單硬脂酸甘油酯對(duì)酪蛋白再制稀奶油乳化穩(wěn)定性的影響

李 揚(yáng)，李 妍，李 棟，張列兵*，盧 儉，杜學(xué)賢，吳迎樂

（1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，北京 100083；2.北京工商大學(xué)食品與健康學(xué)院，北京 100048；3.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083；4.寧夏塞尚乳業(yè)有限公司，寧夏 銀川 750200）

再制稀奶油（recombined dairy creams，RDCs）是將乳脂、蛋白及乳化劑等配料按一定比例復(fù)配后制備的水包油乳液，與天然稀奶油相比，RDCs的品質(zhì)尤其是乳化穩(wěn)定性較差，因而RDCs穩(wěn)定性是乳品工業(yè)研究的熱點(diǎn)之一。課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，僅使用酪蛋白不足以穩(wěn)定稀奶油，因此選擇小分子乳化劑與酪蛋白共同制備稀奶油以調(diào)整其穩(wěn)定性。

單甘酯有明確的親水頭部和疏水尾部，可作為乳化劑用于稀奶油、蛋黃醬等食品乳液的制備，根據(jù)脂肪酸鏈長和飽和度可分為單硬脂酸甘油酯（glycerin monostearate，GMS）、單油酸甘油酯和單月桂酸甘油酯等。單甘酯在界面的吸附有一定的可逆性，其穩(wěn)定乳液的主要機(jī)制為馬蘭戈尼效應(yīng)，即其所形成的油水界面膜具有一定的自動(dòng)修復(fù)功能。當(dāng)脂肪球發(fā)生形變時(shí)，小分子乳化劑可快速遷移至新出現(xiàn)的油水界面，且在移動(dòng)過程中會(huì)拖動(dòng)連續(xù)相，恢復(fù)脂肪球間滲透壓的平衡，避免脂肪球聚結(jié)，增加乳液的穩(wěn)定性。鄺婉湄等報(bào)道單甘酯在0.2%～1.0%時(shí)，乳液的穩(wěn)定性隨單甘酯含量的增加呈先增加后下降的趨勢；而樓盛明則報(bào)道單甘酯濃度對(duì)乳液穩(wěn)定性的影響較小，乳液體系組成的差異可能導(dǎo)致不同研究結(jié)果的不一致。蛋白分子也可作為乳化劑用于制備食品乳液。當(dāng)乳液體系中同時(shí)存在單甘酯和蛋白時(shí)，二者可共同吸附在油水界面，從而對(duì)乳液的乳化穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。Cheng Jinju等發(fā)現(xiàn)單油酸甘油酯不會(huì)降低界面蛋白濃度，但可降低乳液的聚集程度。Mao等發(fā)現(xiàn)GMS與乳清蛋白的競爭作用使乳液乳化穩(wěn)定性下降。上述研究主要報(bào)道了單甘酯的乳化作用或單甘酯與蛋白的共同作用對(duì)乳液穩(wěn)定性的影響，對(duì)作用機(jī)制的研究較少。因此，本研究選擇稀奶油生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的一類單甘酯——GMS作為乳化劑，與酪蛋白共同制備稀奶油。對(duì)于RDCs體系，單甘酯添加量為0.4%（/）及以上時(shí)，即可較好發(fā)揮乳化作用。本研究旨在從界面特性（界面張力、界面流變、界面蛋白濃度）和乳液分散性質(zhì)（粒徑、微觀結(jié)構(gòu)）兩大方面探究GMS對(duì)膠束酪蛋白（micellar casein，MCN）、酪蛋白酸鈣（CaC）、酪蛋白酸鈉（NaC）RDCs乳化穩(wěn)定性的影響及其機(jī)制。以期為RDCs的工業(yè)化生產(chǎn)提供更多的技術(shù)借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

GMS 廣州美晨公司；MCN粉 美國Leprino公司；CaC粉、NaC粉 丹麥Arla公司；無水黃油 新西蘭恒天然公司；分子篩吸附劑（Florisil型） 美國Sigma-Aldrich公司；去離子水 北京科豐正業(yè)商貿(mào)中心。

