Pickering高內(nèi)相乳液制備及其穩(wěn)定性與消化特性研究

江連洲 孫遠(yuǎn)達(dá) 鐘明明 趙曉明 謝鳳英 齊寶坤

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院， 哈爾濱 150030； 2.黑龍江省綠色食品科學(xué)研究院， 哈爾濱 150000)

0 引言

加工食品中的大多數(shù)反式脂肪均來自部分氫化油(PHOs)，PHOs的有效替代方法是構(gòu)建Pickering高內(nèi)相乳液[1]。高內(nèi)相乳液也稱為高濃縮乳液，它是兩相系統(tǒng)，要求內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)超過74%。常規(guī)的高內(nèi)相乳液由小分子量表面活性劑及固體膠體顆粒來穩(wěn)定，與傳統(tǒng)的表面活性劑相比，Pickering高內(nèi)相乳液具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如，乳化劑的添加量更少，抗聚結(jié)且儲(chǔ)藏穩(wěn)定性更高，不易受環(huán)境問題影響。已有研究證明幾種食品級(jí)膠體顆粒適用于Pickering高內(nèi)相乳液的構(gòu)建，例如：乳清蛋白微凝膠[2]、纖維素納米晶體[3]、淀粉納米晶體[4]、二氧化硅[5]等，但由于潤(rùn)濕性能差和化學(xué)殘留物量大，其中一些不適合在食品工業(yè)中廣泛應(yīng)用。相反，基于蛋白質(zhì)的(納米)顆粒似乎更有望作為高內(nèi)相乳液的乳化劑。

7S和11S是大豆分離蛋白中最常見的兩種儲(chǔ)存蛋白，其亞基在天然狀態(tài)下均有高度的結(jié)構(gòu)完整性和強(qiáng)大的分子內(nèi)相互作用[6]，因此它們是制備Pickering高內(nèi)相乳液的理想原料。目前對(duì)7S和11S蛋白顆粒穩(wěn)定的高內(nèi)相乳液已有研究報(bào)道，如文獻(xiàn)[6]證明天然的7S是高內(nèi)相乳液的Pickering分子穩(wěn)定劑，其乳化效率和形成凝膠狀高內(nèi)相乳液的能力與卵清蛋白相當(dāng)；文獻(xiàn)[7]研究發(fā)現(xiàn)乙醇處理的7S可作為出色Pickering穩(wěn)定劑來改善乳液或高內(nèi)相乳液的乳化性能和界面穩(wěn)定性；文獻(xiàn)[8]研究發(fā)現(xiàn)大豆可溶性多糖的糖基化處理極大地改善了11S高內(nèi)相乳液的乳化性能、凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，證明了糖基化修飾蛋白對(duì)于形成高內(nèi)相乳液具有重要意義。但上述高內(nèi)相乳液已不能滿足功能食品對(duì)乳液腸道緩釋的要求。由于研究者均選擇在中性pH值下對(duì)兩種蛋白乳液進(jìn)行研究，乳液或乳液凝膠能夠滿足中性條件的穩(wěn)定性，但不能在胃環(huán)境(酸性)中保持穩(wěn)定的狀態(tài)。

因此，本文以7S和11S為研究對(duì)象，研究在酸性條件下7S和11S的功能特性以及結(jié)構(gòu)特性，并對(duì)7S和11S形成的高內(nèi)相乳液的微觀結(jié)構(gòu)、流變特性和消化特性進(jìn)行分析，以期為7S和11S形成的高內(nèi)相乳液更好地應(yīng)用于功能性食品載體領(lǐng)域打下基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆，華糧天下經(jīng)貿(mào)有限公司；大豆油(市售)；鹽酸、氫氧化鈉、正己烷、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀等，北京新光化工試劑廠；去離子水；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

