大豆分離蛋白-卡拉膠-黃原膠三元復(fù)合Pickering 乳液的制備與特性分析

薛山 ，莊凌凌

（1.閩南師范大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，福建漳州 363000；2.菌物產(chǎn)業(yè)福建省高校工程研究中心，福建漳州 363000）

皮克林乳液（Pickering emulsions）是采用膠體粒子取代傳統(tǒng)表面活性劑進(jìn)行穩(wěn)定的乳液，較傳統(tǒng)乳液更環(huán)保、安全和穩(wěn)定，因其可以包埋生物活性物質(zhì)、且能夠用于制備新型材料而在多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[1?2]。以食品科學(xué)領(lǐng)域?yàn)槔称芳?jí)顆粒的應(yīng)用賦予了Pickering 乳液極廣闊的前景，食品級(jí)顆粒大體分為三種類型：多糖顆粒、蛋白質(zhì)基顆粒以及復(fù)合物顆粒[3]。其中，研究較多的是多糖和蛋白質(zhì)復(fù)合顆粒，顆粒間通過靜電吸引、氫鍵、疏水相互作用等非共價(jià)鍵結(jié)合[4?5]，復(fù)合體系能夠提高單一顆粒的ESI 以及乳液的熱穩(wěn)定性、pH 穩(wěn)定性等環(huán)境應(yīng)變能力，從而增強(qiáng)乳液及其凝膠體系的穩(wěn)定性[6]。

SPI（Soybean protein isolate）是一種優(yōu)質(zhì)的植物蛋白，含有近20 種氨基酸，包括了人體必需的8 種氨基酸，其具有凝膠性、吸水性、乳化性、起泡性等多種功能特性[7?9]?？ɡz（Carrageenan）是從紅藻類海草中提煉出來的親水性膠體，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，在食品工業(yè)中通常將其用作膠凝劑、乳化劑和穩(wěn)定劑等，同時(shí)，它又因具有可溶性膳食纖維的基本特性而成為益生菌的能量源，具有一定的健康價(jià)值[10]。研究顯示，卡拉膠添加能夠顯著提升乳液凝膠的可塑性、持水性、物理穩(wěn)定性、硬度和粘彈性[11]。黃原膠（Xanthan）是一種由黃單胞菌屬經(jīng)有氧發(fā)酵產(chǎn)生的細(xì)胞外雜多糖，屬于陰離子多糖，因其具有良好的水溶性、熱穩(wěn)定性等特點(diǎn)，在食品、石油、醫(yī)藥等十幾個(gè)領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用[12?13]。姜宗伯等[14]報(bào)道，黃原膠濃度的增加能夠增加初榨椰子油乳液的機(jī)械強(qiáng)度，且降低油凝膠中油脂的損失。

研究顯示，單一的大分子物質(zhì)制備的Pickering乳液穩(wěn)定性及流變特性較差，而通過分子間交聯(lián)制備的復(fù)合乳液則表現(xiàn)出良好的理化性質(zhì)[15]。朱秀清等[16]用不同添加量的不同種類多糖與SPI 復(fù)合，制備多糖-蛋白復(fù)合體系乳液及乳液凝膠，發(fā)現(xiàn)一定的多糖添加可以顯著提高乳液及乳液凝膠體系的穩(wěn)定性，并且可以改變SPI 的二級(jí)結(jié)構(gòu)。SPI 與多糖復(fù)合，能夠顯著提高乳液凝膠體系的質(zhì)構(gòu)、保水性能及穩(wěn)定性[17]，且不同原料添加順序的復(fù)合物其結(jié)合過程不同[18]。黃歡等[19]利用酪蛋白酸鈉和黃原膠的復(fù)合物作為乳化劑，制備了具有高穩(wěn)定性的椰子油乳液。