1.2 儀器與設(shè)備

APV-1000均質(zhì)機(jī) 丹麥APV公司；DSA100接觸角測量儀（配有DS4270振蕩發(fā)生器） 德國Kruss公司；K9860凱氏定氮儀 中國海能儀器公司；LS 230激光粒度分析儀 美國Beckman公司；TCS SP2共聚焦激光掃描顯微鏡 德國萊卡公司；LUMiFuge穩(wěn)定性分析儀 德國LUM公司。

1.3 方法

1.3.1 RDCs的制備

將無水黃油加熱至70 ℃以上，稱取4 g GMS溶于無水黃油，熔化徹底后作為油相。分別稱取酪蛋白（MCN、CaC、NaC）5、10、15、20、25 g，用約600 g、70 ℃的去離子水溶解，在65～70 ℃左右水浴中攪拌90～120 min后備用。將油相與酪蛋白溶液混合，攪拌均勻后定容至1 000 g。進(jìn)行1 次均質(zhì)后冰水浴降至室溫，置于4 ℃冷藏待測。RDCs中脂肪的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35.5%，酪蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%～2.5%，GMS質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%，不添加GMS的RDCs為對(duì)照組。

1.3.2 RDCs界面特性的研究

1.3.2.1 無水黃油純化

無水黃油中含有一定量的表面活性成分，使用前必須經(jīng)過純化處理。在熔化的無水黃油中加入10%（/）分子篩吸附劑，60 ℃攪拌2 h，10 000 r/min離心25 min，取上清液。在測定溫度42 ℃測定油水界面張力，重復(fù)上述操作直至油水界面張力在30 min內(nèi)變化值小于0.5 mN/m。純化后的無水黃油的密度為0.904 13 g/cm，油與去離子水的界面張力為（30.50f0.50）mN/m。

1.3.2.2 界面張力測定

用DSA100接觸角測量儀測定油水界面張力隨時(shí)間的變化。取適量油相于2 cmh2 cm透明玻璃槽內(nèi)，油相溫度為42 ℃。分別取約1 mL酪蛋白溶液于注射器中，將不銹鋼針（直徑1 mm）插入油相，靜置20 min，使酪蛋白溶液與油相溫度達(dá)到平衡（體系中酪蛋白的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%）。當(dāng)注射器針尖上形成15 μL的液滴，立即開始連續(xù)采集液滴外形圖像，檢測界面張力隨吸附時(shí)間的變化，最大拍攝速率為50 次/s。利用Advance 1.8.0.3軟件根據(jù)Young-Laplace公式計(jì)算界面張力：

式（1）中：?為液滴界面的壓力差；為液滴寬度；為液滴長度。

1.3.2.3 界面流變測定

用DSA100接觸角測量儀測定界面流變。酪蛋白溶液的液滴形成后（體系中酪蛋白的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%），通過振蕩發(fā)生器使之發(fā)生正弦振蕩，同時(shí)采集液滴外形圖像，由Advance 1.8.0.3軟件對(duì)圖像進(jìn)行分析。根據(jù)液滴的3 個(gè)特征參數(shù)（表面積、體積及界面張力）的變化，計(jì)算所形成的界面膜的擴(kuò)張模量（）、彈性模量（’）及黏性模量（’’）。通過預(yù)實(shí)驗(yàn)確定正弦振幅為5%，振蕩頻率為0.1 Hz，此振蕩參數(shù)位于線性黏彈區(qū)。每次測量進(jìn)行8 個(gè)正弦周期。繪制和表面壓（）曲線，曲線斜率可表征界面分子間的交互作用，其中可根據(jù)下式計(jì)算：

式（2）中：為無水油與純水間的界面張力（實(shí)驗(yàn)條件下為（30.50f0.50）mN/m）；γ為時(shí)間時(shí)蛋白溶液與無水乳脂間的界面張力。

1.3.2.4 界面蛋白濃度測定

參考Long Zhao等的方法并略作調(diào)整后測定界面蛋白濃度。稱取10 g稀奶油樣品于50 mL離心管中，4 ℃、10 000 r/min離心60 min，分別取奶油層、下層清液及沉淀。用凱氏定氮法分別測定稀奶油的總蛋白質(zhì)量（）、下層清液及沉淀的蛋白質(zhì)量（），用LS 230激光粒度儀測定脂肪球的比表面積（specific surface area，SSA），界面蛋白濃度計(jì)算如下：