LGR20-W型臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)，北京京立離心機(jī)有限公司；PHS-25型數(shù)顯臺(tái)式酸度計(jì)，上海雷磁公司；Mastersizer 2000型激光粒度儀，英國馬爾文儀器有限公司；F-4500型熒光分光光度計(jì)，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；MCR302型流變儀，奧地利安東帕公司。

1.3 方法

1.3.17S、11S蛋白提取

參照文獻(xiàn)[9]的方法稍作修改，將大豆磨粉，過60目篩后使用正己烷進(jìn)行脫脂。將10 g脫脂大豆粉分散到150 mL磷酸鹽緩沖液(pH值8.5)，在室溫(20℃)下攪拌1 h，9 000g離心30 min后，收集上清液，將固體NaHSO3添加到上清液中，并用1 mol/L HCl將pH值調(diào)節(jié)至6.4，在4℃下將溶液放置12 h，然后將靜置溶液在6 500g下離心20 min，沉淀物用純水洗滌3次，用1 mol/L NaOH將溶液pH值調(diào)節(jié)至7.0，所得溶液在純水上透析48 h，冷凍干燥獲得11S組分。將固體NaCl添加到提取完11S的上清液中至濃度為0.25 mol/L，用1 mol/L HCl將pH值調(diào)節(jié)至5.5，然后在室溫下攪拌0.5 h，9 000g離心30 min后除去沉淀物，上清液用純水稀釋2倍，用1 mol/L HCl將pH值調(diào)節(jié)至4.8，6 500g下離心30 min，將沉淀物用純水洗滌3次，用1 mol/L NaOH將pH值調(diào)節(jié)至7.0，隨后將所得溶液透析48 h，冷凍干燥獲得7S組分。

1.3.27S、11S蛋白顆粒制備

將冷凍干燥的7S和11S蛋白粉末溶解于磷酸鹽緩沖溶液中，使分散液中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%。通過滴加1 mol/L HCl將分散液的pH值調(diào)節(jié)至2.0。然后使用Ultra Turrax T10型高速分散機(jī)以10 000 r/min對(duì)7S和11S蛋白分散液均質(zhì)1 min，即形成在酸性條件下的蛋白顆粒溶液。

1.3.3粒徑和ζ-電位

參照文獻(xiàn)[10]的方法稍加修改，利用NANO ZS90型粒度與電位分析儀對(duì)所有樣品進(jìn)行粒徑和ζ-電位測(cè)定。為了研究pH值(1.5～4.0)對(duì)蛋白顆粒的粒徑和ζ-電位的影響，將樣品用不同pH值的磷酸鹽緩沖溶液(0.01 mol/L)稀釋1 000倍后測(cè)量粒徑和ζ-電位。

1.3.4表面疏水性

參照文獻(xiàn)[11]的方法稍作修改，在25℃下，采用ANS(8-苯胺-1-萘磺酸)作為熒光探針測(cè)定不同7S、11S蛋白樣品的表面疏水性指數(shù)H0。將蛋白質(zhì)樣品(質(zhì)量濃度0.01 g/mL)分別在0.01 mol/L磷酸鹽緩沖液(pH值1.5～3.0)中稀釋，最終使蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度為0.000 2～0.001 g/mL，將20 μL ANS儲(chǔ)備溶液(8 mmol/L)加入到4 mL稀釋蛋白質(zhì)溶液中。隨后在激發(fā)波長(zhǎng)390 nm、發(fā)射波長(zhǎng)497 nm、夾縫寬度5 nm條件下測(cè)定溶液熒光強(qiáng)度。熒光強(qiáng)度與樣品質(zhì)量濃度關(guān)系曲線的斜率定義為蛋白質(zhì)的H0。

1.3.5乳化性和乳化穩(wěn)定性

參照文獻(xiàn)[12]的方法，將新鮮配制的乳液分散在質(zhì)量濃度0.01 g/mL SDS(十二烷基硫酸鈉)中。充分混合后在500 nm處測(cè)定吸光度，以SDS做空白對(duì)照。乳化活性指數(shù)(EAI)和乳化穩(wěn)定性指數(shù)(ESI)分別表示為

