高壓均質(zhì)對大豆蛋白乳液性質(zhì)影響的研究進展

孫冰玉，郭汝杞，劉琳琳，黃雨洋，呂銘守，高 遠，朱秀清

（哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院，黑龍江省谷物食品與谷物資源綜合加工重點實驗室，黑龍江哈爾濱 150076）

大豆蛋白作為營養(yǎng)劑、乳化劑和調(diào)節(jié)劑被廣泛應(yīng)用于動物飼料、日用化工、皮革造紙和紡織品等領(lǐng)域，作為食品輔料也在肉制品、乳制品、焙烤食品、保健品、糖果和冷飲等食品加工中發(fā)揮關(guān)鍵作用[1-2]。按照在離心機中的沉降系數(shù)，大豆蛋白可分為2S、7S、11S和15S球蛋白四個組分。其中7S與11S球蛋白含量較多，且與大豆蛋白的功能特性密切相關(guān)，當(dāng)7S與11S比值增加時，大豆蛋白的乳化性、凝膠性和起泡性都隨之增加[3]。大豆蛋白的發(fā)泡性能、乳化性能、凝膠性能、保水性、親油性、粘性等理化特性和功能特性對現(xiàn)代食品研發(fā)十分重要[4]。由于其良好的雙親性和乳化性，也被用作乳化劑應(yīng)用在食品乳液體系中。近年來，大豆蛋白乳液成為研究熱點，通過改變外部環(huán)境條件，改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和聚集程度從而來改善蛋白質(zhì)乳液的功能特性，常用物理改性技術(shù)有微波、超聲波、超高壓等[5-8]。

高壓均質(zhì)（High pressure homogenization，HPH）是一種非熱加工且可調(diào)節(jié)壓力來進行均質(zhì)的應(yīng)用技術(shù)[9-10]。根據(jù)高壓均質(zhì)機的均質(zhì)腔結(jié)構(gòu)不同，可分為穴蝕噴嘴型，碰撞閥體型和Y形交互型。高壓均質(zhì)技術(shù)是一種高效簡潔的物理處理方法，在促進蛋白乳液應(yīng)用于醫(yī)藥和食品領(lǐng)域方面具有巨大的潛在優(yōu)勢[11-13]。當(dāng)?shù)鞍兹橐毫鹘?jīng)高壓均質(zhì)機的均質(zhì)閥時，強烈的剪切、空化和湍流效應(yīng)將乳液的液滴破碎，通過降低液滴的粒徑來提高乳液的穩(wěn)定性[14-15]。高壓均質(zhì)技術(shù)聯(lián)合微膠囊化可以開發(fā)新型海洋資源功能性食品，合適的均質(zhì)壓力可獲得較小的乳狀液分層指數(shù)和最大的微膠囊化效率和氧化穩(wěn)定性[16-17]。也有研究表明，高壓均質(zhì)處理可以提高大豆蛋白乳液的凝膠性能，通過改變大豆蛋白分子間的相互作用力，使得形成的網(wǎng)狀凝膠結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，從而拓寬了其在食品加工中的應(yīng)用[18-20]。經(jīng)過高壓均質(zhì)處理之后，物料的粒徑會大大減小，從而改善其流變性質(zhì)和界面性質(zhì)，但過高的均質(zhì)壓力和均質(zhì)次數(shù)可能會起到相反作用[13]。此外，高壓均質(zhì)處理還可以使食品系統(tǒng)中腐敗和病原微生物失活[21]。

近年來，許多學(xué)者對高壓均質(zhì)處理技術(shù)在大豆蛋白乳液中的應(yīng)用進行了研究，擴展了高壓均質(zhì)處理技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域。本文對高壓均質(zhì)處理對大豆蛋白乳液結(jié)構(gòu)以及對其功能特性的影響展開了綜述，以期為大豆蛋白穩(wěn)定型乳液在食品中應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