式（3）中：為離心后奶油層的質(zhì)量。

1.3.3 RDCs乳液特性的研究

1.3.3.1 脂肪球粒徑測定

利用LS 230激光粒度儀的Mie模式測定RDCs中脂肪球的粒徑分布以及大?。ㄓ帽砻娣e平均粒徑表示）。將樣品用去離子水稀釋10 倍后緩緩滴入樣品池，使遮光度處于10%。折射率和吸收率分別設(shè)定為1.460與0.001，分散相折射率設(shè)定為1.333。

1.3.3.2 脂肪球微觀結(jié)構(gòu)的觀察

取1.0 mL RDCs樣品于離心管中，用去離子水稀釋10 倍后，依次加入20 μL、0.2 mg/mL尼羅紅溶液和20 μL、0.2 mg/mL異硫氰酸熒光素溶液，輕輕搖勻后制片觀察（避光操作）。使用配有20×目鏡、63×油鏡的共聚焦激光掃描顯微鏡觀察樣品的微觀結(jié)構(gòu)，激發(fā)光源為氬燈，激發(fā)波長為488 nm，尼羅紅和異硫氰酸熒光素的接收波長分別為595～648 nm和500～536 nm。

1.3.3.3 乳化穩(wěn)定性測定

參考李揚(yáng)等的方法并略作調(diào)整，用LUMiFuge穩(wěn)定性分析儀測定樣品的相分離時(shí)間。測試溫度為25 ℃，離心轉(zhuǎn)速為4 000 r/min，光因子為1.0，每30 s取值1 次，共測定7 200 s。透光率積分達(dá)到20%為相分離標(biāo)準(zhǔn)，記錄相分離時(shí)間。相分離時(shí)間越長，乳析速率越低，乳化穩(wěn)定性越好。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

界面張力及界面流變實(shí)驗(yàn)進(jìn)行2 次重復(fù)，每次重復(fù)進(jìn)行2 次平行測定；其余實(shí)驗(yàn)進(jìn)行3 次重復(fù)。利用SPSS 20.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，用Duncan法進(jìn)行差異顯著性分析。＜0.05，差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 GMS對(duì)3 種酪蛋白R(shí)DCs界面特性的影響

2.1.1 GMS對(duì)3 種酪蛋白界面張力的影響

預(yù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)酪蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.05%時(shí)，界面張力隨蛋白濃度的變化較小，Zhao Qiangzhong等報(bào)道過類似結(jié)果。因此，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%的酪蛋白研究界面張力。如圖1所示，3 種酪蛋白溶液的油水界面張力在0.5 s內(nèi)從30.5 mN/m迅速下降至15.0 mN/m以下，此后變化較為緩慢，吸附5 400 s后3 種酪蛋白溶液的油水界面張力無顯著差異（＞0.05），均在13.1 mN/m左右。體系中僅含GMS時(shí)，界面張力在0.5 s下降至22.4 mN/m，此后界面張力在0.5～2 400 s下降較為迅速，在2 400～5 400 s下降較為緩慢，在5 400 s GMS在油水界面的吸附達(dá)到近似平衡，界面張力約為15.9 mN/m。3 種GMS-酪蛋白復(fù)合體系（GMS-MCN、GMS-CaC、GMS-NaC）界面張力在0.5 s內(nèi)從30.5 mN/m迅速下降至13.5 mN/m以下，此后界面張力下降較為緩慢，在5 400 s界面張力在12.0 mN/m左右?？梢钥闯觯珿MS-酪蛋白復(fù)合體系吸附近似平衡時(shí)界面張力低于僅含GMS或僅含酪蛋白的體系，且界面張力曲線與僅含酪蛋白體系的更為接近，說明油水界面仍以酪蛋白吸附為主。Seta等報(bào)道過類似結(jié)果，單二乙酰酒石酸甘油酯和蛋白濃度比小于0.3時(shí)，乳化劑和蛋白復(fù)合體系界面張力的變化趨勢與僅含蛋白的體系相似。