綜上可知，SPI、卡拉膠和黃原膠都是穩(wěn)定乳液及凝膠的原材料，但鑒于不同大分子性質(zhì)各異，以不同配比制備的復(fù)合乳液及凝膠體系有著不同的理化特性。目前尚未見有關(guān)SPI-卡拉膠-黃原膠三元復(fù)合Pickering 乳液的報(bào)道。由此，本研究擬選用SPI、卡拉膠和黃原膠作為基礎(chǔ)原料，通過調(diào)節(jié)SPI 與復(fù)合多糖（卡拉膠和黃原膠）的配比、乳液pH、卡拉膠質(zhì)量濃度、黃原膠質(zhì)量濃度以及大豆油內(nèi)相體積等條件，制備具有良好穩(wěn)定性的SPI-卡拉膠-黃原膠三元復(fù)合Pickering 乳液，并表征其理化特性，為功能性物質(zhì)靶向遞送和脂肪代替物的應(yīng)用創(chuàng)新提供了技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

SPI、卡拉膠、黃原膠 浙江一諾生物科技有限公司；大豆油 上海益海嘉里金龍魚糧油食品股份有限公司；甘氨酸、濃鹽酸、檸檬酸、磷酸氫二鈉（AR）、磷酸二氫鉀（AR）、氫氧化鈉 均為分析純，西隴科學(xué)股份有限公司。

DF-101S 集熱式恒溫磁力攪拌器 上海力辰邦西儀器科技有限公司；AT12CN 電子天平 奧豪斯儀器（上海）有限公司；RMRH 高速剪切乳化機(jī) 江蘇魯米智能裝備制造有限公司；NanoZS90 納米粒度、Zeta 電位分析儀 馬爾文儀器有限公司；Vortex-5 渦旋振蕩儀 海門市其林貝爾儀器制造有限公司；CT3-10K 質(zhì)構(gòu)儀 美國(guó)博勒飛公司；UV5100B 紫外分光光度計(jì) 上海元析儀器有限公司；Nicolet iS50傅里葉紅外分光光度計(jì) 美國(guó)賽默飛世爾公司；DM500-ICC50W 生物數(shù)碼顯微鏡 徠卡顯微系統(tǒng)有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 SPI-卡拉膠-黃原膠復(fù)合乳液的制備 參考Feng 等[20]的研究方法，略有修改。

SPI 溶液的制備：稱取50 g 的SPI 粉，分散于1000 mL 的蒸餾水中，使得SPI 濃度為5%，在室溫環(huán)境下1500 r/min 轉(zhuǎn)速攪拌2 h，于4 ℃條件下過夜水化。調(diào)整pH 至7.0，于80 ℃加熱1500 r/min 轉(zhuǎn)速攪拌30 min，冷卻至室溫。

卡拉膠-黃原膠溶液的制備：分別稱取一定質(zhì)量的卡拉膠與黃原膠粉末，各自分散于1000 mL 的蒸餾水中，制得卡拉膠和黃原膠原液，將兩種溶液按1:1（v/v）混合，充分?jǐn)嚢杈鶆虻每ɡz-黃原膠溶液，于4 ℃存放備用。

SPI-卡拉膠-黃原膠復(fù)合乳液的制備：將SPI 與卡拉膠-黃原膠溶液以1:1（v/v）比例混合，用1 mol/L的HCl 或NaOH 調(diào)整混合溶液的pH，于65 ℃持續(xù)攪拌1 h，即得SPI-卡拉膠-黃原膠復(fù)合乳液。

1.2.2 SPI-卡拉膠-黃原膠復(fù)合乳液制備條件優(yōu)化在SPI 與卡拉膠-黃原膠配比1:10 g/g、pH6.0、卡拉膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%、黃原膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%的條件下，分別考察不同SPI 與卡拉膠-黃原膠配比（1:20、1:10、1:5、1:1 g/g），pH（3.0、4.5、6.0、7.5、9.0、10.5），卡拉膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)（0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%），黃原膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)（0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%）條件下，SPI-卡拉膠-黃原膠三元復(fù)合乳液顆粒的粒徑與Zeta 電位的變化。其他制備條件為：將制備的三元復(fù)合溶液于65 ℃ 1500 r/min 轉(zhuǎn)速條件下持續(xù)攪拌1 h 使其充分混勻。