(1)

(2)

式中EAI——乳化活性指數(shù)，m2/g

ESI——乳化穩(wěn)定性指數(shù)，min

N——稀釋倍數(shù)，取200

θ——油相體積分?jǐn)?shù)，取25%

L——比色杯厚度，取1 cm

C——乳化液形成前蛋白質(zhì)水溶液中蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度，取5 mg/mL

A0——0 min時(shí)的吸光度

A10——10 min時(shí)的吸光度

1.3.6傅里葉紅外光譜

將不同pH值的蛋白溶液凍干，凍干后的樣品置于干燥器中用P2O5充分干燥，取樣品1.5 mg，與200 mg溴化鉀研磨混勻后壓片進(jìn)行紅外光譜測(cè)定。在實(shí)驗(yàn)過程中，為了減少蒸汽的干擾，用干燥的N2持續(xù)注入測(cè)量室。測(cè)定時(shí)波數(shù)范圍為4 000～400 cm-1，掃描次數(shù)為64，分辨率4 cm-1，得到的紅外吸收曲線采用Peak fitting軟件進(jìn)行高斯曲線擬合處理，分析7S、11S蛋白在不同pH值下二級(jí)結(jié)構(gòu)含量的變化[13]。

1.3.7Pickering高內(nèi)相乳液制備

為了研究乳液形成時(shí)的內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)對(duì)乳液結(jié)構(gòu)的影響，在蛋白分散液中滴加體積分?jǐn)?shù)為20%、40%、60%、74%、78%、80%、82%、84%的大豆油，用Ultra Turrax T10型高速分散機(jī)于8 000 r/min均質(zhì)2 min，形成乳液，其中當(dāng)內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)大于74%時(shí)，形成Pickering高內(nèi)相乳液[14]。

1.3.8光學(xué)顯微鏡

將樣品置于顯微鏡載玻片上，輕輕將蓋玻片放置在玻片的頂部，并確保內(nèi)部沒有氣泡，用光學(xué)顯微鏡觀察Pickering高內(nèi)相乳液的微觀結(jié)構(gòu)，圖像以40倍放大拍攝[15]。

1.3.9冷凍掃描電鏡

使用冷凍掃描電鏡對(duì)Pickering高內(nèi)相乳液進(jìn)行觀察。將一滴樣品沉積在鋁制支架上，并用液氮進(jìn)行冷卻，然后將其轉(zhuǎn)移至-160℃真空制備室，并用刀片使樣品破裂，一旦破裂，將樣品轉(zhuǎn)移至低溫轉(zhuǎn)移單元，并在-100℃下升華15 min，將樣品表面涂上鉑，最后將涂覆的樣品轉(zhuǎn)移到-140℃的冷凍室內(nèi)觀察[15]。

1.3.10流變特性

參照文獻(xiàn)[16]的方法，使用旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)量乳液的流變特性。在25℃掃頻模式下，推板間隙為0.80 mm，恒定應(yīng)變?yōu)?.5%，掃描頻率為0.1～10 Hz的條件下測(cè)量Pickering高內(nèi)相乳液的彈性模量和黏性模量。

1.3.11模擬體外消化

參照文獻(xiàn)[17]的方法進(jìn)行模擬體外消化。將0.32 g胃蛋白酶和0.2 g NaCl均勻混合，并在裝有磷酸鹽緩沖液的容量瓶中將體積調(diào)節(jié)至100 mL，隨后，用1.0 mol/L HCl將pH值調(diào)節(jié)至1.2，以獲得模擬胃液(SGF)。將5 g乳液與30 mL SGF均勻混合，用0.1 mol/L NaOH和1.0 mol/L HCl將pH值調(diào)節(jié)至1.2后，將混合物在37℃的恒定溫度下以200 r/min的轉(zhuǎn)速攪拌60 min，隨后用0.1 mol/L NaOH將上述胃消化物的pH值調(diào)節(jié)至7.0，胃消化結(jié)束，測(cè)量粒徑與ζ-電位。將8 mL的48.5 mg/mL膽汁鹽、2 mL的750 mmol/L CaCl2溶液和10 mL的12 mg/mL胰脂肪酶逐漸添加到20 mL胃消化后的SGF中，并均勻混合至獲得模擬的腸液(SIF)，隨后，用0.1 mol/L NaOH將pH值維持在7.0，并記錄了NaOH的消耗量，最后通過在冰浴中浸泡10 min來終止反應(yīng)，并測(cè)量粒徑與ζ-電位。

