大豆分離蛋白顆粒穩(wěn)定的鰱魚油Pickering乳液的制備及其性能表征

劉香玲，李真，王金廂，李學(xué)鵬*，徐永霞，米紅波，儀淑敏，勵建榮，高瑞昌，張宇昊

（1. 渤海大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，國家魚糜及魚糜制品加工技術(shù)研發(fā)分中心，遼寧 錦州 121013；2. 江蘇大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江 212013；3. 西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715）

Pickering 乳液是以固體顆粒為穩(wěn)定劑的乳狀液，由互不相溶的兩相組成，一相以液滴的方式分散在另一相中。相比使用表面活性穩(wěn)定的常規(guī)乳液，Pickering乳液具有綠色、無污染、安全性高和穩(wěn)定性強等優(yōu)點，Pickering 乳液在食品領(lǐng)域的應(yīng)用獨具優(yōu)勢且逐漸成為研究熱點，如應(yīng)用于冰淇淋、蛋白飲料、蛋黃醬、沙拉醬等[1]。Pickering 乳液不僅能使產(chǎn)品質(zhì)地均勻、穩(wěn)定，而且其固體顆粒的包埋形式在營養(yǎng)物質(zhì)、功能性成分的傳遞方面發(fā)揮著重要作用[2]。

穩(wěn)定Pickering 乳液的食品級顆粒主要有蛋白質(zhì)、多糖等成分[3]。其中，蛋白質(zhì)是由多種氨基酸組成的天然有機物質(zhì)，表面具有極性和非極性基團，是穩(wěn)定食品級Pickering 乳液安全、清潔的首選。蛋白基Pickering 乳液的顆粒通常以球形、纖維狀、微凝膠和納米凝膠的形式存在。其中固體顆粒作為Pickering 乳液穩(wěn)定劑的前提是具有適當(dāng)?shù)臐櫇裥圆⑶翌w粒尺寸應(yīng)明顯小于目標(biāo)尺寸至少一個數(shù)量級。固體顆粒界面膜理論和三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)理論是Pickering 乳液潛在的穩(wěn)定機制[4]。為了提高乳液穩(wěn)定性，蛋白顆粒通常經(jīng)過熱處理改性或反溶劑沉淀法制備[3，5]，熱處理是蛋白顆粒改性的一種簡單、高效的方法。研究表明，大豆分離蛋白（soy protein isolate，SPI）在乳化前進行熱處理，可以減小蛋白顆粒的粒徑并增加界面蛋白吸附量，提高SPI乳液在貯藏過程中的物理穩(wěn)定性，且較高的加熱溫度與乳液的穩(wěn)定性呈正相關(guān)[6]。此外，可以通過降低液滴粒徑、提高連續(xù)相黏度的方式提高乳液的穩(wěn)定性，進而防止乳液分層[3]。

如今，已研究出多種蛋白質(zhì)可作為穩(wěn)定Pickering乳液的固體顆粒，例如大豆分離蛋白[6]、藜麥蛋白[7]、花生分離蛋白[8]、醇溶蛋白[9]。大豆分離蛋白占大豆蛋白含量90%以上，含有人體必需氨基酸，營養(yǎng)豐富，不含膽固醇，具有良好的營養(yǎng)價值，可替代動物蛋白[10]。SPI具有良好的乳化特性和穩(wěn)定界面層的能力，因而廣泛應(yīng)用于食品、藥品、化妝品工業(yè)生產(chǎn)中[11]。例如，在傳統(tǒng)乳液中，SPI 可以有效包裹魚油[12]、肉桂精油[13]、靈芝孢子油[14]等，保護在空氣中容易被氧化變質(zhì)而不易儲存的優(yōu)質(zhì)脂肪；在Pickering 乳液中，SPI 顆?？梢匝杆俎D(zhuǎn)移到油水（空氣-水、油-水）界面上形成類凝膠網(wǎng)絡(luò)從而穩(wěn)定Pickering 乳液。