1.2.3 不同內(nèi)相體積SPI-卡拉膠-黃原膠Pickering乳液的表征及理化特性分析

1.2.3.1 不同內(nèi)相體積SPI-卡拉膠-黃原膠Pickering乳液的制備 基于1.2.2 的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果，向制備的三元復(fù)合乳液中分別加入體積分?jǐn)?shù)為10%、30%、50%、75%、85%的大豆油，利用高速剪切乳化機(jī)將200 mL 不同油相體積分?jǐn)?shù)的乳液在12000 r/min 下均質(zhì)2 min 制備Pickering 乳液[21]。根據(jù)高內(nèi)相乳液的定義，當(dāng)內(nèi)相體積大于74%的乳液即認(rèn)為是高內(nèi)相乳液[3]，因此當(dāng)大豆油體積大于74%時(shí)，即形成SPI-卡拉膠-黃原膠復(fù)合高內(nèi)相Pickering 乳液。

1.2.3.2 Pickering 乳液的粒度及Zeta 電位測(cè)定 參照文獻(xiàn)[22]的方法，在25 ℃下，采用納米粒度及Zeta電位分析儀測(cè)定Pickering 乳液的粒徑及Zeta 電位。用移液槍吸取20 μL 樣品于玻璃容器中，加入20 mL 的0.01 mol/L 磷酸緩沖液（pH9.0）稀釋1000倍。在顆粒折射率：1.450；顆粒吸收率：0.001；分散劑折射率：1.330 的參數(shù)設(shè)置下測(cè)定樣品的粒徑。

1.2.3.3 Pickering 乳液的EAI 及ESI 測(cè)定 根據(jù)Zhang等[23]的方法稍微改動(dòng)，測(cè)定Pickering 乳液的EAI及ESI。取上述新鮮制備的乳狀液70 μL，加入14 mL 0.1%十二烷基磺酸鈉（SDS）溶液稀釋200 倍，用渦旋振蕩儀振蕩30 s 使其充分混勻。以0.1% SDS 為空白，使用紫外分光光度計(jì)在500 nm 波長(zhǎng)下測(cè)量稀釋樣品的吸光值，記為A0；靜置10 min 后再次在500 nm 波長(zhǎng)下測(cè)量樣品的吸光值，記為A10。EAI和ESI 測(cè)定公式如下：

式中：EAI 為乳化活性指數(shù)（m2·g?1）；ESI 為乳化穩(wěn)定性指數(shù)（%）；N 為稀釋倍數(shù)（200）；C 為SPI 的質(zhì)量濃度（g/mL）；φ為乳化液中油相的體積分?jǐn)?shù)；L 為比色杯厚度，取1 cm；A0、A10分別為開始時(shí)稀釋樣品溶液的吸光值以及靜置10 min 時(shí)稀釋樣品溶液的吸光值。

1.2.3.4 不同內(nèi)相體積SPI-卡拉膠-黃原膠Pickering乳液的微觀結(jié)構(gòu)分析 使用生物數(shù)碼顯微鏡對(duì)Pickering 乳液進(jìn)行微觀觀察。吸取20 μL Pickering乳液滴到顯微鏡載玻片上，小心地使用蓋玻片從一端開始緩慢蓋上，固定乳液并確保內(nèi)部沒有氣泡，圖像以50 倍放大率拍攝[24]。

1.2.3.5 不同內(nèi)相體積SPI-卡拉膠-黃原膠Pickering乳液的紅外光譜（FTIR）分析 以大氣作為背景，用酒精對(duì)測(cè)定臺(tái)等進(jìn)行擦拭消毒后，用移液槍吸取20 μL乳液，小心滴在測(cè)定臺(tái)上，設(shè)置測(cè)定參數(shù)：波數(shù)為4000～500 cm?1，掃描次數(shù)為64，分辨率4 cm?1，得到紅外吸收曲線，分析乳液中SPI 在不同條件下的二級(jí)結(jié)構(gòu)含量變化。

