植物基蛋液體系構(gòu)建及其特性研究

職蘭懿 ， 劉哲 ， 王強(qiáng) ， 石愛民

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193

蛋液是鮮雞蛋經(jīng)過清洗消毒、自動(dòng)打蛋、均質(zhì)和巴氏殺菌后制成的液體蛋產(chǎn)品，但由于存在膽固醇、激素、抗生素、過敏等問題，蛋液的發(fā)展受到限制。植物基蛋液是由改性植物蛋白、植物油和多糖經(jīng)過高速剪切、均質(zhì)制備而成的乳液，不含膽固醇，生產(chǎn)過程不添加激素，可有效解決蛋液存在的問題，是一種健康的蛋液替代品。植物基蛋液（乳液）體系中的蛋白和多糖在加熱條件下發(fā)生交聯(lián)，形成凝膠網(wǎng)絡(luò)，油滴均勻分布在凝膠網(wǎng)絡(luò)中，起到填充和增強(qiáng)凝膠網(wǎng)絡(luò)的作用（圖1）。目前，有蛋白和多糖對(duì)植物基蛋液影響的研究報(bào)道［1］，但是TGase、CaCl2和大豆卵磷脂（soybean lecithin，SL）對(duì)植物基蛋液的影響尚無系統(tǒng)性探究。

圖1 植物基蛋液機(jī)制圖Fig. 1 Mechanism of plant-based egg liquid

通常情況下，乳液經(jīng)熱誘導(dǎo)、酶誘導(dǎo)、酸誘導(dǎo)、鹽誘導(dǎo)或化學(xué)誘導(dǎo)后形成乳液凝膠。因此，原料改性、誘導(dǎo)方式及其他加工條件均會(huì)對(duì)乳液凝膠產(chǎn)生影響。Guo等［2］采用20 U·g-1TGase對(duì)大豆分離蛋白進(jìn)行改性，結(jié)果顯示形成的微凝膠顆粒比蛋白質(zhì)溶液中的分子更具備剛性結(jié)構(gòu)，理論上此時(shí)的結(jié)合位點(diǎn)減少，不利于乳液凝膠形成。Zhang等［3］添加Ca2+制備大豆分離蛋白（soybean protein isolate，SPI）納米顆粒，Ca2+屏蔽SPI多肽鏈上的負(fù)電荷，并起到鹽橋作用，使多肽鏈相互接近。SL作為一種天然乳化劑可促使乳液生成更小的液滴，但其與蛋白間的相互作用也會(huì)影響乳液凝膠的性質(zhì)。

綠豆蛋白（mung bean protein，MBP）主要由8S球蛋白亞基組成，占比約60%～65%，這使得MBP具有良好的膠凝性。此外，MBP中必需氨基酸含量豐富、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，屬于低敏蛋白，適用范圍廣［4-5］。但天然MBP乳化性及凝膠性無法達(dá)到植物基蛋液的要求，因此，本研究以MBP為原料，輔以TGase、CaCl2對(duì)其進(jìn)行交聯(lián)改性，混合大豆油、可得然膠、SL及其他輔料在高速剪切和均質(zhì)的作用下構(gòu)建植物基蛋液，并對(duì)乳液及乳液凝膠特性進(jìn)行研究，旨在明確TGase、CaCl2和SL如何對(duì)植物基蛋液及乳液凝膠產(chǎn)生影響，為提升植物基蛋液的品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

MBP（蛋白質(zhì)79.20%±0.51%、脂肪10.10%±0.20%、灰分3.60%±0.04%）購(gòu)于煙臺(tái)雙塔食品股份有限公司；可得然膠購(gòu)于鄭州歐寶生物科技有限公司；大豆油購(gòu)于益海嘉里食品營(yíng)銷有限公司；大豆卵磷脂購(gòu)于聚融時(shí)代（固安）生物科技有限公司；CaCl2購(gòu)于聚融時(shí)代（固安）生物科技有限公司；TGase（1000U）購(gòu)于南寧龐博生物工程有限公司；戊二醛購(gòu)于麥克林公司；尼羅紅和尼羅藍(lán)購(gòu)于北京酷來搏科技有限公司。