冷凍魚糜生產(chǎn)過程中往往會經(jīng)過漂洗程序，洗去魚肉中的酶、脂肪等物質(zhì)。作為魚糜加工副產(chǎn)物的鰱魚脂肪中含有大量不飽和脂肪酸，其中二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EHA）、二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DPA）含量處于較高水平，具有降血壓、血脂，增強免疫力，保護神經(jīng)系統(tǒng)的功能[15]。如何利用鰱魚脂肪制備功能性食品配料、提高其利用價值，是水產(chǎn)品加工行業(yè)關(guān)注的重要問題。鑒于此，本文以鰱魚脂肪制備的鰱魚油為原料，以SPI 為穩(wěn)定劑，制備SPI 顆粒穩(wěn)定的鰱魚魚油Pickering 乳液，通過探究SPI濃度、油相體積分?jǐn)?shù)、離子強度對Pickering 乳液理化特性及穩(wěn)定性的影響，為魚油Pickering 乳液的制備及其在食品中的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆分離蛋白（食品級）：浙江諾一生物科技有限公司；鰱魚脂肪：遼寧安井食品有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

APV-1000 高壓均質(zhì)機：丹麥APV 公司；Discovery DHR-1 流變儀：美國TA 公司；80i 光學(xué)顯微鏡：日本Nikon 公司；Turbiscan Lab Expert 穩(wěn)定性分析儀：法國Formulaction 公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 鰱魚油的制備將固態(tài)鰱魚脂肪于70℃水浴融化，在25℃、7 000r/min離心兩次取上清液，每次15 min，-20 ℃儲存。

1.3.2 Pickering 乳液的制備

參考Wang 等[6]的方法，略作修改。稱取SPI 于燒杯中配制3%蛋白母液，磁力攪拌2 h，過夜水化。95 ℃加熱15 min，冷卻至室溫，放入4 ℃冰箱保存?zhèn)溆?。將母液與鰱魚油混合，以8 000 r/min 剪切2 min，30 MPa均質(zhì)兩次，分別研究不同SPI 顆粒濃度（1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%）、油相體積分?jǐn)?shù)（0.1、0.2、0.3、0.4、0.5）、離子強度（0、0.1、0.2、0.3、0.4 mol/L NaCl）對乳液理化性質(zhì)和穩(wěn)定性的影響。

1.3.3 乳化活性及乳化穩(wěn)定性的測定

參考Jang 等[16]的方法。將均質(zhì)完畢的乳液倒入小燒杯中，立即使用移液槍吸取20 μL 乳化液，置于5 mL 0.1% 十二烷基磺酸鈉（sodium dodecyl sulfate，SDS）溶液中稀釋250 倍，測定500 nm 處的吸光值A(chǔ)0，乳化活性（emulsifying activity，EAI）及乳化穩(wěn)定性（emulsifying stability，ESI）計算公式如下。

式中：X 為乳化活性，m2/g；Y 為乳化穩(wěn)定性，%；C為乳化之前蛋白的濃度，g/100 mL；φ 為乳化液中油相體積分?jǐn)?shù)；N 為稀釋倍數(shù)；A0為乳狀液在0 min、500 nm處吸光值；At為乳化液在2 h、500 nm 處吸光值。

1.3.4 粒度分布的測定

參照李笑笑[17]的方法，利用激光粒度分布儀測定，添加樣品，在遮光率達到10%～15%時停止加樣，參數(shù)設(shè)置為顆粒吸收率0.001，顆粒折射率1.481，介質(zhì)折射率1.333。

1.3.5 光學(xué)顯微形貌分析

將乳液稀釋5 倍，取少量稀釋后的樣品滴在載玻片上，放置在10 倍物鏡下觀察并拍攝，在電腦上記錄拍攝的圖片。

1.3.6 流變特性的測定

參考Zeng 等[18]的方法，采用流變儀測定，使用40mm平行板石英夾具，取1 mL 乳液于測試臺上。

表觀黏度：模式Flow Sweep，取適量樣品于平板上，記錄剪切速率從0.01～100 s-1的過程中乳液的黏度變化。

黏彈性質(zhì)：在恒定應(yīng)變下（0.5%），頻率為0.1～10 Hz，獲得彈性模量（G′）和黏性模量（G″），表征Pickering 乳液的動態(tài)黏彈性。