1.2.3.6 不同內(nèi)相體積SPI-卡拉膠-黃原膠Pickering乳液的環(huán)境穩(wěn)定性 將不同油相體積分?jǐn)?shù)的Pickering乳液置于常溫25 ℃貯藏條件下，分別測(cè)定其1～5 d的粒徑、電位、EAI、ESI 及SPI 二級(jí)結(jié)構(gòu)變化。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本實(shí)驗(yàn)均進(jìn)行三次平行，結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，采用SPSS 25.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并用ANOVA 和Duncan 檢驗(yàn)（P<0.05）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用Excel 軟件進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同條件下SPI-卡拉膠-黃原膠復(fù)合乳液的粒徑及電位分析

2.1.1 不同SPI 與卡拉膠-黃原膠配比復(fù)合乳液的粒徑及Zeta 電位變化 由圖1 可知，隨著SPI 與卡拉膠-黃原膠配比的升高，三元復(fù)合乳液中顆粒物的平均粒徑呈現(xiàn)先平緩降低后顯著升高的趨勢(shì)，Zeta 電位呈現(xiàn)先顯著下降后升高的趨勢(shì)（P<0.05）。當(dāng)SPI與復(fù)合多糖的質(zhì)量濃度比為1:10 時(shí)，三元復(fù)合乳液的顆粒平均粒徑最小為758.23±29.47 nm，電位絕對(duì)值達(dá)到最大值53.1±1.45 mV，顆粒分布均一、穩(wěn)定，形成良好的蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合凝膠體系?；诖?，選擇SPI 與復(fù)合多糖的質(zhì)量濃度比為1:10 進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

圖1 不同SPI 與卡拉膠-黃原膠配比復(fù)合乳液的粒徑及Zeta 電位變化Fig.1 Changes of particle size and Zeta potential of composite emulsion with different ratio of SPI to carrageenan-xanthan

2.1.2 不同pH 環(huán)境下復(fù)合乳液的粒徑及Zeta 電位變化 如圖2 所示，隨著分散液pH 的逐漸升高，SPI-卡拉膠-黃原膠三元復(fù)合乳液的平均粒徑和Zeta 電位均呈現(xiàn)整體下降趨勢(shì)（Zeta 電位的絕對(duì)值顯著升高）（P<0.05），在pH4.5～7.5 范圍內(nèi)，乳液中顆粒物的平均粒徑和Zeta 電位下降相對(duì)平緩，當(dāng)pH9.0～10.0 時(shí)，粒徑和Zeta 電位顯著下降，但pH9.0 和pH10.0環(huán)境下差異不顯著（P>0.05）。江連洲等[25]研究顯示，SPI 凝膠顆粒對(duì)pH 變化非常敏感，當(dāng)Zeta 電位絕對(duì)值較小時(shí)，凝膠顆粒表面所帶的同性電荷較少，減小了靜電排斥作用，進(jìn)而降低了分散液穩(wěn)定性，使體系中蛋白分子傾向于相互聚集，在堿性條件下SPI凝膠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，從而促進(jìn)SPI 凝膠顆粒作為Pickering 高內(nèi)相乳液的穩(wěn)定劑，這與本文結(jié)果基本一致。當(dāng)pH 為9.0 時(shí)，三元復(fù)合乳液顆粒物的粒徑較?。?87.33±29.74 nm），此時(shí)電位絕對(duì)值最大（71.5±5.41 mV），顆粒粒度分布均勻，狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定，故調(diào)節(jié)體系pH 為9.0 進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

圖2 不同pH 環(huán)境下復(fù)合乳液的粒徑及Zeta 電位變化Fig.2 Changes of particle size and Zeta potential of composite emulsion at different pH values