1 高壓均質(zhì)大豆蛋白乳液的制備

1.1 高壓均質(zhì)制備大豆蛋白乳液的條件

高壓均質(zhì)制備大豆蛋白乳液是由外界輸入能量，使物料發(fā)生物理、化學(xué)、結(jié)構(gòu)等一系列性能變化，最終達到乳化的目的。高壓均質(zhì)機主要由傳動系統(tǒng)、柱塞泵、均質(zhì)閥三部分組成，由柱塞泵反復(fù)運動產(chǎn)生的吸力將物料吸入均質(zhì)腔中，通過均質(zhì)閥調(diào)節(jié)改變壓力來制備大豆蛋白乳液。高壓均質(zhì)機內(nèi)部的均質(zhì)閥能產(chǎn)生強烈的湍流、空化和剪切效應(yīng)，引起蛋白質(zhì)粒徑和構(gòu)象變化，從而改善乳化性能，優(yōu)點是加工時間短、成本低、效率高、營養(yǎng)損失少[22]。大豆蛋白乳液是屬于水包油乳液體系，溶液中的連續(xù)相和分散相在高壓均質(zhì)下進行超微粉碎和乳化，形成復(fù)雜的穩(wěn)定乳液體系，但是易受到外界條件的變化而變化[23]。高壓均質(zhì)處理制備大豆蛋白乳液的條件如表1所示。乳液的形成還與其組成、界面性質(zhì)、各組分分子的空間構(gòu)象及組分間的分子交互作用等因素息息相關(guān)[24-25]。因此，大豆蛋白與不同的分散相進行均質(zhì)乳化，需要考慮到均質(zhì)壓力、均質(zhì)次數(shù)與大豆蛋白乳液穩(wěn)定性之間的相關(guān)性。

表 1 高壓均質(zhì)制備大豆蛋白乳液的條件Table 1 Conditions for preparing soybean protein emulsion by high pressure homogenization

1.2 不同均質(zhì)條件對大豆蛋白乳液的影響

影響高壓均質(zhì)處理大豆蛋白乳液的主要因素有均質(zhì)壓力和均質(zhì)次數(shù)，作為高壓均質(zhì)機主要的可控參數(shù)，在均質(zhì)過程中顯著影響大豆蛋白乳液的結(jié)構(gòu)和性能。通常情況下，納米乳液液滴的尺寸大小隨均質(zhì)壓力、次數(shù)的增加呈顯著下降趨勢，且在一定均質(zhì)壓力及均質(zhì)次數(shù)范圍內(nèi)，粒徑的變化趨于穩(wěn)定；但當(dāng)均質(zhì)壓力過高和均質(zhì)次數(shù)過多時反而使乳液的液滴聚凝，粒徑分布增大[32]，具體過程如圖1所示。適合的壓力下，大豆蛋白的部分解折疊，提高乳液物理穩(wěn)定性；在較高的壓力下，物理穩(wěn)定性則會下降，這可能是由于高壓過高在出口閥處產(chǎn)生高溫導(dǎo)致蛋白變性。此外，水相或油相的比例和蛋白濃度的不同，均質(zhì)后的乳液性質(zhì)也有明顯差異。Hu等[15]利用高壓均質(zhì)制備不同濃度的大豆蛋白納米乳液時發(fā)現(xiàn)界面蛋白濃度隨著大豆分離蛋白濃度的增加呈先升高后降低的趨勢。較高的界面蛋白濃度有利于更穩(wěn)定乳液的形成，這是由于低濃度下，到達界面的單個蛋白分子可以不受周圍任何分子的阻礙而展開。濃度過高也不利于乳液的形成，過高的蛋白濃度會使吸附層中的這些相鄰分子通過油水界面的空間位阻和靜電斥力限制后續(xù)的展開，從而降低了界面層蛋白質(zhì)的展開速率。Li等[33]通過響應(yīng)面優(yōu)化試驗也證實了高壓均質(zhì)壓力100 MPa時，大豆分離蛋白的添加量1.5%，大豆磷脂酰膽堿添加量0.22%時制得的納米乳的粒徑和PDI最小，此時乳液的穩(wěn)定性指數(shù)最高（Turbiscan stability index，TSI）。另外，選擇適宜的乳化劑也可提高均質(zhì)乳液的穩(wěn)定性[34-35]。大豆蛋白乳液中常用到的乳化劑有吐溫和卵磷脂等[36-37]，乳化劑的加入能夠改善乳液中各種構(gòu)成相之間的表面張力，使之形成均勻穩(wěn)定的分散體系，乳液的粒徑和微觀形態(tài)呈減小趨勢[38]。此外，大豆蛋白也可與脂肪、多糖等天然聚合物結(jié)合，通過靜電相互作用或疏水相互作用形成非共價或共價復(fù)合物，提高復(fù)合體系乳化穩(wěn)定性[39-40]。綜上，調(diào)控及選擇適當(dāng)高壓均質(zhì)制備參數(shù)和水油相濃度以及添加合適的乳化劑對納米乳液穩(wěn)定性及功能具有顯著的影響及重要意義。