1.3.7 凍融穩(wěn)定性的測定

參考Qin 等[7]的方法，將制得的乳液于-20 ℃放置24 h，循環(huán)冷凍-解凍，共3 次。記錄外觀變化，通過觀察乳析層的變化評價乳液的穩(wěn)定性，測定凍融過程中乳析指數(shù)（creaming index，CI）。

式中：X 為乳析指數(shù)，%；HC為乳清層高度，cm；HB為起始乳狀液高度，cm。

1.3.8 多重光散射分析

將20 mL 乳液放入多重光專用瓶中，每隔25 s 檢測一次，持續(xù)1 h，得到穩(wěn)定性動力學(xué)指數(shù)（turbiscan stability index，TSI）。TSI 指數(shù)反映樣品不穩(wěn)定的程度，TSI 越大，越不穩(wěn)定[19]。

式中：X 為穩(wěn)定性動力學(xué)指數(shù)；xi為背射光強的平均值；xBS為xi的平均值；n 為掃描次數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

試驗均重復(fù)3 次，采用SPSS 19.0 進行方差分析，結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，并用Origin 8.0 作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 乳液的粒度分布

SPI 顆粒濃度、油相體積分?jǐn)?shù)、離子強度對乳液粒度分布的影響見圖1。

圖1 SPI 顆粒濃度、油相體積分?jǐn)?shù)、離子強度對乳液粒度分布的影響Fig.1 Effects of SPI concentration，volume fractions of oil phase and NaCl concentration on particle size distribution of emulsion

粒徑是評價乳液穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，粒徑越小，分布越集中，乳液越穩(wěn)定。由圖1a 可知，所有乳液均呈多峰分布，隨著SPI 顆粒濃度增加，主峰總體向左移動，說明粒徑逐漸減小。Ning 等[8]研究發(fā)現(xiàn)，在花生分離蛋白乳液中，當(dāng)?shù)鞍最w粒濃度較低時，能夠覆蓋油滴表面的有效顆粒較少，顆粒數(shù)量不足以充分穩(wěn)定油滴，形成較大尺寸的油滴。所以，當(dāng)SPI 顆粒濃度為2.5%～3.0%時，體系蛋白顆粒含量增加，產(chǎn)生更多油水界面（界面面積增加），從而使乳化油滴數(shù)量增多、粒徑變小。

如圖1b 所示，乳液粒徑呈多峰分布，油相體積分?jǐn)?shù)增加，主峰位置總體向右移動，粒徑加大。Wang 等[6]研究發(fā)現(xiàn)，油相體積分?jǐn)?shù)在0.1～0.6，由SPI 穩(wěn)定的茶油Pickering 乳液的平均粒徑也呈現(xiàn)增加的趨勢。說明在濃度一定的情況下，SPI 包埋能力有限，隨著油相增加，體系產(chǎn)生了更多的油水界面，然而油滴單位界面面積可獲得顆粒數(shù)一定，所穩(wěn)定的界面面積有限，從而加重了油滴顆粒之間的聚集，油滴變大。

由圖1c 可知，加入NaCl 后，乳液由多峰分布變?yōu)殡p峰分布且粒徑減小，說明NaCl 能使液滴大小更加均一。研究發(fā)現(xiàn)，NaCl 分解出Cl－可以增加液滴間的空間位阻和靜電斥力，使乳液的平均液滴尺寸降低，增強蛋白質(zhì)分子間的相互作用，有助于液滴絮凝形成不易變形的界面層[20-21]。

2.2 乳化活性及乳化穩(wěn)定性

SPI 顆粒濃度、油相體積分?jǐn)?shù)、離子強度對乳化活性及乳化穩(wěn)定性的影響見圖2。

圖2 SPI 顆粒濃度、油相體積分?jǐn)?shù)、離子強度對乳化活性及乳化穩(wěn)定性的影響Fig.2 Effects of SPI concentration，volume fractions of oil phase and NaCl concentration on EAI and ESI of emulsion