2.1.3 不同卡拉膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)復(fù)合乳液的粒徑及Zeta電位變化 如圖3 所示，隨著卡拉膠質(zhì)量濃度的升高，三元復(fù)合乳液中顆粒的平均粒徑呈先顯著減小后增大的趨勢(shì)（P<0.05），Zeta 電位呈現(xiàn)先顯著降低后平緩升高的趨勢(shì)。較低濃度卡拉膠的加入有利于復(fù)合多糖與SPI 形成多糖-蛋白復(fù)合物，顆粒的穩(wěn)定性增大，當(dāng)卡拉膠質(zhì)量濃度為0.2%時(shí)，SPI-卡拉膠-黃原膠三元復(fù)合乳液平均粒徑有最小值，且Zeta 電位絕對(duì)值有最大值，故選擇卡拉膠質(zhì)量濃度0.2%進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

圖3 不同卡拉膠質(zhì)量濃度復(fù)合乳液的粒徑及Zeta 電位變化Fig.3 Changes of particle size and Zeta potential of composite emulsion with different mass concentration of carraneenan

2.1.4 不同黃原膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)復(fù)合乳液的粒徑及Zeta電位變化 如圖4 所示，隨著黃原膠質(zhì)量濃度的升高，三元復(fù)合乳液中顆粒的平均粒徑和Zeta 電位呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)（P<0.05），當(dāng)黃原膠濃度在0.2%時(shí)顆粒粒徑達(dá)到最小值246.7±21.65 nm，顆粒粒徑小于300 nm，復(fù)合顆粒物粒度分布均一穩(wěn)定，此時(shí)Zeta 電位的絕對(duì)值達(dá)65.03±1.67 mV，形成了較穩(wěn)定的多糖-蛋白復(fù)合膠體體系，因此選擇黃原膠質(zhì)量濃度0.2%進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。該結(jié)果與Pickering粒子濃度充足時(shí)可穩(wěn)定更大的油水界面，從而形成總表面積較大的小液滴的研究結(jié)果一致[26]。當(dāng)與Pickering粒子濃度較低或者較高時(shí)，這些粒子不足以吸附到油水界面以形成粒徑較小的乳液液滴，當(dāng)SPI 與復(fù)合多糖的質(zhì)量濃度比為1:10，pH 為9.0，卡拉膠質(zhì)量濃度0.2%，黃原膠質(zhì)量濃度0.2%時(shí)，粒子濃度充足且合適，能夠形成具有更大總表面積且粒徑較小的乳液液滴[27]。

圖4 不同黃原膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)復(fù)合乳液的粒徑及Zeta 電位變化Fig.4 Changes of particle size and Zeta potential of composite emulsion with different mass concentration of xanthan

2.2 不同內(nèi)相體積SPI-卡拉膠-黃原膠Pickering 乳液的粒度及Zeta 電位分析

基于2.1 的研究結(jié)果，在SPI 與復(fù)合多糖質(zhì)量比例1:10，溶液pH9.0，卡拉膠質(zhì)量濃度0.2%，黃原膠質(zhì)量濃度0.2%的條件下，隨著大豆油內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)的增加，三元復(fù)合乳液的平均粒徑呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)（P<0.05）；當(dāng)大豆油體積10%～85%時(shí)，Zeta 電位絕對(duì)值顯著增大（P<0.05）（如圖5）。當(dāng)油相體積10%～85%范圍內(nèi)，三元乳液能夠形成較穩(wěn)定的Pickering 乳液（圖6），當(dāng)油相體積75%～85%時(shí)，三元乳液能夠形成較穩(wěn)定的高內(nèi)相Pickering 乳液，當(dāng)油相體積75%時(shí)，乳液平均粒徑有較小值（平均粒徑達(dá)351±24.12 nm），Zeta 電位絕對(duì)值有最大值（99.4±1.4 mV），穩(wěn)定性較其他組更優(yōu)。Li 等[28]報(bào)道，隨著內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)的增加，液滴排列更加緊密、整齊，并相互連接，形成了致密的網(wǎng)絡(luò)狀油滴填充體系，此時(shí)乳液的液滴尺寸逐漸減小。內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)的增大有利于油滴分散成更小的顆粒，形成更穩(wěn)定的凝膠狀結(jié)構(gòu)[29]。高內(nèi)相Pickering 乳液具有內(nèi)相比例大、穩(wěn)定性極佳、模版材料空隙均勻等特性，可應(yīng)用于食品加工、醫(yī)藥用品[25,30]、生物組織工程[31]、化妝品[32]等多領(lǐng)域中。

