并無更多的油滴析出。30%香精乳液貯藏第2 周時乳液表面開始析油，在pH 3條件下析油1 mm 且乳液出現(xiàn)明顯絮狀；pH 7 條件下析油高度1 mm，分層明顯，無絮狀物；pH 9條件下析油達(dá)到2 mm。貯藏時間4 周時析油量不再明顯變化。50%香精乳液貯藏第2 周時，3 個pH值條件下均出現(xiàn)1 mm 左右的油層，隨后不再增加。

由圖10可看出，乳滴的形態(tài)與溶液的pH 值及含油量均有重要關(guān)系。在pH 3.0 溶液中，10%和30%乳液均表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，未觀察到明顯的乳滴聚集現(xiàn)象，而50%乳液中乳滴的形態(tài)變得不規(guī)則，表明發(fā)生聚集。在pH 7.0 溶液中，10%乳液無明顯的乳滴，30%乳液中出現(xiàn)大的乳滴，而50%乳液中的乳滴分布均勻，表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。當(dāng)溶液pH 值增到9 時，10%乳液中出現(xiàn)大的油滴，30%乳液中無明顯的乳滴形態(tài)，而50%乳液仍保持規(guī)則的形態(tài)，而粒徑與pH 7 時有所增加。

乳液分離蛋白-果膠復(fù)合物穩(wěn)定的香精Pickering 乳液在不同pH 值溶液中的分散性和穩(wěn)定性與介質(zhì)的pH 值和含油量密切相關(guān)，且這兩個因素相互制約。在實際應(yīng)用時需根據(jù)應(yīng)用場景選擇合適的載油量。

2.3.5 鹽離子穩(wěn)定性 鹽離子會屏蔽聚電解質(zhì)之間的相互作用[22]，也可能影響聚電解質(zhì)復(fù)合物穩(wěn)定的Pickering 乳液。鹽離子濃度對不同載油量香精乳液外觀形態(tài)的影響見圖11。

圖10 pH 對香精乳液顯微形態(tài)的影響Fig.10 Effect of pH on the microscopic morphology of the flavor emulsions with different oil fractions

由圖11可看出，香精乳液在不同濃度NaCl溶液中的分散性與其含油量密切相關(guān)，其中，10%的乳液能夠較好地分散于各NaCl 溶液中，在貯藏過程中未出現(xiàn)明顯的分層。這與在圖9中觀察到的結(jié)果一致。3 種香精乳液靜置2 周后才開始出現(xiàn)析油現(xiàn)象，且在4 種不同濃度NaCl 溶液中的析油高度均相同，根據(jù)含油量由高到底，析油高度分別為1.0，1.5 mm 和2.0 mm。隨著貯藏時間的延長，析油高度不再顯著變化。不同載油量香精乳液在不同濃度NaCl 溶液中的析油高度沒有差別，且與不含NaCl 介質(zhì)的析油高度相同，可以認(rèn)為Na-Cl 對乳清分離蛋白-果膠復(fù)合物穩(wěn)定的香精Pickering 乳液的穩(wěn)定性沒有顯著影響。

由圖12可以看出，隨著NaCl 濃度的增加，相同含油量乳液的乳滴均保持較為規(guī)則的形態(tài)，而隨著NaCl 濃度的增加，乳滴粒徑稍有增加，這一結(jié)果與圖11的外觀觀察結(jié)果基本一致。離子強(qiáng)度是影響聚電解質(zhì)復(fù)合物穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，絕大多數(shù)復(fù)合物在高離子強(qiáng)度下均發(fā)生解離[23]。然而，圖11和圖12表明，NaCl 濃度對乳清分離蛋白-果膠復(fù)合物穩(wěn)定的香精Pickering 乳液的穩(wěn)定性無明顯影響。這可能是由于復(fù)合物以不可逆的方式結(jié)合到油/水界面后，被削弱的靜電相互作用不足以使復(fù)合物從界面上脫落下來。這表明香精乳液對NaCl 的高穩(wěn)定性有利于乳液在高鹽食品中的應(yīng)用。

圖11 鹽離子對不同載油量香精乳液外觀形態(tài)的影響Fig.11 Effect of salt ions on appearance of different oil-containing flavor emulsions

2.3.6 熱穩(wěn)定性 香精乳液在加熱條件下的穩(wěn)定性如圖13所示。可以看出，加熱對香精乳液的穩(wěn)定性有重要影響，且該影響與含油量及加熱穩(wěn)定密切相關(guān)。當(dāng)載油量為10%時，在30，60 ℃和90℃加熱12 h 后均未出現(xiàn)明顯的分散及析油現(xiàn)象。當(dāng)載油量為30%時，30 ℃加熱后出現(xiàn)析乳現(xiàn)象，沒有油相析出；當(dāng)溫度升至60 ℃和90 ℃時，乳液變得穩(wěn)定，未觀察到析乳及析油現(xiàn)象。當(dāng)載油量為50%時，3 個溫度下均發(fā)生明顯的析油現(xiàn)象，且隨著加熱溫度的升高，油層高度降低，析油現(xiàn)象減弱。

圖12 鹽離子對香精乳液顯微形態(tài)的影響Fig.12 Effect of salt ion on the microscopic morphology of fragrance emulsion

圖13 在30 ℃（a）、60 ℃（b）和90 ℃（c）加熱12 h對不同載油量香精乳液外觀形態(tài)的影響Fig.13 Effect of heating 12 h at 30°C （a），60°C （b）and 90°C （c）on the appearance of flavor emulsion with different oil loading