乳化活性主要反映蛋白到界面的吸附速率、降低界面張力的速率，在乳化時降低界面張力的速率越高，乳化活性越高，反之乳化活性則降低[22]。乳化穩(wěn)定性表征蛋白質(zhì)維持乳液穩(wěn)定而不被破壞的性質(zhì)，與乳液的存放時間有關(guān)[23]。由圖2A 可知，乳液的EAI 隨SPI顆粒濃度的增加而降低，而ESI 先升高后降低，當(dāng)SPI顆粒濃度為2.5%時，ESI 達到最大值97.3%。EAI 逐漸降低可能由于蛋白顆粒之間發(fā)生締合，改變了親水親油值（hydrophile-lipophile balance，HLB），從而使EAI降低。此外蛋白含量升高，乳液黏度增大，蛋白質(zhì)吸附在界面的速率降低，降低了EAI；另一方面，蛋白含量增大，發(fā)生絮凝等聚集現(xiàn)象，降低了蛋白/纖維的表面活性作用，最終降低了乳液的EAI[24-25]。蛋白顆粒之間存在分子間或分子內(nèi)作用力，SPI 顆粒濃度增加，分子作用力增強，不利于蛋白顆粒吸附到油滴表面，進而導(dǎo)致乳液的ESI 在SPI 顆粒濃度為3.0%時略有下降。

如圖2B 所示，隨著油相體積分?jǐn)?shù)的增加，Pickering 乳液的EAI 逐漸增加，ESI 則在油相體積分?jǐn)?shù)為0.2 時達到最高后逐漸降低。表明在SPI 顆粒濃度一定的情況下，油相體積分?jǐn)?shù)增加，蛋白顆粒越易吸附至界面上，降低界面張力的速率越快，乳化活性就越高[22]。當(dāng)油相體積分?jǐn)?shù)為0.2 時，ESI 最高，說明此時乳液的穩(wěn)定性較好。

如圖2C 所示，隨著離子強度的增加，乳液的EAI先降低后升高，ESI 變化不顯著?？赡苡捎诩尤臌}離子后，體系產(chǎn)生靜電屏蔽效應(yīng)，導(dǎo)致蛋白顆粒間的相互作用增強，乳液滴絮凝，導(dǎo)致乳液黏度增加，蛋白擴散速率低，EAI 降低；當(dāng)鹽離子濃度過高時，乳液在油水界面的擴散速率變大，EAI 升高[21]。與之相對應(yīng)，由于蛋白顆粒間較強的相互作用使得乳液的ESI 不易隨時間的變化而變化，進而表明離子強度的添加對該Pickering 乳液的乳化穩(wěn)定性影響不大。

2.3 乳液的表觀黏度

SPI 顆粒濃度、油相體積分?jǐn)?shù)、離子強度對乳液表觀黏度的影響見圖3。

圖3 SPI 顆粒濃度、油相體積分?jǐn)?shù)、離子強度對乳液表觀黏度的影響Fig.3 Effects of SPI concentration，volume fractions of oil phase and NaCl concentration on apparent viscosity of emulsion

乳液的流變性能是指在外力或無外力作用下的流動學(xué)，在許多應(yīng)用中起著決定其功能性能的重要作用，如黏度、黏彈性、屈服應(yīng)力或彈性模量，研究乳液的流變性不僅可以了解其流動特性和穩(wěn)定性，還可以了解它的失穩(wěn)機制。表觀黏度能看出乳液的流動性，有利于表征液滴間的相互作用進而反映乳液的穩(wěn)定性[26]。由圖3a 可知，乳液表現(xiàn)為典型的非牛頓假塑性行為，產(chǎn)生了剪切稀化的現(xiàn)象，這是由于較高的剪切速率可以抑制布朗運動使乳液的流動阻力變小，進而說明乳液滴之間的相互作用較弱，在高剪切力下液滴易被破壞[27]。隨著SPI 顆粒濃度的增加，體系中產(chǎn)生越來越多的蛋白顆粒穩(wěn)定油水界面，使液滴間的距離減小，相互作用增強，所以提高了乳液的表觀黏度。乳液的表觀黏度將直接影響液滴之間的相互作用，進而影響乳液的凍融穩(wěn)定性。