圖5 不同油相體積分?jǐn)?shù)下復(fù)合乳液的平均粒徑及Zeta 電位Fig.5 The mean particle size and Zeta potential of composite emulsion with different inner phase volume of oil fraction

圖6 不同油相體積分?jǐn)?shù)下復(fù)合乳液外觀圖Fig.6 The appearance of composite emulsion with different inner phase volume of oil fraction

2.3 不同內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)下Pickering 乳液的EAI 及ESI

不同內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)下Pickering 乳液的EAI 及ESI變化如圖7 所示。在大豆油內(nèi)相體積10%～75%范圍內(nèi)，EAI 和ESI 均顯著升高（P<0.05）。在添加量為75%時(shí)，乳液的EAI 和ESI 穩(wěn)定性均達(dá)到最大值，此時(shí)，SPI-卡拉膠-黃原膠包埋了75%的油相，形成了緊密的填充狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較強(qiáng)，而油相體積分?jǐn)?shù)達(dá)85%時(shí)，乳液的EAI 和ESI 稍有下降，說明當(dāng)油相體積75%時(shí)，SPI-卡拉膠-黃原膠乳液達(dá)到飽和狀態(tài)，填充狀態(tài)相對(duì)最為穩(wěn)定。這與前文粒徑結(jié)果一致，這是因?yàn)镻ickering 乳液顆粒間的排斥力決定乳液穩(wěn)定性，Zeta 電位的絕對(duì)值越大，說明分子間靜電斥力越大，液滴之間不容易絮凝，乳液穩(wěn)定性則越高[33]。

圖7 不同油相體積分?jǐn)?shù)下Pickering 乳液的EAI 及ESIFig.7 The EAI and ESI of Pickering emulsion with different inner phase volume of oil fraction

2.4 不同內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)Pickering 乳液的微觀結(jié)構(gòu)

光學(xué)顯微鏡觀察10%～85%大豆油內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)下Pickering 乳液的微觀結(jié)構(gòu)如圖8 所示，隨著大豆油內(nèi)相體積的增大，Pickering 乳液顆粒的粒徑分布更加均一、穩(wěn)定，當(dāng)油相體積分?jǐn)?shù)為75%時(shí)，乳液顆粒分散狀態(tài)最佳，這與粒徑、電位以及EAI、ESI的分析結(jié)果一致。

圖8 光學(xué)顯微鏡觀察不同油相體積分?jǐn)?shù)下Pickering 乳液的微觀結(jié)構(gòu)Fig.8 The microstructure of Pickering emulsion with different inner phase volume of oil fraction observed by optical microscope

2.5 不同內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)Pickering 乳液的紅外光譜（FTIR）分析

通過傅里葉紅外分光光度計(jì)測(cè)定乳液在不同內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)下的紅外光譜，表征不同內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)SPI-卡拉膠-黃原膠三元復(fù)合Pickering 乳液中SPI二級(jí)結(jié)構(gòu)含量變化（如圖9 所示）。不同內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)Pickering 乳液存在典型的蛋白特性峰，即1700～1600 cm?1的酰胺Ⅰ區(qū)和1230～1320 cm?1的酰胺Ⅲ區(qū)；同時(shí)，3500～3250 cm?1范圍內(nèi)的吸收峰反映OH、N-H 伸縮振動(dòng)；2800～3000 cm?1范圍內(nèi)的吸收峰反映脂肪族C-H 伸縮振動(dòng)峰；1700～1600 cm?1范圍內(nèi)的吸收峰反映C=O 和C-N 伸縮振動(dòng)的酰胺I 帶；1600～1500 cm?1范圍內(nèi)的吸收峰反映C-N 伸縮振動(dòng)的酰胺Ⅱ帶，1300～1000 cm?1左右的吸收峰主要反映C-O 鍵、C-N-C 鍵的伸縮振動(dòng)[34?35]。