1.2 儀器

T18 basic高速剪切機(jī)購(gòu)于美國(guó)IKA公司；DSHZ 300恒溫水浴振蕩器購(gòu)于北京瑞爾欣德科技有限公司；SQP電子天平購(gòu)于賽多利斯科學(xué)儀器北京有限公司；JMS-30B膠體磨購(gòu)于廊坊市廊通機(jī)械有限公司；EUROSTAR 20攪拌器購(gòu)于美國(guó)IKA公司；DK-S24電熱恒溫水浴鍋購(gòu)于上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；西門子KM48EA20TI電冰箱購(gòu)于博西華家用電器有限公司；艾科浦超純水機(jī)AFZ-2002-M購(gòu)于重慶頤洋企業(yè)發(fā)展有限公司；Mastersizer 3000激光粒度儀購(gòu)于英國(guó)Malvern公司；TCS-SP8型激光共聚焦顯微鏡購(gòu)于德國(guó)Leica公司；DHR-2流變儀購(gòu)于美國(guó)TA Instruments公司。

1.3 蛋白凝膠分散液的制備

蛋白凝膠分散液制備參考焦博［6］的方法并稍加改動(dòng)。將10%蛋白粉分散于去離子水中，采用IKA攪拌器在室溫下550 r·min-1攪拌2 h，放置于4 °C冰箱中過夜10 h。添加TGase（0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%）和CaCl2（0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%），攪拌均勻，將混合液放置于50 °C水浴鍋中進(jìn)行30 min熱交聯(lián)和酶交聯(lián)，隨后95 °C下滅活15 min，4 °C冰浴冷卻20 min。最后，高速剪切機(jī)10000 r·min-1離心1 min破碎蛋白凝膠，以得到蛋白凝膠分散液。

1.4 植物基蛋液的制備

植物基蛋液制備參考王瑩［7］的方法并稍加改動(dòng)。將0.005%姜黃素和SL（0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%）與油混合得到油相混合物，將油相混合物緩慢加入蛋白分散液進(jìn)行剪切均質(zhì)（10000 r·min-1，2 min），再將多糖加入其中進(jìn)行剪切均質(zhì)（10000 r·min-1，2 min），使用膠體磨將混合物均質(zhì)2次，將所得乳液于64.5 °C巴氏殺菌3 min，得到植物基蛋液。

1.5 乳液凝膠的制備

乳液凝膠制備參考周長(zhǎng)旭［8］的方法并稍加改動(dòng)。取15 mL植物基蛋液于25 mL燒杯中，用保鮮膜進(jìn)行封口，90 °C水浴加熱40 min，取出放于4 °C冰箱冷藏20 h。

1.6 乳液粒徑

乳液粒徑測(cè)定參考焦博［6］的方法并稍加改動(dòng)。使用Mastersizer 3000激光粒度分析儀測(cè)定乳液粒徑（D4，3），樣品的添加量需確保遮蔽范圍為10%～20%。加入樣品后攪拌2 min使乳液充分分散，分散劑（超純水）折射率1.33，乳液液滴折射率1.45，吸收率0.001，物質(zhì)形態(tài)為非球形，每個(gè)樣品測(cè)定3次取平均值。

1.7 乳液微觀結(jié)構(gòu)的觀察

乳液微觀結(jié)構(gòu)觀察參考Li等［9］的方法并稍加改動(dòng)。分別配制尼羅藍(lán)和尼羅紅染料（均為0.1%，異丙醇作溶劑），取10 μL尼羅紅、20 μL尼羅藍(lán)和1 mL新鮮乳液混勻，避光條件下于激光共聚焦專用染色皿中染色15 min，吸取染色后的樣品滴于載玻片上，蓋上蓋玻片，使用TCS-SP8型CLSM在63倍物鏡下觀察乳液的微觀結(jié)構(gòu)及蛋白和油滴的分布狀態(tài)。尼羅紅和尼羅藍(lán)激發(fā)波長(zhǎng)分別設(shè)置為488 nm和633 nm，成像結(jié)果中油相顯示為紅色，蛋白顯示為綠色。

1.8 乳液表觀粘度的測(cè)定

乳液表觀粘度測(cè)定參考Li等［10］的方法并稍加改動(dòng)。選用直徑為40 mm圓形平板模具，設(shè)置程序?yàn)镕low Ramp，溫度25 °C，時(shí)間60 s，剪切速率設(shè)為0.1～700.0 s-1，校正儀器后在載物臺(tái)上加樣，載物臺(tái)與平板模具間隙設(shè)置為1 mm，保證樣品充滿間隙無氣泡，側(cè)面呈弧形，檢測(cè)表觀粘度。

