【摘 要】
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软凝胶类颗粒乳化剂具有优异的乳化效率和乳化稳定性,具有广阔的应用前景,但是软凝胶颗粒乳化剂的乳化稳定机制尚不明确,且目前无食品级凝胶颗粒乳化剂产品。本研究以酪蛋白为原料,实现了不同直径、硬度和ζ-电势的酪蛋白凝胶颗粒的可控制备,并从界面吸附能力、界面排布和界面膜强度等方面阐明了酪蛋白凝胶颗粒的乳化稳定机制。主要研究结果如下:（1）通过调节酪蛋白分子间氨基的交联度,实现了酪蛋白凝胶颗粒硬度的调控,评
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软凝胶类颗粒乳化剂具有优异的乳化效率和乳化稳定性,具有广阔的应用前景,但是软凝胶颗粒乳化剂的乳化稳定机制尚不明确,且目前无食品级凝胶颗粒乳化剂产品。本研究以酪蛋白为原料,实现了不同直径、硬度和ζ-电势的酪蛋白凝胶颗粒的可控制备,并从界面吸附能力、界面排布和界面膜强度等方面阐明了酪蛋白凝胶颗粒的乳化稳定机制。主要研究结果如下:（1）通过调节酪蛋白分子间氨基的交联度,实现了酪蛋白凝胶颗粒硬度的调控,评价了不同硬度的酪蛋白凝胶颗粒的乳化稳定性,阐明了不同硬度的酪蛋白凝胶颗粒乳化稳定性存在差异的原因。以京尼平为交联剂,当酪蛋白分子和京尼平的质量比为50:1～5:1,颗粒硬度达到263.9±20.5～2036.2±189.4 pN/nm范围;发现酪蛋白凝胶颗粒硬度值低于315.8±17.2 pN/nm时,乳化体系的不稳定指数大于8.75±1.25,在522.7±74.0～2036.2±189.4 pN/nm范围内,随着硬度的增加,乳化体系的不稳定指数从1.66±0.40增大到3.04±0.32,表明硬度适中的酪蛋白凝胶颗粒具有较高的乳化稳定性。颗粒硬度值低于315.8±17.2 pN/nm时,冷冻扫描电镜显示酪蛋白凝胶颗粒在油水界面发生形变,形成的界面膜的覆盖度均低于60%,液滴易发生聚集和聚并;在522.7±74.0～2036.2±189.4 pN/nm范围内,随着硬度值的增加,界面张力值从14.3 mN/m增加至19.6 mN/m,界面覆盖度从91.4±2.1%降低至76.7±3.0%,颗粒形成界面膜的粘性模量从17.71±0.69 mN/m 降低至12.77±1.04 mN/m。（2）通过调节酪蛋白的组装条件,实现了凝胶颗粒直径的调控,评价了不同直径酪蛋白凝胶颗粒的乳化稳定性,阐明了不同直径的酪蛋白凝胶颗粒乳化稳定性存在差异的原因。经过400 MPa的静态超高压处理,酪蛋白颗粒直径达到53.7±8.4～87.1±10.4 nm范围;发现经过60℃热处理,酪蛋白可以分散于0～50%乙醇溶液中,利用该发现实现了 160.4±7.6～393.0±31.8nm酪蛋白凝胶颗粒的制备;在53.7±8.4～393.0±31.8 nm范围内,随着直径的增加,酪蛋白凝胶颗粒形成的乳化体系背散射光强值的变化程度逐渐增加,表明直径越大的酪蛋白凝胶颗粒乳化稳定性越低。在53.7±8.4～393.0±31.8 nm范围内,酪蛋白凝胶颗粒形成的油水界面张力从12.4 mN/m增加至21.8 mN/m,形成的界面膜的粘性模量从19.56±2.27 mN/m降低至9.15±1.41 mN/m。（3）通过调节体系的酸碱环境,实现了酪蛋白凝胶颗粒ζ-电势为-1.7±0.5～-53.2±2.70 mV的调控,评价了不同ζ-电势酪蛋白凝胶颗粒的乳化稳定性,阐明了不同ζ-电势的酪蛋白凝胶颗粒乳化稳定性存在差异的原因。ζ-电势为-1.7±0.5～-10.8±6.0 mV的酪蛋白凝胶颗粒稳定的液滴易发生聚集或聚并;在-17.3±5.2～-53.2±2.7 mV范围内,随着ζ-电势绝对值的增加,酪蛋白凝胶颗粒形成的乳化体系的背散射光强的变化程度逐渐增加,表明较高ζ-电势酪蛋白凝胶颗粒的乳化稳定性较低。ζ-电势为-1.7±0.5～-10.8±6.0mV的酪蛋白凝胶颗粒之间易发生絮凝或沉淀,在油水界面的覆盖度低于19%,液滴易发生聚集和聚并;在-17.3±5.2～-53.2±2.7 mV范围内,随着ζ-电势绝对值的增加,酪蛋白凝胶颗粒在油水界面的排斥作用增大,液滴表面颗粒的覆盖度由97.9±5.5%减少至78.9±6.2%。（4）对酪蛋白凝胶颗粒的乳化性质与目前商业化应用的2种天然乳化剂—酪蛋白酸钠和卵磷脂进行了对比,发现酪蛋白凝胶颗粒形成的水包油型乳化体系液滴的抵抗聚并和聚集的能力最高。3种乳化介质形成的油水界面膜的机械强度大小依次为:酪蛋白分子>酪蛋白凝胶颗粒>大豆卵磷脂;酪蛋白凝胶颗粒在油水界面形成的界面膜强度低于酪蛋白分子,但酪蛋白凝胶颗粒在油水界面膜提供的空间位阻大于酪蛋白分子。本研究实现了食品级软凝胶颗粒乳化剂的可控制备,明确了软凝胶颗粒的ζ-电势、直径和硬度对乳化体系稳定性的影响及作用机制,为食品软凝胶颗粒乳化剂的开发与应用提供了理论基础。
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