2 高壓均質(zhì)對大豆蛋白乳液結(jié)構(gòu)的影響

2.1 高壓均質(zhì)對大豆蛋白乳液中蛋白分子結(jié)構(gòu)的影響

乳液的粒徑和ζ-電位取決于包裹在油滴表面的蛋白質(zhì)，是影響乳液理化性質(zhì)的重要指標之一[41]。乳液聚集主要受界面層吸引力和排斥力的影響，增加乳液液滴之間的靜電斥力可以提高乳液防止聚集的能力[42]。乳液的ζ-電位值越大說明乳液體系越穩(wěn)定，納米乳液粒徑減小也可以顯著提升納米乳液的穩(wěn)定性[43]。高壓均質(zhì)處理可以降低大豆蛋白乳液的粒徑，ζ-電位值也顯著提高。劉鵬等[44]研究發(fā)現(xiàn)高壓均質(zhì)處理的大豆蛋白乳液在150 MPa時乳液粒徑最小，ζ-電位在120 MPa時最大。說明乳液體系的ζ-電位值增大的主要原因是蛋白質(zhì)分子在高壓均質(zhì)下發(fā)生了重新排列[45]。高壓均質(zhì)過程中，高速剪切使得蛋白分子之間發(fā)生劇烈碰撞，蛋白表面暴露出更多的負電荷，增加了液滴之間的靜電斥力，使得乳液不易凝聚或絮凝，乳液的穩(wěn)定性增強[46]。但是，均質(zhì)壓力過高或均質(zhì)次數(shù)過多，均質(zhì)化過程中提供的過大能量又會導(dǎo)致新形成的液滴快速重新聚集而出現(xiàn)“過度加工”的現(xiàn)象。在此情況下，蛋白分子在高壓下發(fā)生絮凝沉淀，乳液液滴的粒徑增大和ζ-電位減少[47]。Li等[33]在制備大豆分離蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液時，發(fā)現(xiàn)均質(zhì)壓力為100 MPa、均質(zhì)次數(shù)為4次時，顆粒粒徑最小，ζ-電位值最高，納米乳液的狀態(tài)最穩(wěn)定；而當(dāng)均質(zhì)壓力和次數(shù)增加后，蛋白質(zhì)表面電荷減少和蛋白聚集體增加，使得粒徑增大。吳長玲等[26]的研究也證明了這一點，即過多的均質(zhì)次數(shù)和過高的壓力下，乳液粒徑會有增大趨勢，這是由于亞基結(jié)構(gòu)相互聚集形成了難溶的聚集體，此時ζ-電位值也明顯減小，這表明乳液的穩(wěn)定性下降[48]。綜上所述，合適的均質(zhì)壓力處理能夠降低大豆蛋白乳液的粒徑，ζ-電位值升高，大豆蛋白乳液的穩(wěn)定性顯著提高。

2.2 高壓均質(zhì)對大豆蛋白乳液中蛋白空間結(jié)構(gòu)的影響

高壓均質(zhì)對大豆蛋白結(jié)構(gòu)的影響包括蛋白質(zhì)的二級、三級和四級結(jié)構(gòu)，并不影響蛋白質(zhì)的氨基酸序列[49]。α-螺旋是蛋白質(zhì)分子中最豐富、最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，并且在等電點時的含量最高，此時的β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲含量最低[50]。研究表明，α-螺旋的存在不利于改變大豆分離蛋白的結(jié)構(gòu)，β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)的存在有利于增加大豆分離蛋白的靈活性[51]。Chen等[29]比較了高壓均質(zhì)處理前后的大豆蛋白乳液，結(jié)果表明，隨著均質(zhì)壓力的增加，大豆蛋白乳液β-折疊和β-轉(zhuǎn)角的含量逐漸增加，無規(guī)卷曲也有增加的趨勢，α-螺旋結(jié)構(gòu)呈減少趨勢。高壓均質(zhì)處理可使大豆蛋白分子的空間結(jié)構(gòu)展開，增強了大豆蛋白分子的靈活性，從而提高了乳狀液液滴在油水界面的蛋白濃度，使其更加穩(wěn)定而不易絮凝沉降。Zhu等[27]研究也證明了高壓均質(zhì)引起的無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)的增加與蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)柔性的增加有關(guān)，這可以確定乳化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，即結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致蛋白質(zhì)在界面上的快速重排，從而決定了乳化性能的變化。高壓均質(zhì)化處理不僅對二級結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，而且影響分子間的相互作用[52]。β-折疊主要靠分子間氫鍵維持，高壓均質(zhì)后其含量減少的原因可能是肽鏈上鄰近氨基酸的羰基和酰胺基之間的氫鍵作用力被減弱或破壞。β-轉(zhuǎn)角含量的降低與均質(zhì)作用下暴露的疏水基團有關(guān)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)的表面疏水性增強[53]。二硫鍵是維持蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的主要作用力，郭增旺等[54]報道了大豆蛋白乳液二硫鍵的含量隨均質(zhì)壓力的增大先升高后降低，其原因是低壓力處理可以促進二硫鍵的形成，促進交聯(lián)反應(yīng)和聚集體的形成，而高壓力處理下會使聚集體自身的二硫鍵發(fā)生斷裂。綜上，高壓均質(zhì)處理后，蛋白質(zhì)分子的柔性增大，空間結(jié)構(gòu)更易延伸，此時乳化活性更高。