1.3.12游離脂肪酸(FFAs)釋放率測(cè)定

參照文獻(xiàn)[18]的方法，在腸道消化2 h的過程中將0.1 mol/L NaOH滴定到消化容器中并將其控制在pH值 7.0，根據(jù)維持pH 值7.0所需的NaOH物質(zhì)的量計(jì)算樣品中FFAs釋放率，公式為

(3)

式中F——游離脂肪酸釋放率，%

CNaOH——用于滴定的標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液的濃度，mol/L

VNaOH——模擬腸消化時(shí)消耗的NaOH溶液體積，mL

Moil——油的平均相對(duì)分子質(zhì)量，g/mol

moil——油在腸液中的質(zhì)量，g

1.4 數(shù)據(jù)處理

本實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3次，結(jié)果表示為平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差。結(jié)果采用SPSS 22.0分析軟件和Origin 8.0軟件進(jìn)行處理，采用ANOVA對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 7S、11S蛋白粒徑分析

粒徑是鑒定蛋白顆粒大小和液體穩(wěn)定性的主要指標(biāo)，通常隨著粒徑減小，蛋白顆粒液體穩(wěn)定性增加。表1為pH值對(duì)7S和11S粒徑、ζ-電位的影響，pH值為3.5～4.0時(shí)，7S、11S蛋白溶液粒徑突然變大，為2 000～5 000 nm，可能是因?yàn)樵趐H值為3.5和4.0時(shí)，更接近兩種蛋白等電點(diǎn)，蛋白易發(fā)生聚集，從而形成了肉眼可見的不穩(wěn)定的蛋白懸浮液，因此不能通過NANO ZS90型粒度與電位分析儀準(zhǔn)確測(cè)量該pH值條件下蛋白顆粒的平均粒徑。pH值為1.5、2.5、3.0時(shí)，兩種蛋白的粒徑均在300～500 nm之間，在pH值為2.0時(shí)，7S與11S的粒徑相對(duì)較大。該粒徑范圍與文獻(xiàn)[2，19]研究結(jié)果相似。

表1 7S、11S蛋白粒徑和ζ-電位結(jié)果Tab.1 7S and 11S particle size and potential

2.2 ζ-電位以及表面疏水性分析

蛋白質(zhì)的溶解度主要取決于其表面特性，如表面電荷和疏水性。從表1可以看出，7S和11S蛋白在酸性條件下，ζ-電位為6～19 mV，低于蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)，蛋白質(zhì)帶正電。已有研究指出，高電荷顆粒無法穩(wěn)定乳液，因?yàn)閹щ婎w粒在油水界面處會(huì)出現(xiàn)“圖像電荷”，并在靠近界面時(shí)會(huì)遇到排斥能壘[20]。因此，顆粒電荷在高內(nèi)相乳液的形成和物理性能中起著重要作用，高電荷顆粒很難吸附在油水界面，導(dǎo)致油水界面的稀疏覆蓋，不利于穩(wěn)定乳化體系的形成，而酸性條件下的蛋白顆粒電荷較低，更加有利于乳液的形成。在強(qiáng)酸條件下7S和11S蛋白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(jìn)7S和11S蛋白顆粒作為Pickering高內(nèi)相乳液的穩(wěn)定劑。此外，從圖1(不同大寫字母表示7S蛋白之間的差異顯著(P<0.05)，不同小寫字母表示11S蛋白之間的差異顯著(P<0.05)，下同)可以看出，pH值2.0～3.5時(shí)隨著pH值的降低，其疏水性逐漸增大，在pH值為2.0時(shí)，11S、7S疏水性都最大，這可能因?yàn)樵谒嵝詶l件下，隨著pH值的降低，產(chǎn)生大量電荷，使球蛋白自身結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，埋藏在蛋白分子內(nèi)的疏水基團(tuán)暴露出來，分散在蛋白顆粒表面，或疏水基團(tuán)被所應(yīng)用的熒光探針掩蓋[11]。