圖1 酪蛋白油水界面的吸附速率Fig.1 Adsorption rate of casein oil/water interface

2.1.2 GMS對(duì)3 種酪蛋白界面流變的影響

如圖2所示，體系中僅含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%的酪蛋白時(shí)，MCN油水界面膜的’隨吸附時(shí)間的延長先減小后增加，CaC及NaC形油水界面膜的’隨吸附時(shí)間的延長不同程度地增加，’’隨吸附時(shí)間的增加無明顯變化。吸附時(shí)間為7 000 s時(shí)，3 種酪蛋白形成的油水界面膜的’高于’’，分別為（9.3f3.3）、（4.0f0.8）mN/m和（4.5f0.2）mN/m，界面膜以彈性為主；MCN界面膜的彈性高于其他兩種酪蛋白，三者界面膜的”間無明顯差異。當(dāng)體系中僅含GMS，油水界面膜的’隨吸附時(shí)間的延長而顯著增加，”隨吸附時(shí)間的延長無明顯變化，’顯著高于”（＜0.05），表明GMS形成的界面膜也以彈性為主。有研究表明，乳化劑的分子質(zhì)量較小，在油水界面的排列更為緊密，所形成的界面膜具有一定的流動(dòng)性，但彈性較低，這與本研究的結(jié)果不完全相同。可能是因?yàn)樵?2 ℃條件下，GMS開始結(jié)晶，部分界面結(jié)晶的存在增加了界面膜的彈性。由圖2可知，GMS和3 種酪蛋白形成的界面膜的黏彈性有明顯不同。GMSMCN界面膜的’隨著吸附時(shí)間的延長而顯著增加，而”卻無明顯變化，界面膜以彈性為主；吸附近似平衡時(shí)（7 200 s），GMS-MCN界面膜與僅含MCN的界面膜相比彈性較低。GMS-CaC或GMS-NaC所形成的油水界面膜的’顯著低于GMS界面膜的’，與僅含酪CaC或NaC所形成的油水界面膜性質(zhì)較為接近，此時(shí)界面上以酪蛋白分子吸附為主。

圖2 酪蛋白油水界面膜G’（A）、G”（B）隨吸附時(shí)間的變化Fig.2 Variation in casein oil/water interfacial G’ (A) and G” (B) with adsorption time

根據(jù)結(jié)果繪制界面擴(kuò)張模量和表面壓曲線（-），曲線斜率越小，界面分子間的交互作用越弱。由圖3可知，3 種酪蛋白的-曲線斜率均大于1，MCN、CaC和NaC的斜率分別為4.32、1.69和3.45，說明此時(shí)界面蛋白分子間存在較強(qiáng)的交互作用。GMS-MCN的-曲線斜率為3.20，低于MCN體系的斜率。CaC或NaC與GMS共同形成的油水界面膜-曲線斜率均小于1，分別為0.67和0.76，說明此時(shí)界面上蛋白分子間的交互作用較弱，可能是因?yàn)镚MS嵌入界面蛋白網(wǎng)絡(luò)間隙破壞了酪蛋白界面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

圖3 酪蛋白油水界面膜G與π的關(guān)系Fig.3 Relationship between G and π of casein oil/water interface

2.1.3 GMS對(duì)3 種酪蛋白界面蛋白濃度的影響

本實(shí)驗(yàn)條件下，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%和1.0% MCN無法形成穩(wěn)定的稀奶油乳液，無法測定其界面蛋白濃度，因此不再做后續(xù)研究。如圖4所示，MCN質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%～2.5%，RDCs界面蛋白濃度由（15.20f1.87）mg/m顯著增加至（30.99f0.78）mg/m（＜0.05）。CaCRDCs和NaC-RDCs體系中，界面蛋白濃度也隨著酪蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈現(xiàn)一定的增加趨勢，CaC-RDCs的界面蛋白濃度先由1.99 mg/m增加11.09 mg/m再下降至10.84 mg/m；NaC-RDCs界面蛋白濃度由（0.98f0.34） mg/m增加至（3.81f0.46）mg/m。蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，油水界面上蛋白分子的去折疊受到限制，每分子蛋白所覆蓋的油水界面面積降低，因而需要吸附更多的蛋白以充分覆蓋油水界面。另一方面，蛋白分子可通過疏水作用與界面蛋白結(jié)合形成多層界面膜，因而界面蛋白濃度也會(huì)有所增加。