2.3 高壓均質(zhì)對大豆蛋白乳液中蛋白結(jié)構(gòu)的影響機理

高壓均質(zhì)技術(shù)作為一種新型加工技術(shù)，主要是通過均質(zhì)閥出口處出現(xiàn)的不同現(xiàn)象來降低大豆蛋白乳液的粒徑并改變蛋白結(jié)構(gòu)[55-56]。乳液粒徑的減小提高了乳液的分散性，蛋白的溶解度顯著升高，同時修飾蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，這些修飾機制主要由于高壓處理引起了蛋白質(zhì)分子的三級和四級構(gòu)象的變化[57-58]。如圖2所示，大豆蛋白經(jīng)過高壓均質(zhì)處理之后，蛋白質(zhì)內(nèi)部疏水基團在解折疊步驟時會暴露在分子表面，從而提高表面疏水性，同時疏水基團緊緊連接著大豆蛋白和油滴，提高了乳液體系的穩(wěn)定性，但壓力過高則會發(fā)生蛋白聚集沉淀的現(xiàn)象。另外，空間結(jié)構(gòu)的改變也會影響大豆蛋白的功能特性，均質(zhì)處理能夠暴露內(nèi)部的巰基基團，其表面疏水性增強，較高的表面疏水性值也可能是乳液的乳化性高的原因[59-60]。大豆蛋白乳液液滴解離和展開，并通過疏水相互作用和二硫鍵形成初級液滴聚集體，體積減小且長期穩(wěn)定性顯著。疏水基團的增加、新的二硫鍵形成以及二級結(jié)構(gòu)的修飾也可以進一步證實蛋白質(zhì)的再聚集體的形成[61]。在一定范圍內(nèi)的均質(zhì)壓力越大，效果越好，顆粒尺寸也越小，乳液液滴分布更均勻，穩(wěn)定性高。此外還發(fā)現(xiàn)隨著均質(zhì)壓力的增加，還可能造成乳液液滴間的再凝聚，從而造成乳液微滴尺寸增大導(dǎo)致蛋白變性而發(fā)生絮凝沉淀[62-63]。這與Kang等[64]在≤100 MPa的均質(zhì)壓力下得到的乳液液滴尺寸減小、穩(wěn)定性升高，但＞100 MPa時液滴尺寸增加、穩(wěn)定性降低表達的結(jié)果一致。

圖 2 高壓均質(zhì)處理對大豆蛋白乳液蛋白空間結(jié)構(gòu)的影響Fig.2 Effects of high pressure homogenization on protein spatial structure of soy protein emulsion

3 高壓均質(zhì)對大豆蛋白乳液特性的影響

3.1 高壓均質(zhì)對大豆蛋白乳液乳化性能的影響

乳化性是衡量大豆蛋白乳液性能的重要指標之一，穩(wěn)定性則取決于物質(zhì)內(nèi)部的自由能減少和膜的界面性質(zhì)，可以通過乳化穩(wěn)定性、界面蛋白吸附量和脂肪氧化穩(wěn)定性來體現(xiàn)。