2.3 乳化活性和乳化穩(wěn)定性

EAI表征顆粒形成油水界面的能力，即它在水相中的溶解能力以及強(qiáng)烈吸附在油-水界面形成乳化層的能力，ESI表征乳狀液形成小液滴的穩(wěn)定能力[21]。如圖2所示，在pH值為2.0時(shí)，7S、11S的乳化活性和乳化穩(wěn)定性都最高。如圖2a所示，隨著pH值的增加，當(dāng)pH值達(dá)到4.0時(shí)，7S的乳化活性遠(yuǎn)高于11S，蛋白質(zhì)在酸性條件時(shí)，不會(huì)對(duì)蛋白的性質(zhì)發(fā)生改變，pH值小于4.0時(shí)，11S的乳化活性始終高于7S的乳化活性，這可能是因?yàn)閺?qiáng)酸改變了蛋白的電荷，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，溶解度增大，這與疏水性結(jié)果相一致。從圖2b中可以看出，在酸性條件pH值 3.5和pH值 4.0時(shí)，兩種蛋白的乳化穩(wěn)定性都是最低的，只有在強(qiáng)酸條件時(shí)，乳化穩(wěn)定性會(huì)增大，7S和11S的差異也較大，11S的乳化穩(wěn)定性也高于7S。因此，pH值2.0是7S、11S制備高內(nèi)相乳液的最佳條件。

2.4 傅里葉紅外光譜

紅外光譜是有機(jī)結(jié)構(gòu)定性分析的重要方法之一。一個(gè)典型的特征是羥基數(shù)量的變化，在紅外光譜上，在3 700～3 200 cm-1的波數(shù)處有一個(gè)寬的拉伸振動(dòng)峰，在1 260～1 000 cm-1的波數(shù)處發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)[22]。如圖3所示，7S和11S表示未處理的蛋白，7S-2和11S-2表示在pH值2.0時(shí)的7S和11S蛋白。當(dāng)7S處于強(qiáng)酸性環(huán)境時(shí)，在3 700～3 200 cm-1處都有較寬的吸收峰，表明強(qiáng)酸會(huì)導(dǎo)致蛋白的羥基數(shù)目增加，引起振動(dòng)吸收。而11S在酸性條件下，在3 700～3 200 cm-1處吸收峰變窄。但是11S在1 260～1 000 cm-1處的吸收峰顯著增強(qiáng)，表明C—N數(shù)量增加。FTIR可以反映肽鏈結(jié)構(gòu)的變化，從而影響蛋白質(zhì)分子的構(gòu)象穩(wěn)定性。

從表2可知，β-折疊是7S和11S二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要組成部分，7S在強(qiáng)酸性條件下，α-螺旋和β-折疊的含量減少，β-轉(zhuǎn)角的含量增加，這可能是由于強(qiáng)酸性環(huán)境引起的空化作用促使7S蛋白的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，使分子相互撞擊，蛋白質(zhì)的立體二級(jí)結(jié)構(gòu)向不定型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，分子柔性增加，更有利于在界面吸附[10]。α-螺旋的減少總是表現(xiàn)出蛋白質(zhì)聚集的跡象，而11S在強(qiáng)酸性條件下，與7S相反，α-螺旋含量增加。由于蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)取決于分子不同部分之間的相互作用，以上結(jié)果可能表明在強(qiáng)酸性條件下會(huì)破壞這些相互作用，從而導(dǎo)致二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化[23]。