1.9 乳液凝膠質(zhì)構(gòu)的測(cè)定

TPA模式下，將樣品的中心置于質(zhì)構(gòu)儀探頭正下方的樣品臺(tái)上。采用P/0.5探頭對(duì)樣品進(jìn)行2次壓縮。測(cè)定條件：測(cè)前速度5.0 mm·s-1，測(cè)試速度2.0 mm·s-1，測(cè)后速度5.0 mm·s-1，壓縮百分比25%，觸發(fā)力5.0 g，觸發(fā)類型auto；數(shù)據(jù)攫取速率200 pps，停留時(shí)間5 s。測(cè)試完成后，用儀器自帶軟件Texture Expert Exceed 2.64a內(nèi)部宏TPA.MAC對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行處理，得到凝膠硬度、彈性、膠凝性、咀嚼性等指標(biāo)。

1.1 0 乳液凝膠持水率的測(cè)定

稱取約1 g乳液凝膠樣品，置于內(nèi)壁裝有雙層濾紙的10 mL離心管中，在25 °C下以4800 r·min-1離心15 min，離心前后分別對(duì)樣品進(jìn)行稱重，設(shè)置3個(gè)平行重復(fù)，按公式（1）計(jì)算持水率（water holding capacity， WHC）。

式中，m1表示離心前乳液凝膠樣品的質(zhì)量（g）；m2表示離心后乳液凝膠樣品的質(zhì)量（g）。

1.11 乳液凝膠微觀結(jié)構(gòu)觀察

參考Kaewmanee等［11］方法并稍加改動(dòng)，將1.5中制備的乳液凝膠切成2 mm×3 mm×5 mm的立方體，在室溫下用2.5%戊二醛固定液固定48 h。先后采用磷酸緩沖液、蒸餾水和無水乙醇（50%、70%、80%、90%和100%，體積分?jǐn)?shù)）對(duì)樣品分別沖洗15 min，再凍干樣品，用刀片和鑷子輔助掰斷凝膠條，將樣品固定在金屬樣品臺(tái)上，露出斷面，噴金，用SEM觀察樣品的微觀結(jié)構(gòu)。

1.12 數(shù)據(jù)處理與分析

所有實(shí)驗(yàn)設(shè)置3次重復(fù)，采用Excel和SPSS 26軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和顯著性分析，采用Origin 2022作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 TGase、CaCl2和SL對(duì)乳液粒徑和微觀結(jié)構(gòu)的影響

如圖2A所示，TGase添加量從0.1%增加至0.7%，乳液粒徑從39.40±0.17 μm顯著減小至34.67±1.85 μm，繼續(xù)增加TG酶的使用量，乳液液滴粒徑顯著增加至最終42.87±0.29 μm（1.1%）。這是由于TGase交聯(lián)使蛋白分子構(gòu)象發(fā)生改變，暴露出更多的疏水基團(tuán)和結(jié)合位點(diǎn)，形成的固體顆粒不可逆地吸附在油水界面，使體系傾向于形成粒徑更小更均勻的液滴［12］。較多的TGase使更多的蛋白分子間發(fā)生交聯(lián)和結(jié)構(gòu)改變，疏水相互作用的減弱或限制也使得蛋白分子間易發(fā)生聚集，導(dǎo)致粒徑增大［13］。如圖3所示，隨著TGase添加量的增加，CLSM圖中液滴粒徑先減小后增大，變化趨勢(shì)與粒徑測(cè)定結(jié)果大致相同，TGase添加量為0.1%～0.7%，液滴粒徑減小，大小更加均勻，這是固體顆粒作用的結(jié)果，添加量為0.7%時(shí)，CLSM圖中未被染成綠色（蛋白）的區(qū)域面積最大，這是相當(dāng)一部分蛋白以固體顆粒的形式吸附在油水界面而非處于連續(xù)相中的原因，當(dāng)TGase添加量為0.9%和1.1%時(shí)，圖3中顯示出更大面積的綠色，說明蛋白發(fā)生了聚集。