3.1.1 高壓均質(zhì)對大豆蛋白乳液乳化性與乳化穩(wěn)定性的影響 蛋白質(zhì)的乳化性能由乳化活性（Emulsifying activity index，EAI）和乳化穩(wěn)定性（Emulsion stability index，ESI）來表示，前者測定蛋白質(zhì)在界面上的吸附能力，后者則評價所形成的吸附層的性質(zhì)，較高的EAI值表明單位質(zhì)量的蛋白質(zhì)可以穩(wěn)定較大的油水界面面積[65]。一般來說，蛋白溶解度與其乳化性成正相關(guān)，溶解度越大，乳化性越高[66]。而決定其乳化性能的是大豆蛋白的構(gòu)象柔性，高壓均質(zhì)處理提高了大豆蛋白乳液的溶解度，這促進了蛋白質(zhì)在油水界面的擴散，從而有助于乳化性能的改善[67]。經(jīng)過高壓均質(zhì)處理后，大豆分離蛋白空間結(jié)構(gòu)展開，暴露了分子內(nèi)部原有的疏水基團，增強了蛋白的親脂性，從而提高了大豆分離蛋白在油水界面上的吸附效率，宏觀性能就是蛋白質(zhì)乳化能力的提高[68]。同時，高壓均質(zhì)處理也增大了大豆蛋白多肽的展開程度，從而提高界面蛋白的表面積來改善大豆蛋白乳液的乳化性能[69]。在一定壓力范圍內(nèi)，大豆蛋白乳化活性會隨均質(zhì)壓力的增加而有明顯提高，一旦超過此范圍，乳化性能則會下降[37]。

3.1.2 高壓均質(zhì)對大豆蛋白乳液界面蛋白吸附量的影響 界面蛋白含量也是衡量乳液穩(wěn)定性的一個重要指標，一般來說，界面蛋白吸附量與蛋白吸附在油水界面的多少成正比[70]。當(dāng)大豆蛋白乳液通過均質(zhì)閥時，會使液滴破裂，縮短蛋白質(zhì)吸附在界面膜的平衡時間，增加了乳液的表面疏水性，使界面蛋白的吸附能力增強[71]。高壓均質(zhì)處理促使更多的大豆蛋白吸附在油水界面膜上，賦予大豆蛋白乳液良好的抗聚結(jié)穩(wěn)定性[72]，這與Zhou等[73]的研究結(jié)果一致。此外，乳液的穩(wěn)定性也與乳液顆粒的高界面蛋白吸附量和界面膜的形成密切相關(guān)[74-75]。劉競男等[76]研究發(fā)現(xiàn)，120 MPa的壓力下均質(zhì)大豆蛋白乳液，隨著均質(zhì)次數(shù)的增加，界面蛋白吸附量有所降低，可能是由于界面膜達到了最大吸附量，蛋白之間的相互作用抑制了蛋白分子的進一步吸附。大豆蛋白之間的疏水相互作用有助于維持乳液的穩(wěn)定性，隨著均質(zhì)壓力的升高，大豆蛋白乳液的溶解度增加，在連續(xù)相中觀察到更多的蛋白質(zhì)聚集物和蛋白質(zhì)聚集團簇。當(dāng)聚集物更多時，則需要更多的蛋白質(zhì)來獲得界面的全覆蓋[67]。越穩(wěn)定的乳狀液在界面處的蛋白質(zhì)含量越高，適合的均質(zhì)壓力和均質(zhì)次數(shù)能夠提高大豆蛋白的乳化穩(wěn)定性。