表2 7S、11S蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)相對(duì)含量Tab.2 Relative content of secondary structure of 7S and 11S %

2.5 Pickering高內(nèi)相乳液外觀觀察分析

當(dāng)pH值2.0、蛋白質(zhì)量濃度0.015 g/mL時(shí)，不同油相體積分?jǐn)?shù)形成的乳液及乳液凝膠的外觀圖與微觀結(jié)構(gòu)如圖4、5所示，可以看出在pH值2.0時(shí)，7S與11S均可以形成高內(nèi)相乳液。當(dāng)內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)為20%～70%時(shí)，兩種蛋白乳液出現(xiàn)了顯著的分層現(xiàn)象，并且隨著油相體積分?jǐn)?shù)的增加，上層乳白色絮狀層增厚，內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)為74%時(shí)，其表面呈奶油狀，細(xì)膩均一，較為黏稠，容易粘附在樣品瓶?jī)?nèi)壁和底部，這與高內(nèi)相乳液的定義是完全一致的，表明7S與11S形成了高內(nèi)相乳液。從微觀結(jié)構(gòu)可以看到當(dāng)油相體積分?jǐn)?shù)小于74%時(shí)，液滴隨機(jī)分散分布，隨著油相體積分?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，形成了致密的凝膠網(wǎng)絡(luò)。尤其在油相體積分?jǐn)?shù)為80%時(shí)，與其它體積分?jǐn)?shù)相比，液滴排列最整齊，變得更加均勻，表明此時(shí)高內(nèi)相乳液乳化性能最佳。

2.6 Pickering高內(nèi)相乳液冷凍電鏡觀察分析

為進(jìn)一步探究微觀結(jié)構(gòu)改變，用冷凍掃描電鏡對(duì)7S和11S顆粒穩(wěn)定的Pickering高內(nèi)相乳液進(jìn)行表征(圖6)。所有油滴都被包裹在由7S和11S顆粒構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)中，蛋白顆粒大小均一，油滴間分布緊密，這與光學(xué)顯微鏡是完全一致的。此外，在油滴之間由單層蛋白顆粒穩(wěn)定，蛋白顆?？梢詷蚪右旱?，形成橋接絮凝狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使乳液體系更加穩(wěn)定，而橋接絮凝是Pickering乳液獨(dú)有的性質(zhì)[24]。此外，可以觀察到圖像中7S形成的高內(nèi)相乳液蛋白顆粒間有明顯的裂痕，而11S則更加光滑圓潤(rùn)，這表明11S作為制備Pickering高內(nèi)相乳液的原料要優(yōu)于7S，與上述研究結(jié)果一致。

2.7 Pickering高內(nèi)相乳液流變性質(zhì)

圖7顯示了蛋白質(zhì)量濃度為0.015 g/mL、內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)為80%時(shí)，Pickering高內(nèi)相乳液的流變分析圖。所有測(cè)試的樣品均表現(xiàn)出以彈性為主的粘彈性，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，并且儲(chǔ)能模量G′的幅度明顯大于損耗模量G″，表明形成了凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[25]。而且經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)11S在酸性條件下，無論是G′還是G″，都高于7S，這表明11S形成了更好的凝膠狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其凝膠強(qiáng)度遠(yuǎn)高于7S。