由圖4可知，蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%～2.5%，GMSMCN-RDCs、GMS-CaC-RDCs和GMS-NaC-RDCs界面蛋白濃度分別為4.7～12.1、2.0～7.4 mg/m和1.0～5.5 mg/m。可以發(fā)現(xiàn)，GMS對(duì)3 種酪蛋白R(shí)DCs界面蛋白濃度的影響有所不同。GMS可明顯降低MCN-RDCs體系的界面蛋白濃度；其對(duì)CaC-RDCs和NaC-RDCs界面蛋白濃度的影響與蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)，CaC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)，界面蛋白濃度無明顯變化，CaC質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.5%時(shí)，界面蛋白濃度有不同程度地下降。加入GMS后，質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%和2.5%的NaC-RDCs界面蛋白濃度升高，分別由3.59 mg/m升至4.31 mg/m，由3.81 mg/m升至5.46 mg/m；其他質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaC-RDCs界面蛋白濃度無明顯變化。

圖4 不同酪蛋白R(shí)DCs的界面蛋白濃度Fig.4 Interfacial protein concentrations of different casein RDCs

2.1.4 GMS對(duì)3 種酪蛋白R(shí)DCs界面特性的影響機(jī)制

Maldonado-Valderrama等表明，離子型乳化劑因?yàn)閹в幸欢ǖ碾姾?，可與蛋白分子通過靜電結(jié)合形成可溶性的復(fù)合物（溶解機(jī)制）吸附在油水界面，從而改變界面特性。GMS為一種非離子型乳化劑，無法通過靜電作用直接與蛋白結(jié)合，更傾向與蛋白共同吸附在界面上，逐漸取代蛋白（取代機(jī)制）。GMS對(duì)3 種酪蛋白的取代作用不同。MCN-RDCs中，GMS吸附在界面蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上，并逐漸嵌入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)內(nèi)部，降低界面蛋白分子間的交互作用，迫使部分蛋白離開，界面蛋白吸附量隨之下降，界面特性改變；同時(shí)被取代的蛋白進(jìn)入連續(xù)相后，繼續(xù)乳化其他游離脂肪，這可能會(huì)導(dǎo)致脂肪球的分散特性相應(yīng)發(fā)生變化。CaC-RDCs和NaC-RDCs體系中，酪蛋白分子質(zhì)量及粒徑較小，在油水界面形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為致密，GMS對(duì)CaC-RDCs和NaC-RDCs界面特性的影響較MCN-RDCs小。CaC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)，GMS雖也嵌入了界面蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低界面蛋白分子間的交互作用，但未使界面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)崩塌，因而蛋白并未真正離開界面。CaC質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，蛋白分子可吸附在界面蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上，在部分區(qū)域形成多層的油水界面膜，GMS可能通過導(dǎo)致多層界面膜結(jié)構(gòu)破壞，促使蛋白離開界面，界面蛋白吸附量略有下降，界面特性也略有改變。NaC-RDCs體系中，NaC質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2.0%時(shí)，GMS也并未促進(jìn)蛋白離開界面，而質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%和2.5%時(shí)，界面蛋白濃度增加，可能是因?yàn)镚MS促進(jìn)了體系乳化，促使更多的NaC分子吸附在油水界面上，這點(diǎn)仍需進(jìn)一步的研究證實(shí)。

2.2 GMS對(duì)3 種酪蛋白R(shí)DCs乳液特性的影響

2.2.1 GMS對(duì)3 種酪蛋白R(shí)DCs粒徑分布的影響

如圖5A所示，MCN質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%～2.0%，MCNRDCs中可見兩個(gè)分離的粒徑分布峰，分別為0.4～1.5、1.6～19.0 μm。質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加至2.5%時(shí)，脂肪球粒徑分布范圍無明顯變化，主要粒徑分布峰的峰寬變小，表明體系中脂肪球粒徑均勻性略有增加。在CaC-RDCs體系中，CaC質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.5%時(shí)，脂肪球的粒徑呈單峰分布，為0.4～13.0 μm。在NaC-RDCs體系中，NaC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%～1.5%時(shí)，脂肪球呈單峰分布，為0.4～10.0 μm內(nèi)；質(zhì)量分?jǐn)?shù)再增加，粒徑峰的分布范圍無明顯變化，但峰寬增加，且在5.0 μm左右有小肩峰出現(xiàn)，可能是排斥絮凝導(dǎo)致的脂肪球聚集。