3.1.3 高壓均質(zhì)對大豆蛋白乳液氧化穩(wěn)定性的影響

當(dāng)乳液的比表面積較高時，乳液體系的熱力學(xué)性質(zhì)很不穩(wěn)定，容易發(fā)生脂質(zhì)氧化[77]。乳液的脂質(zhì)氧化強烈依賴于油相體積分數(shù)和油滴上的蛋白質(zhì)附著量，更穩(wěn)定的乳液在界面上表現(xiàn)出更高的蛋白質(zhì)含量。與常規(guī)均質(zhì)處理方式相比，經(jīng)過高壓均質(zhì)處理后乳液的顆粒尺寸較小，此時更多的蛋白會吸附在油-水界面，并通過在水、油兩相之間形成空間位阻來維持乳液穩(wěn)定[75]。另外，對于蛋白質(zhì)乳液，蛋白質(zhì)可通過與油相直接接觸形成較厚的粘彈性界面膜來提高乳液的氧化穩(wěn)定性[78]，這使得該蛋白具有抗氧化能力，壓力越高，油滴越小，乳液的抗氧化效率越高。高壓均質(zhì)技術(shù)適用于生產(chǎn)的大豆蛋白乳液是相對穩(wěn)定的亞微乳液，與常規(guī)方式獲得的乳液相比，具有高的物理穩(wěn)定性[79]。Hebishy等[80]研究表明經(jīng)過高壓均質(zhì)處理的蛋白乳液，顯示出了良好的抗脂質(zhì)氧化能力。但是在過高壓力下，抗脂質(zhì)氧化能力會有所下降。Chen等[29]的研究結(jié)果也得到當(dāng)均質(zhì)壓力大于120 MPa時，乳化液的氧化穩(wěn)定性會受到影響。這是由于經(jīng)高壓均質(zhì)處理的大豆蛋白乳狀液液滴過小，比表面積大，使暴露在油水界面的比表面積也增大，加速了脂質(zhì)的氧化速率。另外，高壓導(dǎo)致大豆蛋白過度加工，大豆蛋白變性不能發(fā)揮其穩(wěn)定作用，使大豆蛋白的乳化性能下降，從而降低了其保護油滴不被氧化的能力，F(xiàn)ernandez-ávila等[30]的研究也證實了這一點。此外，影響高壓均質(zhì)處理大豆蛋白乳液脂質(zhì)氧化的許多其他因素的爭論仍在繼續(xù)，例如乳液的物理結(jié)構(gòu)、乳化劑數(shù)量和類型等。利用高壓均質(zhì)技術(shù)制備蛋白乳液時，添加抗氧化劑可達到抑制脂質(zhì)氧化的目的。

3.2 高壓均質(zhì)對大豆蛋白乳液流變性能的影響

大豆蛋白乳液的流變特性可用動態(tài)流變學(xué)或靜態(tài)流變學(xué)兩種不同模式來反映，前者測量結(jié)果可以反映其結(jié)構(gòu)特性，后者來描述流動特性、粘度特性等[81]。乳液的粘度很大程度上受蛋白質(zhì)組分的流體力學(xué)性質(zhì)的影響，例如相對分子質(zhì)量、粒徑及分子形狀等，其中蛋白質(zhì)分子的大小、形狀是影響乳液粘度的重要因素。隨著剪切速率的變化，表觀粘度的測量也可用于提供關(guān)于蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用強度的信息[67]。Chen等[29]研究發(fā)現(xiàn)在相同剪切速率下，大豆蛋白乳狀液的表觀粘度隨均質(zhì)壓力的增加而增加，在120 MPa時達到最大值，這與液滴相互作用的增加有關(guān)[35]。隨著剪切速率的增加，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)逐漸展開，暴露出分子內(nèi)部的疏水基團，從而使分子間作用力提高[82]。而且根據(jù)Stokes定律，液滴的沉降速度與粘度成反比，即乳液粘度越大，液滴在分散相中的速度越慢，形成的乳液就越穩(wěn)定[83]，這與吳長玲等[26]的研究結(jié)果一致。

此外，高壓均質(zhì)處理后大豆蛋白乳液的儲能模量顯著增大，且隨著均質(zhì)壓力的增加，G’和G”也隨之增大。乳液流變特性中的儲性模量（G’）代表抵抗其變形的力，所以分子間力越大，阻力越大，G’越大，相反損失的能量越多，損耗模量（G”）越大。這表明大豆分離蛋白分子之間存在顯著的界面相互作用，蛋白質(zhì)分子的流動性隨高壓的增加而增加[84]。高壓均質(zhì)處理作用也可增強蛋白質(zhì)的去折疊，使蛋白質(zhì)分子間的相互作用位點暴露增多，提高了其吸附在油-水界面上的能力，進而形成更穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。劉競男等[76]研究發(fā)現(xiàn)高壓均質(zhì)處理后大豆分離蛋白乳液的G’和G’’都升高，且G’大于G’’，表現(xiàn)出明顯的彈性行為，這意味著在不同均質(zhì)壓力下制備的大豆蛋白乳液的彈性特性是粘性的主導(dǎo)。Fernández-ávila等[68]的研究結(jié)果也證明了這一點，即高壓均質(zhì)能夠破壞大豆蛋白的立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中二硫鍵的共價交聯(lián)，同時加速了蛋白質(zhì)基團的膨脹，從而促進了非極性區(qū)域間疏水基團的相互作用[85]。同時降低了混合乳液體系中分散相油滴的體積，增加了油水界面接觸面積。綜上，高壓均質(zhì)可以擴大液滴與液滴、液滴與基質(zhì)之間的相互作用，從而形成更加致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使粘彈性性能增大[86]。

