2.3 氧化對(duì)明膠在油-水界面處吸附率的影響

如圖3所示，乳液中油-水界面的明膠吸附率隨著過氧化氫濃度的增加而增加，從對(duì)照組的19.8%增加到30 mmol/L過氧化氫組的30.9%，增加1 倍左右，這表明更多氧化明膠分子吸附到油-水界面。Chen Jiahui等對(duì)肌原纖維蛋白進(jìn)行超聲處理，發(fā)現(xiàn)超聲處理改變了肌原纖維蛋白的結(jié)構(gòu)，從而有利于形成尺寸更小、更靈活的聚集體，促進(jìn)蛋白質(zhì)在油-水界面的吸附，減少油-水界面的界面張力。在米糠蛋白的氧化中也觀察到類似的現(xiàn)象。氧化導(dǎo)致米糠蛋白中暴露出更多的疏水基團(tuán)，促進(jìn)了蛋白質(zhì)在油-水界面的吸附，形成黏彈性膜，降低界面張力，使液滴分裂成更小的尺寸。相似地，Zou Heinan等利用高強(qiáng)度超聲處理減小了貽貝肌漿蛋白的尺寸并增強(qiáng)了其表面疏水性，從而增加了蛋白質(zhì)在油-水界面的吸附。

圖3 不同過氧化氫濃度下明膠在油-水界面的吸附率

2.4 氧化對(duì)明膠乳液油-水界面處張力的影響

兩親性蛋白質(zhì)促進(jìn)蛋白質(zhì)吸附到油-水界面并降低油相和水相之間的界面張力，從而形成穩(wěn)定的界面層。如圖4所示，氧化組的明膠界面張力均低于對(duì)照組，這表明所有明膠樣品均具有表面活性。明膠在油-水界面處的界面張力隨著過氧化氫濃度的增加而降低。不同過氧化氫濃度下明膠的界面張力隨時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸降低，從未氧化組的53.8 mN/m下降到30 mmol/L組的50.7 mN/m。界面張力隨著吸附時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，下降速率逐漸減小，這反映了蛋白質(zhì)在界面上的吸附和覆蓋。明膠界面張力的下降與其更好的兩親性有關(guān)。因此，在本研究中氧化導(dǎo)致明膠水接觸角的增加，提高了明膠的疏水性并改善了明膠的兩親性，增加了蛋白質(zhì)向油-水界面的吸附，這可能引起油-水界面張力的下降。Feng Xin等支持這一觀點(diǎn)并報(bào)道，在豬皮明膠的提取過程中提高提取溫度也會(huì)引起界面張力的降低，并認(rèn)為隨著提取溫度的升高會(huì)破壞明膠原有的三螺旋結(jié)構(gòu)，從而暴露出更多的疏水基團(tuán)，這促使明膠分子能夠更快地吸附到油-水界面上，從而更大程度地降低界面張力。

圖4 不同過氧化氫濃度下明膠在乳液界面處的界面張力

2.5 氧化對(duì)明膠乳液Zeta電位的影響

如圖5所示，明膠乳液的Zeta電位隨過氧化氫濃度的增加而降低，對(duì)照組為9.61 mV，隨著過氧化氫濃度增加至30 mmol/L，Zeta電位降低至5.94 mV，降低40%。乳液液滴Zeta電位的降低也表現(xiàn)出液滴間較小的靜電斥力。據(jù)報(bào)道，靜電和空間穩(wěn)定是蛋白質(zhì)乳液液滴穩(wěn)定的重要機(jī)制。在本研究中，氧化明膠乳液ESI下降可能也與乳液液滴間靜電斥力的下降有關(guān)。Yang Yaqin等通過探究pH值對(duì)蛋黃、蛋白乳化能力的影響支持這一觀點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溶液的pH值接近蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)時(shí)，乳液液滴之間的靜電斥力會(huì)降低，從而加劇油滴的聚集。然而，也有研究表明，虎河豚皮明膠的乳化性能也容易受到pH值的影響。該研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于pH 6的虎河豚皮明膠，明膠分子之間強(qiáng)靜電斥力可能會(huì)抑制蛋白質(zhì)去折疊并阻礙蛋白質(zhì)分子轉(zhuǎn)移到界面上，從而導(dǎo)致虎河豚皮明膠的EAI較低。而當(dāng)虎河豚皮明膠pH值為8時(shí)，明膠分子之間較弱的靜電斥力可以促進(jìn)蛋白質(zhì)分子的去折疊并促進(jìn)其向界面的遷移，從而提高EAI。此外，該研究表明，蛋白質(zhì)分子間較強(qiáng)的靜電斥力還會(huì)破壞界面膜的穩(wěn)定性，導(dǎo)致ESI降低。

圖5 不同過氧化氫濃度下明膠乳液的Zeta電位

2.6 氧化對(duì)明膠乳液微觀結(jié)構(gòu)的影響

乳液通常是指將一相作為液滴分散在另一相中。如圖6所示，隨著過氧化氫濃度的增加，乳液的液滴尺寸減小，這可能與較少的蛋白質(zhì)吸附到油-水界面層有關(guān)。據(jù)報(bào)道，EAI較高的蛋白質(zhì)有利于吸附到油-水界面，減少油-水界面的界面張力并表現(xiàn)出更加小而密集的乳液液滴。本研究中明膠吸附率及界面張力的測(cè)定結(jié)果可以支持氧化明膠更容易吸附到油-水界面這一觀點(diǎn)。

圖6 不同過氧化氫濃度下明膠乳液的CLSM圖像

3 結(jié) 論

探究不同濃度的過氧化氫（0、10、20、30 mmol/L）模擬氧化對(duì)明膠乳化性能的影響。結(jié)果表明，豬皮明膠與不同濃度的過氧化氫混合后，隨著過氧化氫濃度的增加，豬皮明膠的EAI增加，而ESI降低，從未氧化組的18.1 min下降到30 mmol/L過氧化氫組的14.1 min。氧化導(dǎo)致明膠的水接觸角增加并且由氧化明膠穩(wěn)定的乳液液滴間表現(xiàn)出更小的靜電斥力。綜上，氧化促進(jìn)蛋白質(zhì)在油-水界面的吸附，降低油-水界面的界面張力，乳液的微觀結(jié)構(gòu)也表現(xiàn)出較小的液滴尺寸，從而反映出更好的乳化活性。然而，乳液液滴間靜電斥力的降低增加了油滴的絮凝和聚集，也表現(xiàn)為明膠乳化穩(wěn)定性的下降。因此，通過對(duì)上述研究結(jié)果的深入了解，可為明膠在食品加工中的改性應(yīng)用及功能劣化的防控措施提供一定理論依據(jù)。