圖2 不同加工條件對(duì)植物基蛋液粒徑的影響Fig. 2 Particle size of plant-based egg liquid under different processing conditions

圖3 不同條件下植物基蛋液的CLSM結(jié)果Fig. 3 CLSM results of plant-based egg liquid under different conditions

如圖2B所示，相較于添加0.1% CaCl2的乳液，當(dāng)添加量為0.2%時(shí)，液滴粒徑從36.93±1.46 μm顯著增加至46.63±0.47 μm，繼續(xù)添加CaCl2，粒徑減小至最終40.67±0.42 μm。CaCl2的靜電屏蔽效應(yīng)使Ca2+結(jié)合到帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)表面，同時(shí)增強(qiáng)顆粒間的吸引力，并作為鹽橋促進(jìn)了蛋白質(zhì)聚集，使粒徑增大［3］。但較高濃度的Ca2+使水合Ca2+間排斥力急劇增加，阻止了顆粒間的聚集，這與Tu等［14］的研究結(jié)果相似，他們分別采用NaCl和CaCl2誘導(dǎo)米糠蛋白交聯(lián)制備顆粒穩(wěn)定乳液，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)Ca2+濃度大于50 mmol·L-1時(shí)，乳液液滴粒徑顯著減小，Ca2+濃度為50 mmol·L-1時(shí)，粒徑為15.25±0.80 μm，Ca2+濃度為200 mmol·L-1時(shí)，粒徑減小至12.02±0.65 μm。隨著CaCl2添加量的增加，CLSM圖像顯示液滴粒徑先增大后減小，與粒徑檢測(cè)結(jié)果大致相同（圖3）。

如圖2C所示，未添加SL時(shí)液滴粒徑為43.87±1.03 μm，加入SL后液滴粒徑顯著降低至34.57±1.48 μm（2.0%），CLSM結(jié)果（圖3）也反映出了這一結(jié)果，液滴粒徑減小且大小更均勻。SL良好的乳化作用降低了油水兩相間的界面張力，當(dāng)SL添加量較大時(shí)可以大面積覆蓋油滴，促進(jìn)油滴表面被更快地覆蓋，抑制油滴聚集，生成粒徑更小的液滴［15］。

2.2 TGase、CaCl2和SL對(duì)乳液表觀粘度的影響

乳液穩(wěn)定性受表觀粘度的影響，表觀粘度可反映乳液體系中分子間內(nèi)聚力的大小，與液滴大小、連續(xù)相粘度和體系組成成分都密切相關(guān)［16］。TGase、CaCl2和SL的加入改變了乳液的表觀粘度，對(duì)乳液的穩(wěn)定性產(chǎn)生了不同程度的影響。如圖4所示，在不同因素及添加量下，乳液均呈現(xiàn)出剪切稀化的特性。

圖4 不同加工條件對(duì)植物基蛋液表觀粘度的影響Fig. 4 Apparent viscosity of plant-based egg liquid under different processing conditions

如圖4A所示，當(dāng)TGase添加量為0.1%～0.7%時(shí)，乳液表觀粘度幾乎無差別，隨著TGase添加量的持續(xù)增加（0.9%和1.1%），乳液表觀粘度稍有減小，這是因?yàn)樵赥Gase的作用下，較多的蛋白分子形成顆粒，同時(shí)疏水相互作用的減弱或限制，蛋白分子間易聚集，油滴也容易發(fā)生聚集，在分子間弱相互作用及油相潤(rùn)滑的作用下，乳液表觀粘度減?。?7］。

如圖4B所示，CaCl2添加量為0.10%和0.15%時(shí)，乳液表觀粘度無顯著變化，隨著CaCl2添加量持續(xù)增加（0.2%～0.3%），乳液表觀粘度逐漸下降。這是因?yàn)殡S著CaCl2的增加，在靜電屏蔽作用下，蛋白分子間靜電斥力作用減小，液滴容易絮凝，液滴間摩擦力增加，表觀粘度增加。