3.3 高壓均質(zhì)處理對大豆蛋白乳液凝膠性能的影響

大豆蛋白的功能特性如凝膠性能等在食品的加工和貯藏過程中起著重要作用[87]。高壓均質(zhì)產(chǎn)生的高剪切作用，破壞大豆蛋白分子的非共價鍵，蛋白結(jié)構(gòu)進一步展開，從而導(dǎo)致一些反應(yīng)基團（游離巰基和疏水基團）暴露。在熱凝膠過程中，游離巰基氧化形成二硫鍵，影響凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性[88-89]。Bi等[11]利用共聚焦激光掃描顯微觀察到的高壓均質(zhì)處理下大豆分離蛋白乳液凝膠的微觀圖像，與天然的大豆蛋白相比表現(xiàn)的更加均勻，隨著壓力的升高，蛋白質(zhì)聚集物（白色區(qū)域）的大小逐漸減小。這說明疏水基團暴露可以使體系更加穩(wěn)定，從而加速了蛋白乳液的凝膠化和促進更穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成[79]。高壓均質(zhì)形成穩(wěn)定的乳液凝膠網(wǎng)絡(luò)也可以鎖住更多的水，因此持水能力顯著提高。Kang等[64]研究表明大豆球蛋白乳液的凝膠強度和持水力隨著均質(zhì)壓力的提高而升高，這是由于在高壓均質(zhì)處理過程中，溶解度和表面疏水性的提高，導(dǎo)致大豆球蛋白傾向于向空氣-水界面延伸，降低了界面張力，經(jīng)過熱誘導(dǎo)蛋白變性形成了更加致密的凝膠結(jié)構(gòu)。龍小濤等[90]和王革新等[91]的研究也證實了這一點，即高壓均質(zhì)會引起大豆蛋白的疏水基團露，形成的凝膠硬度遠遠大于未處理的大豆蛋白乳液，此外適當(dāng)增加油相的體積分數(shù)也能縮短凝膠化的時間[92-93]。一般來說，乳液的穩(wěn)定性越好，其凝膠強度就越好[94]。在較高的壓力下，乳液傾向于形成更穩(wěn)定的各向同性網(wǎng)絡(luò)凝膠結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)論與展望

大豆蛋白乳液不僅可以應(yīng)用在餐桌食品中，還可以應(yīng)用到日常保健中，如大豆蛋白乳狀液凝膠可以替代食品生產(chǎn)中對人體健康有害的飽和脂肪酸，也可以預(yù)防如心腦血管和冠心病等疾病。隨著對大豆蛋白乳液制備方法和性質(zhì)研究的不斷深入，大豆蛋白乳液的應(yīng)用前景越來越廣泛。面對全球?qū)Ω哔|(zhì)量蛋白質(zhì)的需求，采用高壓均質(zhì)技術(shù)對大豆蛋白乳液進行改性是非常必要的，可以大大提高大豆蛋白乳液的商業(yè)價值。本文綜述了高壓均質(zhì)處理大豆蛋白乳液的過程及均質(zhì)條件對其形成的影響，闡明了高壓均質(zhì)處理大豆蛋白乳液結(jié)構(gòu)和特性的機制研究。大豆蛋白乳液經(jīng)高壓均質(zhì)處理后，乳液液滴粒徑減小，表面活性增強，溶解度升高，增加了液滴之間的靜電斥力，使得乳液不易凝聚或絮凝，增加了蛋白乳液穩(wěn)定性。隨著壓力的升高，蛋白的空間結(jié)構(gòu)進一步展開，伴隨著亞基的部分解折疊和反應(yīng)位點的暴露。這些暴露的基團有助于分子間的相互作用，從而顯著提升其乳化、流變、凝膠等功能特性，拓寬了大豆蛋白乳液在食品中的加工特性。目前已有較多關(guān)于高壓均質(zhì)技術(shù)改善大豆蛋白乳液功能特性的研究，但大都停留在乳液的穩(wěn)定性、凝膠性等方面，而對大豆蛋白乳液中各組分的研究尚少。因此，可以加強高壓均質(zhì)處理對大豆7S球蛋白乳液和大豆11S球蛋白乳液的研究，開發(fā)出具有獨特功能特性的大豆蛋白乳液。