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利用LUMiSizer评估胶热处理对蛋白质乳液凝胶、复合维生素稳定性的影响
2022/09/16 10:27
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方案摘要：
产品配置单：
罗姆分散体分析仪LUMiSizer ® 650
型号： LUMiSizer ® 650
产地： 德国
品牌： 罗姆
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方案详情：
果胶作为一种食品添加剂或配料应用于食品工业中，主要起到胶凝、增稠、改善质构、乳化和稳定的作用。
蛋白质乳液凝胶又称乳化颗粒填充蛋白质凝胶，其特点是蛋白质凝胶中含有乳化的油滴。乳化油滴表面积较大，可以和凝胶网络中的分子有更多的接触，成为网络结构中的支撑物。通过改变油滴结构，包括粒径大小与分布、油相结晶度等可以调节凝胶的形成过程，并影响凝胶的质构特性。许多食品，如豆腐、香肠、奶酪、酸奶都可以归类为蛋白质乳液凝胶。
通过控制大豆分离蛋白乳状液油滴粒径大小、调节油滴界面组成，应用LUMiSizer稳定性分析仪研究不同果胶添加量及热处理温度对乳状液稳定性特性的影响。
1、测试原理
使用近红外光源（或多光源系统）不断照射整个样品，与之平行的检测器随时间连续监测并反应样品的透光率变化，从而形成样品在分离过程的空间和时间透光率图谱。
2、实验部分：
1） 乳液制备：
将定量大豆分离蛋白与去离子水混合，磁力搅拌实现初步分散；分散液在室温条件下通过超声波细胞粉碎机进行超声处理（400 W、5 min），促进大豆分离蛋白的溶解；加入0.01%的叠氮化钠防止蛋白质腐败；向蛋白质水溶液中分别加入质量分数0%、 0.05%、 0.1%、 0.2%的果胶，磁力搅拌过夜使果胶充分水合并分散在溶液当中；大豆分离蛋白-果胶混合溶液在70 ℃或80 ℃水浴中加热30 min，利用冰浴迅速冷却；此溶液作为乳状液制备的水相。
水相中添加玉米油（油水相质量比1：4），使用高速剪切仪以10000 r/min的转速剪切1 min制成粗乳液；再通过高压均质机（50 MPa均质3 次）获得乳液；所得乳液通过冰水迅速冷却至室温。
2）实验方法：
温度25℃，转速4000rpm，每间隔10s采集一条谱线，共800条谱线，直到测试结束。
取适量上述样品于样品管中，使用LUMiSizer检测原浓度样品稳定性。
3、结果与分析
乳状液液滴大小及其分布对乳状液的稳定性有很大的影响。根据斯托克斯规律，颗粒粒径越小，沉淀速度越慢，乳状液也就越稳定。如表1所示，随着果胶质量分数的增加乳液的粒径都呈上升趋势，这可能是由于加热过程中蛋白质与果胶形成了分子质量更大的共价复合物，无法在均质过程中快速吸附，使得部分油滴未能被乳化剂充分覆盖而发生聚集。而温度越高，则越可能促进该共价反应的进行。复合物溶液制备的乳状液粒径越大。乳液Zeta电位的测定结果进一步验证了此推论：果胶质量分数越高，乳液界面电势强度（ Zeta电位的绝对值）越低；温度升高，界面电势强度减弱（表1）。
本实验应用LUMiSizer稳定性分析仪研究不同乳液的物理稳定性，实验时通过加速离心的方法快速测定乳液的油-水分层情况，并记录乳液各部位随时间的透光率变化（通过澄清指数也叫不稳定性指数分析表示），变化越慢则说明乳液的物理稳定性越好。如图1所示，乳液体系澄清指数处于较低的水平（＜0.25），表明乳液在贮藏过程中具有良好的乳析稳定性，不易出现分层现象。这一方面是由于体系较高的界面电势（ |Zeta电位|≥ 30 mV），分散相液滴间存在较大的静电斥力；另一方面，果胶的存在使得体系黏度进一步增大，减少了液滴碰撞形成较大液滴几率。但是果胶质量分数越高，澄清指数越高，说明蛋白质-果胶复合物的存在使得乳液体系稳定性有下降的趋势。
4、总结
蛋白质乳液凝胶可以作为复合维生素的传递体系，其稳定性受凝胶结构影响明显。含有果胶的凝胶强度较低，复合维生素稳定性随果胶含量增加而下降， D-异抗坏血酸钠降解速率显著高于VE，表明水相中D-异抗坏血酸钠作为抗氧化剂保护了油相中的VE。此外，复合维生素的稳定性变化可能还存在一定的协同机制，需要进一步研究。
传统静置观察的测试方法时间慢，又无法定量比较，而LUM稳定性分析仪可以在很短的时间内即对样品进行快速的稳定性排序和对比，同时可测颗粒粒径，单次测试12个样品，为用户可提供更多更深入的分析信息，缩短研发周期，极大提高研发及品质控制中的工作效率。
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