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pH調控下豬血漿蛋白熱誘導納米顆粒的制備、表征及其穩定Pickering乳液性能
來源: 食品工業科技 瀏覽 11 次 發布時間:2026-01-12
摘要:為了提高豬血漿蛋白(Porcine plasma protein,PPP)的乳化性能,探究了不同pH條件下加熱所得PPP納米顆粒(PPP nanoparticles,PPP-NP)的理化特征和穩定油水界面的能力。
首先利用納米粒度儀、圓二色光譜儀、場發射掃描電鏡和界面流變儀對PPP-NP的粒徑、電位、二級結構、微觀形貌及降低油水界面張力的能力進行表征,然后以PPP-NP為乳化劑制備Pickering油水乳液,并通過對貯藏期間乳液的粒度、表觀粘度、Zeta電位、油滴形貌等分析評估了PPP-NP的乳化性及乳化穩定性,最后利用穩定性分析儀精確分析了乳液的穩定性。粒徑、Zeta-電位、場發射掃描電子顯微鏡、界面張力等分析結果表明,pH6.5時PPP發生有序聚集,形成了平均粒徑約112 nm、多分散性系數(Polydispersity index,PDI)為0.19的納米顆粒,聚集體形態、大小均一,分散性好,具有很強的降低油水界面張力的能力。
相較于對照,這種由PPP-NP穩定的Pickering乳液粘度高、粒徑大但均一性和貯藏穩定性更好,經45℃儲藏28 d后乳液更均一。激光共聚焦顯微鏡(Confocal laser scanning microscope,CLSM)、背散射光強度和Turbiscan穩定性指數(Turbiscan stability index,TSI)等結果表明,相應的PPP-NP乳液很穩定,油滴大小均勻無聚集,乳液的TSI值相對較低,相比對照組降低了71.4%。綜合分析,PPP在pH 6.5下加熱可發生有序自組裝形成乳化性能良好的納米顆粒,這一發現為PPP作為乳化劑在食品結構和功能設計中的應用提供了指導。
引言
熱處理是食品工業中常用的加工單元,蛋白質經熱處理會發生變性并進一步聚集,如果蛋白質濃度高于臨界凝膠濃度(Critical gel concentration,Cg),則可能導致凝膠化,如果蛋白質濃度低于Cg,則產生穩定的聚集體懸浮液。聚集體的形態和大小受很多因素的影響,包括pH、離子強度、鹽的類型和蛋白質濃度等。因此,可以通過控制熱處理溫度和pH來控制聚集體尺寸。在一定的溫度和pH下,蛋白會聚集形成球狀納米顆粒,已有文獻報道的包括馬鈴薯蛋白、大豆球蛋白、乳清蛋白、牛血清白蛋白等。研究發現這些蛋白質納米顆粒可以通過形成粘彈性更高的吸附層,從而極大地增強蛋白質的乳化活性和乳液穩定性。
Pickering乳液是一種由固體顆粒穩定并吸附于乳液兩相界面的新型乳化體系。相較于傳統乳液,Pickering乳液擁有毒性更低、穩定性更高等優點。近年來,蛋白質納米顆粒憑借其生物可降解性、良好表面活性及生物相容性等特性,成為Pickering乳液穩定劑的研究熱點。值得注意的是,顆粒的乳化能力與其理化特性(如顆粒形態、尺寸以及表面潤濕性)密切相關。因此,通過優化制備條件(如pH、溫度、離子強度等)調控蛋白質納米顆粒的界面行為,進而提升乳液穩定性,是當前食品領域的重要研究方向。
豬血漿蛋白(Porcine plasma protein,PPP)主要包括三大類蛋白:白蛋白(50%~60%)、球蛋白(40%~50%)和纖維蛋白原(1%~3%)。PPP具有優異的乳化性、起泡性和凝膠性等功能特性,通常在食品中作為魚糜凝膠增強劑、葡萄酒澄清劑、烘焙食品中的發泡劑和雞蛋替代品等。據聯合國糧農組織統計,2021年產生了約34.6億升豬血漿,理論上PPP的全球年產量約為30.1萬噸。PPP不僅資源豐富、價格低廉,而且營養豐富,已經被廣泛應用于食品。然而,PPP功能特性的呈現程度與其聚集狀態具有相關性,關于這方面鮮少有研究涉及。研究表明,經加熱形成的蛋白質納米聚集體作為Pickering乳液乳化劑,其穩定乳液能力顯著優于相應的未聚集蛋白,這為PPP乳化能力的提高提供了新思路。
本文探究了不同pH條件下熱處理制備的PPP熱聚集納米顆粒(PPP heat aggregation nanoparticles,PPP-NP),通過粒徑、Zeta-電位和場發射掃描電子顯微鏡等方法分析pH對PPP-NP粒徑、結構、界面吸附特性的影響,通過對PPP-NP制備的Pickering乳液表觀粘度、微觀結構和穩定性的分析,闡明PPP-NP的乳化性能。本研究為PPP作為乳化劑的深度開發和應用提供了數據支持,為開發微酸體系的食品乳液體系提供了新策略。
1.材料與方法
1.1材料與儀器
噴霧干燥豬血漿蛋白粉中國襄陽贏加生物科技有限公司;中鏈甘油三脂(Medium-chain triglyceride,MCT)廣州永晟貿易有限公司;尼羅紅(純度≥95%)上海阿拉丁生化科技有限公司;其他試劑均為分析級試劑;MD34型透析袋(截留分子量7 kDa)北京夢怡美生物科技有限公司。
SCIENTZ-10ND冷凍干燥機寧波新芝生物科技股份有限公司;FA25-D高剪切分散乳化機上海弗魯克流體機械制造有限公司;LM10高壓均質機上海帝博思生物科技有限公司;Zetasizer Nano ZS納米粒度電位儀、Mastersizer 2000激光粒度分析儀英國馬爾文公司;J-1500圓二色光譜儀日本JASCO公司;SU8010場發射掃描電子顯微鏡日本日立公司;LEICA SP8激光共聚焦顯微鏡德國徠卡儀器有限公司;TRACKER界面流變儀法國TECLIS界面技術有限公司;MCR92安東帕流變儀奧地利安東帕儀器有限公司;TURBISCAN TOWER多重光散射儀法國Formulaction儀器有限公司。