食品生產(chǎn)中有時(shí)使用SL作為粘度調(diào)節(jié)劑。如圖4C所示，加入SL后（0.5%），乳液的表觀粘度增加，且隨著SL添加量的增加而增加。一方面，SL加入后使蛋白分子間暴露出疏水基團(tuán)，兩者間通過疏水相互作用結(jié)合，分子間內(nèi)聚力增大，蛋白分子三維空間結(jié)構(gòu)改變，碰撞幾率增加；另一方面，食品級(jí)SL中通常含有少量碳水化合物，添加SL后向體系中引入了一定量的固形物，體系中分子間碰撞概率增加，乳液流動(dòng)性變差，剪切乳液時(shí)所需的扭矩增大。此外，SL濃度較大時(shí)會(huì)發(fā)生聚集，從而提高表觀粘度。此研究結(jié)果與Sun等［18］的結(jié)果相似。山野善正等［19］向乳液體系中添加不同量的SL（0.2%、0.6%和1.0%），乳液表觀粘度隨SL添加量的增加而增加［19］。

2.3 TGase、CaCl2和SL對(duì)乳液凝膠質(zhì)構(gòu)、持水率和微觀結(jié)構(gòu)的影響

如圖5所示，隨著TGase添加量的增加，乳液凝膠的硬度、膠凝性、咀嚼性和持水率均先上升后下降，TGase添加量為0.3%時(shí)，各指標(biāo)均達(dá)到最大值，硬度、膠凝性、咀嚼性和持水率分別為231.58%±10.94 g、107.91±6.10、105.56±6.95和43.39%±0.90%。此時(shí)乳液凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)最為致密（圖5E），孔洞分布均勻、大小平均，約為5～10 μm。繼續(xù)添加TGase，乳液凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得疏松，孔洞分布散亂，當(dāng)TGase添加量為1.1%時(shí)，硬度、膠凝性、咀嚼性和持水率分別為150.65±4.35 g、76.16±5.25、73.60±5.04和37.53%±0.46%。乳液制備過程中，一定程度的TGase交聯(lián)使部分蛋白質(zhì)賴氨酸上ε-氨基和谷氨酸上γ-羥酰胺基之間發(fā)生極強(qiáng)的共價(jià)交聯(lián)，經(jīng)過剪切后形成具有一定剛性結(jié)構(gòu)的非球形固體顆粒［20］。相較于天然蛋白分子，固體顆粒能夠不可逆地附著在油水界面，制備出液滴分布均勻、穩(wěn)定性好的乳液，后期加熱誘導(dǎo)形成乳液凝膠時(shí)，顆粒包裹的液滴均勻分散在體系中，連續(xù)相中的蛋白分子間發(fā)生交聯(lián)，形成均勻細(xì)膩強(qiáng)度大的乳液凝膠結(jié)構(gòu)［21］。Dickinson［22］認(rèn)為真實(shí)的食品乳液凝膠結(jié)構(gòu)可能是由聚合的乳液液滴和交聯(lián)大分子共同組成的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)，研究分別采用蛋白、無機(jī)膠體顆粒和蛋白-顆?；旌衔镏苽銸/W乳液，樣品儲(chǔ)存1 d后進(jìn)行觀察，僅由蛋白穩(wěn)定的乳液分成兩層，由Laponite顆粒穩(wěn)定的Pickering乳液分成油層、乳液層和水層，然而，蛋白-顆?；旌衔镏苽涞哪z狀乳液具有穩(wěn)定乳液凝膠的均勻外觀，彈性模量大，屈服應(yīng)力值高，包裹油滴的蛋白-顆粒膜形成了自支撐的三維網(wǎng)絡(luò)。添加過量TGase，更多的蛋白分子在酶的作用下形成了剛性結(jié)構(gòu)，疏水相互作用減弱或受限，蛋白顆粒除了吸附在油水界面以外，剩余的分布在連續(xù)相中，但此種結(jié)構(gòu)不利于后續(xù)乳液凝膠網(wǎng)絡(luò)的生成，此時(shí)凝膠結(jié)構(gòu)疏松、孔洞變大（圖5E），油滴易發(fā)生聚集，乳液凝膠硬度和斷裂性能下降［23］。

圖5 TGase對(duì)植物基蛋液乳液凝膠質(zhì)構(gòu)和持水率的影響Fig. 5 Effects of TGase on texture and water holding capacity of plant-based egg emulsion gels