圖5 酪蛋白R(shí)DCs（A）及GMS-酪蛋白R(shí)DCs（B）粒徑分布Fig.5 Particle size distribution of lipid droplets in casein RDCs

由圖5B可知，MCN質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)，GMSMCN-RDCs的粒徑分布范圍較大，主粒徑峰的分布范圍為6.1～17.2 μm；質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加至1.0%，粒徑分布峰為1.6～13.0 μm；質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.5%～2.5%時(shí)，粒徑分布峰為0.4～8.2 μm。CaC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%，GMS-CaC-RDCs主要粒徑峰的分布為1.5～10.0 μm；CaC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%～2.5%，粒徑分布峰為0.4～7.5 μm。NaC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%～2.5%，GMS-NaC-RDCs粒徑分布為0.4～6.7 μm。與未添加GMS的RDCs粒徑分布相比，GMS可促進(jìn)MCN為蛋白原料的稀奶油中脂肪球的粒徑分布向小粒徑方向移動(dòng)，這是因?yàn)镚MS和酪蛋白復(fù)合體系可降低油水界面張力，因而脂肪球粒徑有所下降。類似的，CaC和NaC為蛋白原料時(shí)，GMS也促進(jìn)了脂肪球粒徑分布向小粒徑方向移動(dòng)，但移動(dòng)幅度較MCN-RDCs的小?？赡苁且?yàn)镃aC和NaC中酪蛋白以非膠束狀態(tài)存在，乳化活性較好，僅CaC和NaC即可較好覆蓋油水界面，因而GMS的添加對(duì)體系脂肪球分布的影響較小。

2.2.2 GMS對(duì)3 種酪蛋白R(shí)DCs微觀結(jié)構(gòu)的影響

用共聚焦激光掃描顯微鏡觀察RDCs中脂肪球的微觀結(jié)構(gòu)，結(jié)果如圖6所示，其中紅色代表脂肪球。MCNRDCs體系中，MCN質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%，稀奶油體系中存在較多的脂肪球聚集體；質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加至2.5%時(shí)，微觀圖像與1.5% MCN-RDCs相似，也可見較多的脂肪球聚集體。添加GMS后，0.5% GMS-MCN-RDCs體系中可見脂肪球聚集體，質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，體系中無明顯的脂肪球聚集體。CaC-RDCs體系中，CaC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)，稀奶油體系中也可見脂肪球聚集體，質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，體系中無明顯的脂肪球聚集體。添加GMS后，0.5% GMS-CaCRDCs中無明顯的脂肪球聚集體，其他質(zhì)量分?jǐn)?shù)的酪蛋白體系中無明顯的脂肪球聚集體。對(duì)于NaC-RDCs體系，無論是否添加GMS，所有質(zhì)量分?jǐn)?shù)下脂肪球分散均勻，均無明顯的聚集體（圖像未給出）。