從圖3b 可以看出，乳液出現(xiàn)剪切稀化現(xiàn)象，說明液滴之間的弱相互作用。Wang 等[6]研究結(jié)果表明SPI乳液存在剪切稀化的流體特性，這與本研究結(jié)果一致。隨著油相體積分?jǐn)?shù)的增加，乳液表觀黏度增加，這是由于油脂的升高增強了蛋白質(zhì)分子之間的相互作用，并使它們之間的聯(lián)系更緊密，進而形成了絮凝網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，油滴之間更大的接觸面積阻礙了乳狀液在剪切場中的自由流動，從而增加了其黏度。試驗中發(fā)現(xiàn)當(dāng)油相體積分?jǐn)?shù)大于0.3 時，此時的乳液黏稠，不易流動，放置幾天后近似凝固狀態(tài)，高黏度的乳液可以通過抑制液滴的自由移動，增強乳液的穩(wěn)定性[28-29]。

根據(jù)Stokes 方程，通過增加連續(xù)相的黏度，降低液滴粒徑或分散相與連續(xù)相之間的密度差，可以使乳液更穩(wěn)定[30]。如圖3c 所示，加入鹽離子能顯著提高體系黏度，從而獲得更加穩(wěn)定的乳液，這是因為鹽離子存在，可以使乳液體系形成靜電屏蔽，促使連續(xù)相中未吸附的蛋白顆粒從水相向界面的擴散和吸附，界面膜變厚，蛋白質(zhì)分子之間相互作用增強，從而形成凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[31]。

2.4 乳液的黏彈性質(zhì)

SPI 顆粒濃度、油相體積分?jǐn)?shù)、離子強度對乳液黏彈性的影響見圖4。

圖4 SPI 顆粒濃度、油相體積分?jǐn)?shù)、離子強度對乳液黏彈性的影響Fig.4 Effects of SPI concentration，volume fractions of oil phase and NaCl concentration on viscoelasticity of emulsion

由圖4a 可知，乳液的G′略大于G″，在同一頻率下，隨著SPI 顆粒濃度增大，G′和G″均增大，這是因為SPI 顆粒濃度增加，體系中蛋白含量增加，從而使三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)增強，增強了乳液的穩(wěn)定性。隨著頻率的增加，乳液模量增加，說明乳液形成以彈性為主的弱締合相互作用的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而模量差距不大說明乳液具有較好的流動性[32-33]。

從圖4b 可以看出，不同油相體積分?jǐn)?shù)的乳液的G′＞G″，體系形成以彈性為主網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)油相體積分?jǐn)?shù)較低時，乳液具有頻率依賴性，說明乳液具有較好的流動性。當(dāng)油相體積分?jǐn)?shù)在0.4～0.5 時，乳液由于液滴聚集具有較高的黏性，乳液呈類凝膠狀，形成了類凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以模量不易受頻率的變化而改變，此時的乳液穩(wěn)定性強，這與Ning 等[7]研究結(jié)果一致。

由圖4c 可知，在0.1～0.4 mol/L NaCl 存在下，不同離子強度的乳液G′均遠(yuǎn)大于G″，表明乳液形成了以彈性為主的凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，但不同離子強度之間變化很小。乳液的模量基本不具有頻率依賴性，說明形成了較強的凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)并降低了液滴的流動性，從而提高了乳液的穩(wěn)定性。這可能是由于加入Na＋后，蛋白質(zhì)聚集程度加重，從而使蛋白分子之間的結(jié)合更加緊密，制成乳液后的結(jié)構(gòu)也較為緊密，黏度和模量均有所增加，這與王小慶等[34]報道的結(jié)果一致。

2.5 乳液的貯藏穩(wěn)定性

SPI 顆粒濃度、油相體積分?jǐn)?shù)、離子強度對乳液TSI 的影響見圖5。

圖5 SPI 顆粒濃度、油相體積分?jǐn)?shù)、離子強度對乳液TSI 的影響Fig.5 Effects of SPI concentration，volume fractions of oil phase and NaCl concentration on turbiscan stability index of emulsions