鹽離子主要通過改變靜電作用對(duì)乳液及乳液凝膠產(chǎn)生影響，此外鹽離子對(duì)TGase活性產(chǎn)生的影響也會(huì)改變?nèi)橐杭叭橐耗z的狀態(tài)。如圖6所示，與0.10% CaCl2相比，當(dāng)CaCl2添加量為0.15%時(shí)，乳液凝膠的硬度由91.4±8.35 g顯著增加至125.37±8.03 g，膠凝性由42.23±5.02顯著增加至83.43±10.10，咀嚼性由41.32±4.69顯著增加至80.59±10.42，但持水率由40.35%±0.50%顯著降低至34.26%±0.46%。繼續(xù)添加CaCl2，質(zhì)構(gòu)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)逐漸下降，最終硬度為85.99±3.88 g、膠凝性61.21±2.76、咀嚼性58.24±2.65，持水率36.48%± 0.69%。CaCl2的加入使Ca2+與蛋白分子側(cè)鏈上的帶電基團(tuán)進(jìn)行結(jié)合，減少了蛋白分子間的靜電斥力，蛋白分子相互靠近，立體空間上分布緊湊，更易進(jìn)行交聯(lián)形成凝膠網(wǎng)絡(luò)，Ca2+在蛋白聚集體間形成的鹽橋可增強(qiáng)靜電相互作用，增加了凝膠網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)度［24］。而較多的鹽離子會(huì)破壞蛋白表面的水化層和雙電層，破壞水化層對(duì)蛋白溶解度產(chǎn)生的不良影響不利于蛋白的乳化性［25］，雙電層的破壞則降低了蛋白分子穩(wěn)定性，這兩者均不利于形成穩(wěn)定的乳液凝膠。此外，鹽濃度的變化會(huì)對(duì)TGase活性會(huì)產(chǎn)生一定程度的影響，鹽離子濃度較大時(shí)，TGase活性受到抑制，蛋白分子酶交聯(lián)形成固體顆粒的過程受到影響，從而不利于強(qiáng)度大的乳液凝膠形成。觀察圖6E可知，CaCl2添加量為0.25%和0.30%時(shí)，由于蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被鹽離子破壞，圖像中顯示出更多被顆粒包裹的液滴。持水率反映乳液凝膠物質(zhì)保持水分的能力，主要取決于組成成分與水的結(jié)合能力。本研究中乳液凝膠主要通過蛋白-蛋白、蛋白-多糖間產(chǎn)生相互作用形成三維網(wǎng)絡(luò)，Ca2+的存在會(huì)對(duì)組分分子間的靜電相互作用、疏水相互作用以及氫鍵產(chǎn)生影響，乳液凝膠的質(zhì)構(gòu)與持水率變化趨勢(shì)相反。于楠楠等［26］研究中出現(xiàn)相似結(jié)果，向可得然膠-魚糜凝膠體系中加CaCl2（0～1.0%），CaCl2與可得然膠的協(xié)同作用使凝膠強(qiáng)度從12.61±0.18 g增至17.60±0.56 g，但持水率顯著下降，因?yàn)镃a2+的存在一定程度破壞了分子間作用力。

圖6 CaCl2對(duì)植物基蛋液乳液凝膠質(zhì)構(gòu)和持水率的影響Fig. 6 Effects of CaCl2 addition amount on texture and water holding capacity of plant-based egg emulsion gels