圖6 酪蛋白R(shí)DCs微觀圖像Fig.6 Microcosmic images of casein RDCs

2.2.3 GMS對(duì)3 種酪蛋白R(shí)DCs乳化穩(wěn)定性的影響

如圖7所示，MCN-RDCs的相分離時(shí)間隨MCN質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增加，MCN質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%時(shí)，相分離時(shí)間最大，為（474f46）s，此時(shí)乳化穩(wěn)定性最大。CaC-RDCs體系中，相分離時(shí)間隨CaC質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈現(xiàn)先無顯著差異后顯著增加的趨勢，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%時(shí)，相分離時(shí)間為（922f86）s，乳化穩(wěn)定性最大。NaC-RDCs體系中，相分離時(shí)間隨NaC質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈現(xiàn)先無顯著差異后顯著下降至無顯著差異的趨勢，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%相分離時(shí)間最大，為1 300 s左右，高質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)相分離時(shí)間的下降可能與體系的排斥絮凝有關(guān)。由圖7可知，GMS-MCN-RDCs和GMS-CaC-RDCs體系的相分離時(shí)間隨蛋白濃度的增加有不同程度的增加，相分離時(shí)間分別為130～4 630 s和170～550 s。GMS-NaCRDCs體系相分離時(shí)間隨NaC質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而下降，至不再發(fā)生顯著變化，NaC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%，相分離時(shí)間最大，為（1 460f47）s，此時(shí)乳化穩(wěn)定性最大。由圖7可知，相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)下GMS和MCN的共同吸附可以使MCN-RDCs的乳化穩(wěn)定性有明顯增加。CaC質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.5%～2.0%內(nèi)時(shí)，GMS的添加可使乳化穩(wěn)定性略有增加；而CaC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%時(shí)，GMS的添加對(duì)乳化穩(wěn)定性有不利影響。GMS的添加可使0.5% NaC-RDCs的乳化穩(wěn)定性略有增加，但會(huì)導(dǎo)致其他質(zhì)量分?jǐn)?shù)NaC-RDCs的乳化穩(wěn)定性不同程度下降。

圖7 GMS對(duì)3 種酪蛋白R(shí)DCs相分離時(shí)間的影響Fig.7 Effect of GMS on the phase separation time of three casein RDCs

2.2.4 GMS對(duì)3 種酪蛋白R(shí)DCs乳化穩(wěn)定性影響的作用機(jī)制

Fang Yuan等報(bào)道酪蛋白濃度較低時(shí)，小分子乳化劑的添加可以增加稀奶油的穩(wěn)定性，這與本研究的結(jié)果不完全一致。本研究發(fā)現(xiàn)小分子乳化劑對(duì)稀奶油乳化穩(wěn)定性的影響除與酪蛋白濃度有關(guān)外，還與酪蛋白的種類有關(guān)。MCN中酪蛋白多以膠束形式存在，乳化能力較小，以MCN為蛋白原料時(shí)，GMS和MCN的共同吸附可降低界面張力和界面蛋白分子間的交互作用，較大程度促進(jìn)脂肪球分散，因而乳化穩(wěn)定性顯著增加。CaC為蛋白原料時(shí)，GMS和CaC的共同吸附也可促進(jìn)脂肪球分散，因此質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.5%～2.0%時(shí)，體系穩(wěn)定性略有增加；但質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%時(shí)，體系中脂肪球粒徑和未吸附的酪蛋白分子數(shù)量可能處于引起排斥絮凝的范圍，因而發(fā)生排斥絮凝，乳化穩(wěn)定性有所下降。NaC為蛋白原料時(shí)，僅用NaC即可制備脂肪球分散較為均勻的乳液。添加GMS后，在較高蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)下，脂肪球粒徑的下降和體系中未吸附的NaC數(shù)量的增加使排斥絮凝程度增加，從而導(dǎo)致乳化穩(wěn)定性有明顯的下降。

3 結(jié) 論

GMS對(duì)3 種酪蛋白R(shí)DCs乳化穩(wěn)定性的影響因蛋白種類和濃度的差異而有所不同。對(duì)于MCN-RDCs體系，GMS嵌入界面蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使界面蛋白濃度由15.2～31.0 mg/m降至4.7～12.1 mg/m，此時(shí)GMS與MCN共同乳化脂肪球，促進(jìn)了脂肪球分散，因而乳化穩(wěn)定性增加。而對(duì)于CaC-RDCs、NaC-RDCs體系，GMS雖也嵌入了界面蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但其對(duì)界面膜性質(zhì)的影響較小，因而對(duì)脂肪球分散的促進(jìn)作用也較小。當(dāng)CaC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%～2.0%時(shí)、NaC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)，GMS和酪蛋白的共同乳化作用才可使這2 種RDCs體系的乳化穩(wěn)定性略有增加。本研究雖然分析了GMS對(duì)3 種酪蛋白R(shí)DCs穩(wěn)定性的影響，但在實(shí)際倉儲(chǔ)條件下，GMS對(duì)酪蛋白R(shí)DCs長期穩(wěn)定性的影響尚不明確，仍有待于進(jìn)一步的研究。