Pickering 乳液的貯藏穩(wěn)定性可以用穩(wěn)定性動力學(xué)指數(shù)（TSI）、視覺外觀來共同評價，TSI 是評估乳液穩(wěn)定性的一個重要參數(shù)。穩(wěn)定性分析儀應(yīng)用多重光散射的原理，在樣品無損的條件下表征物理不穩(wěn)定現(xiàn)象，TSI 值越小、斜率越小，表明乳液越穩(wěn)定[35]。從圖5a 可以看出，隨著SPI 顆粒濃度的升高，乳液的整體穩(wěn)定性呈現(xiàn)先升高后略微降低的趨勢。SPI 顆粒濃度較低時，不足以覆蓋油滴，導(dǎo)致乳液穩(wěn)定性差[8]。當(dāng)SPI 顆粒濃度達到2.5%時，乳液穩(wěn)定系數(shù)最低，為0.98，剛好達到乳液最適濃度，與貯藏20 d 后外觀圖相對應(yīng)，高顆粒濃度有利于小液滴的形成，較高的顆?？梢苑€(wěn)定較高的界面面積，當(dāng)顆粒濃度大于能吸附在界面上的最大濃度時，未吸附顆粒形成空間位阻，乳液穩(wěn)定性升高；但當(dāng)SPI 顆粒濃度達到3.0%時，顆粒濃度過高導(dǎo)致未吸附顆粒聚集，乳液整體穩(wěn)定性降低。

由圖5b 可知，油相體積分?jǐn)?shù)為0.2 時，乳液穩(wěn)定系數(shù)越低，為0.10。說明當(dāng)油相體積分?jǐn)?shù)為0.2 時，乳液的穩(wěn)定性最好。貯藏20 d 后的視覺外觀圖中油相體積分?jǐn)?shù)0.1～0.4 都有輕微的破乳現(xiàn)象，油相體積分?jǐn)?shù)越高乳液常溫貯藏時穩(wěn)定性越好，與圖3b 相對應(yīng)，這主要是由于高油相可以通過增加體系的黏度使乳液的穩(wěn)定性增強[36]。但在凍融試驗中油相較高時，蛋白顆粒不足以覆蓋油水界面，會發(fā)生析油、破乳等現(xiàn)象，反而不利于乳液的凍藏。

圖5c 為不同離子強度對乳液貯藏穩(wěn)定性的影響。當(dāng)離子強度為0.3、0.4 mol/L 時，乳液的TSI 最小，乳液相對穩(wěn)定。鹽離子的加入進一步提升了乳液的貯藏穩(wěn)定性，乳液常溫貯藏20 d 后仍未出現(xiàn)分層現(xiàn)象。Zhu等[37]研究指出NaCl 的存在能實現(xiàn)有效的靜電屏蔽，改善SPI 顆粒的乳化效率和界面填充性能，進而提高乳液的穩(wěn)定性，與本文研究結(jié)果一致。

2.6 乳液的凍融穩(wěn)定性

SPI 顆粒濃度、油相體積分?jǐn)?shù)、離子強度對乳液凍融穩(wěn)定性的影響見圖6。

圖6 SPI 顆粒濃度、油相體積分?jǐn)?shù)、離子強度對乳液凍融穩(wěn)定性的影響Fig.6 Effects of SPI concentration，volume fractions of oil phase and NaCl concentration on freeze-thaw stability of emulsion

乳液食品在儲藏、運輸過程中需要經(jīng)過冷藏或冷凍，所以較高的凍融穩(wěn)定性對市場實際應(yīng)用具有重要意義。乳析指數(shù)（CI）是乳液中所析出水及油的高度與乳液總高度的比值，乳析指數(shù)越低，乳液越穩(wěn)定。由圖6a 可知，乳液冷凍過程中蛋白競爭性的吸附于冰晶和油滴，油相、水相結(jié)晶，融化時從界面解吸從而失穩(wěn)；而試驗中3 次凍融循環(huán)都未出現(xiàn)明顯的油析出，說明吸附蛋白完全覆蓋了油水界面。凍融循環(huán)過程中，隨著SPI 顆粒濃度的升高，CI 先降低后升高，當(dāng)SPI 顆粒濃度為2.5%時，CI 達到最小值為2.6%，表明此時乳液的凍融穩(wěn)定性最高。SPI 顆粒濃度在1.0%～2.5%時，乳液穩(wěn)定性逐步上升，原因是連續(xù)相中未吸附的蛋白顆粒與液滴形成了三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以抵抗冷凍帶來的損傷，此外固體顆粒吸附在油水界面上形成厚而堅硬的界面層可以抵抗冰膨脹而產(chǎn)生的應(yīng)力。當(dāng)SPI 顆粒濃度為3.0%時，CI 升高到28.8%，是因為體系中未吸附蛋白質(zhì)顆粒增多，一方面未吸附蛋白質(zhì)顆粒之間在零度以下的聚集行為[38]；另一方面界面吸附顆粒與水相中未吸附顆粒之間相互纏結(jié)，聚集程度加深，進而使高濃度SPI 乳液的CI 增加[39]。