圖9 不同油相體積分?jǐn)?shù)Pickering 乳液的紅外光譜Fig.9 The infrared spectra of Pickering emulsion with different inner phase volume of oil fraction

同時(shí)，利用PeakFit 擬合軟件分析計(jì)算圖譜分析（表1），當(dāng)大豆油內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)低于75%時(shí)，乳液中SPIα-螺旋含量整體隨著內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)的增加而增加，β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)則卷曲含量則整體隨之減少。當(dāng)大豆油內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)達(dá)到75%時(shí)，α-螺旋含量最高，α-螺旋與蛋白質(zhì)分子展開程度有關(guān)，其含量高說明蛋白分子展開程度低，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較強(qiáng)[34]。隨著油相體系的升高，β-轉(zhuǎn)角的含量先下降后升高，而β-折疊的含量先升高后下降，β-轉(zhuǎn)角的含量與蛋白柔性結(jié)構(gòu)穩(wěn)定相關(guān)，β-折疊的含量與蛋白分子聚集程度有關(guān)；SPI無規(guī)則卷曲含量變化較小，無規(guī)則卷曲的柔性構(gòu)象結(jié)構(gòu)利于連接結(jié)構(gòu)相對(duì)剛性的α-螺旋和β-折疊[34]。

表1 不同油相體積分?jǐn)?shù)Pickering 乳液SPI 的二級(jí)結(jié)構(gòu)分析Table 1 Secondary structure analysis of SPI in Pickering emulsion with different inner phase volume of oil fraction

2.6 不同內(nèi)相體積Pickering 乳液的環(huán)境穩(wěn)定性

2.6.1 貯藏期間不同內(nèi)相體積Pickering 乳液粒徑及電位變化 貯藏期間不同大豆油內(nèi)相體積Pickering乳液粒徑及電位變化分別見圖10 和圖11，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，不同內(nèi)相體積Pickering 乳液粒徑呈整體升高趨勢(shì)，Zeta 電位的絕對(duì)值呈整體下降趨勢(shì)。當(dāng)大豆油內(nèi)相體積為10%～30%的乳液粒徑在貯藏期間升高幅度較內(nèi)相體積50%～85%的乳液更大，且貯藏后期（3～5 d）的粒徑和Zeta 電位變化較之貯藏前期（1～2 d）更明顯。許馨予等[15]研究顯示，隨著油脂內(nèi)相體積的升高，析乳現(xiàn)象會(huì)明顯降低，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)乳液的粒徑明顯增大，乳液穩(wěn)定性下降，這可能是因?yàn)槌貤l件下微生物生長(zhǎng)繁殖破壞了乳液中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（蛋白質(zhì)、多糖等），擾亂了乳液結(jié)構(gòu)[36]。

圖10 貯藏期間不同油相體積Pickering 乳液粒徑變化Fig.10 Changes of particle size of Pickering emulsion with different inner phase volume of oil fraction during storage

圖11 貯藏期間不同油相體積Pickering 乳液Zeta 電位變化Fig.11 Changes of Zeta potential of Pickering emulsion with different inner phase volume of oil fraction during storage

2.6.2 貯藏期間不同內(nèi)相體積Pickering 乳液EAI 及ESI 變化 貯藏期間不同內(nèi)相體積Pickering 乳液EAI 及ESI 變化如圖12 和圖13 所示。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，Pickering 乳液EAI 和ESI 呈下降趨勢(shì)，在貯藏后期下降較前期更明顯；內(nèi)相體積75%的三元Pickering 乳液EAI 和ESI 最高，且隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)下降幅度不明顯；總體而言75%和85%的高內(nèi)相乳液顯示出更好的穩(wěn)定性，這與前文研究一致。