根據(jù)Pickering 乳液的理論，固體粒子以非可逆的方式結(jié)合在油水界面，需要極高的能量才能使其從界面上脫落而破乳[11]。當(dāng)含油量為10%時，由于含油量相對較低，乳滴表面覆蓋的乳清分離蛋白-果膠復(fù)合物厚度最大，因此需要最高的能量才能使其脫落，本文選擇的3 個溫度均不能導(dǎo)致該結(jié)果。另外，在60 ℃和90 ℃長時間熱處理后，乳清分離蛋白變性形成蛋白顆粒，而蛋白顆粒被證實具有很強(qiáng)的穩(wěn)定乳液的能力[20]，因此這兩個因素導(dǎo)致10%香精乳液具有較好的熱穩(wěn)定性。對于30%的香精乳液，乳滴表面的復(fù)合物層厚度相對較低，當(dāng)熱處理溫度30 ℃時部分復(fù)合物從乳滴表面脫落，這可以從圖13a 中下層水相較為混濁的現(xiàn)象證實；當(dāng)熱處理溫度為60 ℃和90 ℃時，乳清分離蛋白部分變性，產(chǎn)生的顆粒也參與乳液的形成，導(dǎo)致乳液的穩(wěn)定性反而提高。而對于50%的香精乳液，其含油量最高，乳滴周圍的復(fù)合物層厚度最小，30 ℃加熱即可使其從乳滴表面脫落，這從試管底部的白色沉淀可看出；隨著加熱溫度的升高，乳清分離蛋白變性程度加大，乳化能力增強(qiáng)，油層高度有所減少；當(dāng)熱處理溫度為90 ℃時，乳清分離蛋白變性程度進(jìn)一步增大，變性乳清蛋白顆粒的乳化能力增強(qiáng)，使析出的油層減少，且試管底部不再出現(xiàn)沉淀。總之，乳清分離蛋白-果膠復(fù)合物穩(wěn)定的Pickering 乳的熱穩(wěn)定性可通過含油量來控制。由于熱處理對香精乳液外觀的影響非常明顯，因此本試驗中未觀察乳滴的形成過程。

2.3.7 離心穩(wěn)定性 離心處理對香精乳液穩(wěn)定性的影響見圖15。

由圖14可知，離心后3 種香精乳液均出現(xiàn)較為嚴(yán)重的析乳現(xiàn)象，然而，隨著載油量的增加，析乳現(xiàn)象有所減弱。另外，兩種低含油量乳液出現(xiàn)嚴(yán)重的析油現(xiàn)象，而50%香精乳液出現(xiàn)明顯油滴。這可能是因在離心力的作用下，乳滴間相互擠壓而導(dǎo)致乳滴間多余的水分被排出；同時擠壓還導(dǎo)致乳滴變形、聚集并最終使油滴析出。當(dāng)含油量為50%時，由于乳滴呈凝膠狀（圖2），相對運動受阻，使乳滴相互接觸的機(jī)會變少，因此離心穩(wěn)定性提高，僅有少量水析出。由小麥醇溶蛋白顆粒[24]和玉米醇溶蛋白-殼聚糖復(fù)合物顆粒[25]制備的Pickering 乳液中在離心過程中也出現(xiàn)穩(wěn)定性欠佳的問題，而后者未出現(xiàn)析油現(xiàn)象。這表明不同復(fù)合物制備的Pickering 乳液具有不同的離心穩(wěn)定性，對于乳清分離蛋白-果膠復(fù)合物穩(wěn)定的乳液而言，可通過控制含油量來獲得所需的離心穩(wěn)定性。

圖14 離心對香精乳液穩(wěn)定性的影響Fig.14 Effect of centrifugation on the appearance of the flavor emulsions with different oil fractions

2.3.8 常溫貯藏穩(wěn)定性 由圖15可知，3 個載油量的香精乳液的常溫貯藏穩(wěn)定性均非常好。常溫靜置4 周后，3 個載油量的香精乳液均未出現(xiàn)分層和析油現(xiàn)象，表明這3 種乳液均具有良好的貯藏穩(wěn)定性。

圖15 不同載油量香精乳液在室溫下靜置24h（a）、2 周（b）和4 周（c）后的外觀形態(tài)Fig.15 Effect of standing at room temperature for 24 h （a），2 weeks （b），and 4 weeks （c）on the appearance of the flavor emulsions with different oil fractions

3 結(jié)論

本文就根據(jù)靜電相互作用制備的乳清分離蛋白-果膠復(fù)合物，在Pickering 乳液制備中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。當(dāng)兩者質(zhì)量比為1∶1 時，發(fā)生復(fù)凝聚反應(yīng)的最適pH 值為3.5。以此pH 值條件下制備的復(fù)合物為乳化劑，以甜橙油香精為模式油相，制備了含油量分別為10%，30%和50%的香精乳液。3 種香精乳液均為均一體系且10%和30%的乳液為流動性較好的液體，而50%乳液則呈膠狀；10%香精乳液在不同pH 值和NaCl 溶液中均具有較好的分散性，而其它兩種乳液的分散性較差，在貯藏過程中易出現(xiàn)析乳現(xiàn)象。這3 種乳液在常溫條件下均具有良好的穩(wěn)定性，而其它方面的穩(wěn)定性與含油量密切相關(guān)。隨著含油量的增加，乳液的冷藏穩(wěn)定性、冷凍穩(wěn)定性、凍融穩(wěn)定性、pH 值穩(wěn)定性和離心穩(wěn)定性均增強(qiáng)，而熱穩(wěn)定性降低。NaCl 濃度對3 種乳液的穩(wěn)定性無明顯影響。上述說明乳清分離蛋白-果膠復(fù)合物在開發(fā)具有良好分散性和穩(wěn)定性的食品級Pickering 乳液時具有廣闊的應(yīng)用前景。本研究結(jié)果為食品級蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合物在Pickering 乳液制備以及乳液在食品工業(yè)中的應(yīng)用提供了參考。