圖6b 可以看出，隨著油相體積分?jǐn)?shù)的增加，乳液CI 越來越高，在3 次凍融過程中，油相體積分?jǐn)?shù)為0.1～0.2 時，乳液僅出現(xiàn)破乳現(xiàn)象；而油相體積分?jǐn)?shù)為0.3～0.5時，乳液析油與破乳現(xiàn)象同時出現(xiàn)。研究表明，不同油相比例的SPI 乳液的凝固點在-19.78～-16.26 ℃[38，40]，說明在凍融過程中兩相都會發(fā)生結(jié)晶，而粗魚油在4 ℃就可發(fā)生凝固，所以隨著體系中魚油含量升高，乳液凝固點升高，進而說明油相體積分?jǐn)?shù)越高，乳液將在冷凍過程中越容易發(fā)生結(jié)晶。此外，冷凍過程中，蛋白競爭性的吸附于冰晶和油滴，融化時從界面解吸，使油滴暴露出來，導(dǎo)致失穩(wěn)。

由圖6c 可知，離子強度決定了乳液的失穩(wěn)程度。對于不加鹽的乳液會出現(xiàn)嚴(yán)重的破乳現(xiàn)象，這表明其凍融穩(wěn)定性非常低。離子強度在0.3～0.4 mol/L 時，乳液較穩(wěn)定。說明鹽離子的存在極大地提高了乳液在凍融循環(huán)過程中的抗分層穩(wěn)定性。乳液加入鹽后液滴發(fā)生絮凝，在凍融過程中液滴堆積可能會形成類三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。Qin 等[7]研究表明藜麥蛋白乳液中添加鹽離子的乳液液滴具有較小的尺寸，且在凍融過程中“鹽析”效應(yīng)有效抑制了水結(jié)晶體的形成，使得乳滴界面處形成了凝膠狀三維網(wǎng)絡(luò)和多層結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)論

SPI 顆粒濃度、油相體積分?jǐn)?shù)、離子強度對大豆蛋白顆粒穩(wěn)定的鰱魚油Pickering 乳液的粒徑、微觀結(jié)構(gòu)、流變特性、乳化特性、凍融穩(wěn)定性等性能具有顯著影響。在SPI 顆粒濃度為1.0%～3.0%時，隨SPI 顆粒濃度的增加，乳液粒徑變小，液滴聚集程度降低，乳化活性逐漸降低，乳液凍融過程中的乳析指數(shù)先降低后升高；當(dāng)SPI 顆粒濃度為2.5%時乳化穩(wěn)定性最高，凍融后乳析指數(shù)最低，乳液最穩(wěn)定。隨著鰱魚油油相體積分?jǐn)?shù)的升高，乳液粒徑逐漸增大，液滴聚集程度加深，乳化活性顯著增高，凍融時乳析指數(shù)不斷升高，甚至出現(xiàn)析油現(xiàn)象；當(dāng)油相體積分?jǐn)?shù)為0.2 時，乳液乳化穩(wěn)定性ESI 最高，凍融乳析指數(shù)最低，乳液最穩(wěn)定。加入不同鹽濃度后，液滴粒徑增大、聚集程度加深，乳液表觀黏度、彈性模量和黏性模量顯著增加；當(dāng)離子強度在0.4 mol/L 時乳液穩(wěn)定性好、未出現(xiàn)破乳現(xiàn)象。同時，乳液具有剪切變稀的現(xiàn)象，其彈性模量大于黏性模量，乳液形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。綜上，當(dāng)SPI 顆粒濃度為2.5%、鰱魚油體積分?jǐn)?shù)為0.2、離子強度為0.4 mol/L時，制得的Pickering 乳液具有較好的穩(wěn)定性。