雞蛋中含有的卵磷脂具有乳化、預(yù)防和改善心腦血管疾病、提高免疫力等作用。SL具有相似的功效，且更易提取，性價(jià)比高，可作為輔料添加至植物基蛋液中。

如圖7所示，未添加SL時(shí)，乳液凝膠的硬度、膠凝性、咀嚼性和持水率分別為121.16±4.87 g、54.40±2.04、51.45±0.54和42.47%±0.74%。添加0.5% SL后，硬度、膠凝性、咀嚼性和持水率分別降低至91.97±3.49 g、40.79±2.39、39.98±2.13和40.99%±0.62%。繼續(xù)添加SL，硬度、膠凝性和咀嚼性顯著降低至56.83±0.52 g、24.55±0.55、22.49±1.48，持水率小幅降低至39.54%±0.80%（P＞0.05）。SL的疏水端與油或蛋白的疏水端結(jié)合，阻礙了油和蛋白間的相互作用，對(duì)凝膠網(wǎng)絡(luò)的生成產(chǎn)生抑制作用，同時(shí)SL的親水端通過氫鍵強(qiáng)烈吸引體系中的水分子，當(dāng)加熱烹飪時(shí)，溫度破壞了SL吸引水分的氫鍵，水分在升溫條件下流失，持水率降低［27］。Zeng等［28］以菜籽油和明膠為原料，研究了添加不同量SL后制備的乳液凝膠，結(jié)果顯示乳液凝膠的持水率并沒有隨著SL濃度的增加而顯著增加（P＞0.05），這是由于SL抑制了二硫鍵的形成，阻礙蛋白交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成導(dǎo)致的。Zhou等［29］研究添加不同量的SL對(duì)魚糜凝膠強(qiáng)度和持水率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)未添加時(shí)，凝膠強(qiáng)度為3355.1±46.5 g，添加量為0.4 g·SL 100 g-1時(shí)，凝膠強(qiáng)度為3345.8±126.9 g，之后隨著SL添加量增加至12 g·100 g-1時(shí)，凝膠強(qiáng)度顯著降低至2978.6±121.6 g；凝膠持水率持續(xù)降低（P＞0.05）。Xia等［30］研究豬肌原纖維蛋白和SL在不同鹽濃度下復(fù)合凝膠的性質(zhì)，SDS-PAGE結(jié)果發(fā)現(xiàn)SL會(huì)阻礙蛋白分子間二硫鍵的形成，削弱蛋白分子交聯(lián)。如圖7E所示，未添加SL時(shí)，乳液凝膠質(zhì)地細(xì)膩平滑，隨著SL的加入及添加量增加，凝膠網(wǎng)絡(luò)變得粗糙，可看到碎屑狀結(jié)構(gòu)。一方面SL抑制了蛋白交聯(lián)，阻礙網(wǎng)絡(luò)的形成，另一方面這可能是添加SL時(shí)引入的碳水化合物或其他固形物破壞了已經(jīng)形成的網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致的。這一結(jié)果與Wi等［27］的研究結(jié)果相似，該團(tuán)隊(duì)研究了SL對(duì)植物蛋白肉性質(zhì)的影響，觀察SEM發(fā)現(xiàn)未添加SL的樣品網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)緊致細(xì)密，而添加SL后網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較多斷裂，有大的空氣泡出現(xiàn)。這是因?yàn)镾L具有兩親性，可以吸引水分子，樣品經(jīng)過加熱烹飪后水分損失，形成較大的孔洞。

圖7 SL對(duì)植物基蛋液乳液凝膠質(zhì)構(gòu)和持水率的影響Fig. 7 Effects of different SL addition amount on texture and water holding capacity of plant-based egg emulsion

3 討論

本研究表明植物基蛋液體系中TGase、CaCl2和SL的添加量對(duì)乳液及乳液凝膠的特性有顯著影響。TGase添加量由0.1%增加至1.1%時(shí)，乳液粒徑先減小后增大，最小為34.67±1.85 μm（0.7%）。CaCl2添加量為0.2%時(shí)，粒徑最大為46.63±0.47 μm。SL良好的乳化作用使其加入體系后液滴粒徑減小。乳液表觀粘度隨TGase和CaCl2的增加而減小，隨SL添加量的增加而增加。此外，乳液凝膠質(zhì)構(gòu)和持水率均隨TGase添加量的增大先升高后降低，當(dāng)TGase添加量為0.3%時(shí)最大。隨著CaCl2的增加，乳液凝膠質(zhì)構(gòu)先上升后下降，持水率則相反，當(dāng)添加量為0.15%時(shí)達(dá)到最值。添加SL，質(zhì)構(gòu)及持水率均顯著下降。因此，添加TGase、CaCl2和SL可有效改善植物基蛋液特性，有助于提升植物基蛋液的品質(zhì)。

本研究系統(tǒng)探究了TGase、CaCl2和SL 3種輔料對(duì)植物基蛋液極其乳液凝膠特性的影響，可為植物基蛋液的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。然而食品體系復(fù)雜，乳液凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)往往受多種因素影響，探究蛋白與多糖的互作機(jī)制對(duì)提升植物基蛋液品質(zhì)具有十分重要的指導(dǎo)作用，是未來的重點(diǎn)研究方向。