2.8 Pickering高內(nèi)相乳液的消化特性

乳滴的粒徑變化越小，在胃、腸道中消化越穩(wěn)定。如表3所示，7S和11S形成的乳液，在胃中消化時(shí)變化范圍相對(duì)較小，尤其是11S，在胃道時(shí)，僅從593.80 nm減小到402.10 nm，因此可以說明11S形成的乳液在模擬胃液(SGF)消化中具有更好的穩(wěn)定性。這可能是因?yàn)樵谒嵝詶l件下形成的高內(nèi)相乳液，與SGF中的pH值相近，可以更加有利于乳液的穩(wěn)定。在SGF消化后，制備乳液的ζ-電位絕對(duì)值較低，這是由于模擬胃環(huán)境的高酸性和離子強(qiáng)度所致，而在腸液(SIF)中消化后導(dǎo)致大量的負(fù)電荷聚集，ζ-電位絕對(duì)值明顯增加，可能是以下原因?qū)е?在中性環(huán)境中蛋白質(zhì)表面帶負(fù)電荷；腸液中的陰離子膽汁鹽形成脂質(zhì)消化產(chǎn)生的膠束引起電荷聚集。因此，囊泡和油滴的表面具有增加的凈負(fù)電荷[26]。

表3 7S和11S形成的高內(nèi)相乳液消化特性分析Tab.3 Analysis of digestion characteristics of high internal phase emulsion formed by 7S and 11S

為了探究在酸性條件下7S和11S顆粒形成的高內(nèi)相乳液在消化中起到的緩釋作用，在胃消化后，對(duì)散裝大豆油、7S以及11S形成的高內(nèi)相乳液進(jìn)行了模擬腸液消化。結(jié)果表明，3種樣品的脂質(zhì)在消化前20 min都可以更快地水解。更具體地說，與Pickering高內(nèi)相乳液相比，散裝大豆油在整個(gè)腸內(nèi)消化過程中觀察到的油脂釋放率(FFAs)很高。如圖8所示，7S和11S形成的高內(nèi)相乳液的FFAs釋放曲線相似，遠(yuǎn)低于散裝大豆油，并且11S形成的高內(nèi)相乳液釋放的脂質(zhì)略高于7S形成的高內(nèi)相乳液，但在100 min之后，7S形成的高內(nèi)相乳液的FFAs迅速增多。這可能是因?yàn)?1S液滴粒徑在腸液消化2 h內(nèi)小于7S形成的液滴，小顆粒具有較大的總比表面積，這有利于油相與吸附的脂肪酶之間的相互作用，導(dǎo)致較高的FFAs釋放率[16]。胃腸道消化開始時(shí)，乳液體系就會(huì)遭到破壞，被分解成細(xì)小的顆粒[27]。高內(nèi)相乳液穩(wěn)定的固體狀凝膠網(wǎng)絡(luò)賦予其高粘度性能，如流變學(xué)分析所示，7S和11S均形成了凝膠狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有較高的剛性和良好的阻隔性能，抵抗了消化酶的水解和作用，從而減慢了脂質(zhì)的消化。已有研究報(bào)道，乳清蛋白、麥醇溶蛋白、卵清蛋白顆粒穩(wěn)定的高內(nèi)相乳液都具有較低的消化率[19,28-29]。高內(nèi)相乳液的脂質(zhì)消化速度較慢，這一特性在生產(chǎn)低脂食品時(shí)具有重要意義。

3 結(jié)束語

酸性條件可以修飾7S和11S 的基本性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特性，形成穩(wěn)定Pickering高內(nèi)相乳液的蛋白顆粒。并且經(jīng)過篩選結(jié)果表明，在pH值2.0、內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)為80%時(shí)，7S、11S形成高內(nèi)相乳液最穩(wěn)定。此外，乳化性、微觀結(jié)構(gòu)和流變學(xué)特性結(jié)果表明在酸性條件下，11S形成Pickering高內(nèi)相乳液穩(wěn)定性優(yōu)于7S。模擬體外消化實(shí)驗(yàn)表明，在酸性條件形成的7S和11S高內(nèi)相乳液，更能適應(yīng)胃液pH值，在胃環(huán)境中具有良好的穩(wěn)定性，不易發(fā)生破裂漏油的現(xiàn)象，可以達(dá)到腸部定點(diǎn)釋放的效果，具有一定的控釋作用，在功能性食品行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景。