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花生蛋白—多糖Pickering乳液的制备及稳定机理研究

焦博  
【摘要】:Pickering乳液是以固体颗粒代替传统乳化剂稳定的乳液,其乳液稳定性强、附加值高,近年来食品级颗粒稳定的Pickering乳液相继问世,一些常见的食品原料被开发成可以稳定Pickering乳液的颗粒乳化剂。我国是花生第一生产大国,花生蛋白资源丰富、营养价值高、功能性强,目前还没有被开发成Pickering乳化剂,以花生蛋白为原材料制备Pickering乳液并探究其稳定机理具有重要意义。1.通过流变学方法研究了花生分离蛋白(PPI)与壳聚糖(CS)、瓜尔豆胶(GG)、黄原胶(XG)三种不同带电类性的多糖在高压均质前后的剪切流变性和震荡流变性特征的变化。结果表明花生蛋白、多糖单一及共混体系连续剪切性质可用Power law模型拟合(R~2≥0.992)。高压均质处理能够推迟PPI、PPI+GG体系的凝胶时间,破坏PPI+XG体系的初始凝胶网络结构。2.通过凝胶破碎法制备了PPI、PPI+CS、PPI+GG和PPI+XG四种微凝胶颗粒,使用zeta电位仪对颗粒的粒径和zeta电位进行了测量,并使用了冷冻扫描电镜(cryo-SEM)对颗粒微观结构进行了表征。结果表明颗粒粒径在174.57±1.19~195.9±0.75nm之间,电位在(-)35.57±0.67 mV到(-)43.5±0.92 mV之间,微凝胶颗粒呈不规则的棒状结构。3.使用制备得到的PPI和3种PPI-多糖复合凝胶颗粒稳定了Pickering乳液,通过室温储藏、cryo-SEM、激光共聚焦显微镜(CLSM)观察等方法对乳液的稳定性、微观结构进行了研究,探讨了乳液的稳定机理。结果表明颗粒浓度影响Pickering乳液的抗聚结稳定性,当颗粒浓度较低时(0.2%)液滴间会发生聚结失稳;Pickering乳液乳析指数与油相质量分数具有相关性,4种乳液体系的相关系数在0.9886到0.9987之间;4种乳液体系在室温下至少可稳定30天以上。由微观结构表征可知Pickering乳液是由吸附在油水表面以及存在于连续相中的微凝胶颗粒形成的颗粒层和凝胶网络结构所稳定的。4.探究了离子强度、pH对PPI微凝胶颗粒的电位、粒径、三相接触角、聚集形态等性质的调节机制。结果表明随着离子强度的增加,PPI微凝胶颗粒zeta电位绝对值因受到静电屏蔽效应迅速降低,PPI微凝胶颗粒间因静电斥力减弱发生聚集,粒径增大;在pH远离等电点时PPI微凝胶颗粒更容易被水相润湿增强、颗粒颗膨胀变大;PPI微凝胶颗粒在蛋白质等电点附近(pH=4.5)时的三相接触角最高(食用油为156°,正己烷为132°)、颗粒更容易被油相润湿,颗粒的接触角随等电点的远离而减小,PPI微凝胶颗粒更容易被水相润湿;cryo-SEM图像显示在不同pH下PPI微凝胶颗粒的聚集状态各异。5.使用PPI微凝胶颗粒稳定了高内相Pickering乳液(HIPPEs),并使用cryo-SEM、CLSM对乳液结构进行了表征。结果表明调节颗粒的pH至3.0和9.0时可制备得到内相比例为85%的HIPPEs;颗粒在变形的液滴周围紧密覆盖,阻止了液滴间的聚结;连续相中的颗粒形成的网状结构阻挡了液滴间的接触;颗粒的聚集程度决定了乳液的结构,pH 3.0时颗粒稳定的HIPPEs的液滴尺寸(5~50μm)比在pH 9.0时(1~20μm)大;在pH 9.0条件下可以最高稳定87%食用油为内相HIPPEs,目前该比例在食品级Pickering乳液中达到最高。6.以正己烷作为内相,制备了PPI微凝胶颗粒稳定的HIPPEs,并使用该高内相Pickering乳液为模板制备了蛋白基多孔材料,研究了乳液的结构与多孔材料的关系。结果表明乳液中的颗粒在乳液干燥后形成了多孔材料壁,正己烷的蒸发促进了孔道的形成;材料壁的厚度和韧性可以通过改变PPI微凝胶颗粒的浓度来调节,颗粒浓度较高时(1.5和1.83 wt.%)可以获得较为坚韧均匀的材料壁。7.通过对比HIPPEs与市售人造奶油、沙拉酱的流变学性质,探索了HIPPEs在食品中的应用。结果表明pH 3和pH 9条件下的PPI微凝胶颗粒稳定的HIPPEs分别与不同品牌人造奶油的剪切稀释特性类似,是潜在的人造奶油替代物,且其剪切稀释性质可根据目标需求进行调节;HIPPEs和沙拉酱剪切流变特性相近,且均不具有频率依赖性。8.使用制备得到的HIPPEs对反式白藜芦醇及反式白藜芦醇苷进行荷载,考察运载体系对光敏性荷载物的保护效果。结果表明PPI微凝胶颗粒稳定的HIPPEs可以有效的降低反式白藜芦醇及反式白藜芦醇苷在紫外暴露下的损失,紫外暴露15 min后食用油对照组中反式白藜芦醇含量迅速降低了80.5%,延长照射时间至90 min,体系中白藜芦醇含量降低了88.4%,而HIPPEs荷载的反式白藜芦醇含量几乎不变。荷载有反式白藜芦醇苷的食用油在紫外暴露90 min后含量降低了88.1%,相同暴露条件下使用HIPPEs作为运载体系时,反式白藜芦醇苷的降低幅度为30.1%。


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