圖12 貯藏期間不同油相體積Pickering 乳液EAI 變化Fig.12 Changes of EAI of Pickering emulsion with different inner phase volume of oil fraction during storage

圖13 貯藏期間不同油相體積Pickering 乳液ESI 變化Fig.13 Changes of ESI of Pickering emulsion with different inner phase volume of oil fraction during storage

2.6.3 貯藏期間不同內(nèi)相體積Pickering 乳液SPI 二級(jí)結(jié)構(gòu)變化 貯藏期間10%～85%內(nèi)相體積Pickering乳液SPI 二級(jí)結(jié)構(gòu)（α-螺旋、β-轉(zhuǎn)角、β-折疊和無規(guī)則卷曲）變化如圖14 所示。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，所有乳液的α-螺旋含量和β-轉(zhuǎn)角含量有所下降，β-折疊有所增加，無規(guī)卷曲含量變化不明顯。在常溫貯藏條件下，油脂內(nèi)相體積10%、30%、50%、75%和85%的Pickering 乳液α-螺旋分別從13.73%、13.68%、13.77%、15.22%、13.82%下降到12.39%、13.07%、12.85%、14.27%、12.71%，β-轉(zhuǎn)角分別從26.50%、26.47%、26.21%、24.77%、26.42%下降到24.98%、25.77%、25.08%、22.82%、24.96%，β-折疊分別從45.56%、45.65%、45.80%、45.88%、45.50%升高至48.46%、47.08%、47.88%、48.76%、48.21%。以上變化說明貯藏期間Pickering 乳液SPI 分子展開程度有所增加，蛋白柔性結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也有所降低，蛋白分子有所聚集[34?35]。相對(duì)而言，油相體積分?jǐn)?shù)50%、75%和85%的Pickering 乳液均顯示出較好的耐貯性，其中油相體積分?jǐn)?shù)75%的Pickering 乳液貯藏期間穩(wěn)定性最強(qiáng)，且變化幅度最低。

圖14 貯藏期間不同油相體積Pickering 乳液SPI二級(jí)結(jié)構(gòu)變化Fig.14 Secondary structure changes of SPI in Pickering emulsion with different inner phase volume of oil fraction during storage

3 結(jié)論

當(dāng)SPI 與復(fù)合多糖的質(zhì)量濃度比為1:10，pH 為9.0，卡拉膠和黃原膠質(zhì)量濃度均為0.2%，油相體積10%～85%時(shí)，均能夠制備出具有較穩(wěn)定體系的SPI-卡拉膠-黃原膠復(fù)合Pickering 乳液，當(dāng)油相體積分?jǐn)?shù)為75%時(shí)，乳液顆粒分散狀態(tài)最佳，EAI 和ESI 達(dá)到最大值，SPIα-螺旋和β-折疊含量最高。在常溫貯藏條件下，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，不同內(nèi)相體積Pickering 乳液粒徑呈整體升高趨勢(shì)，Zeta 電位的絕對(duì)值、EAI和ESI 呈整體下降趨勢(shì)，α-螺旋含量和β-轉(zhuǎn)角含量有所下降，β-折疊有所增加，無規(guī)卷曲含量變化不明顯，其中內(nèi)相體積75%和85%的高內(nèi)相乳液顯示出更好的穩(wěn)定性。本研究制備的SPI-卡拉膠-黃原膠三元復(fù)合Pickering 乳液顯示出優(yōu)良的理化特性及貯藏穩(wěn)定性，這為功能性物質(zhì)靶向遞送和脂肪代替物創(chuàng)新提供了一定技術(shù)參考，同時(shí)，其加工穩(wěn)定性及體內(nèi)功效特性將有待進(jìn)一步探究。