超高壓改性大豆蛋白與可溶性多糖復(fù)合物對乳液形成及穩(wěn)定性的影響

丁 儉，馬文君，畢 爽，齊寶坤，王中江，隋曉楠，江連洲*

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030）

超高壓改性大豆蛋白與可溶性多糖復(fù)合物對乳液形成及穩(wěn)定性的影響

丁 儉，馬文君，畢 爽，齊寶坤，王中江，隋曉楠，江連洲*

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030）

通過研究超高壓處理改性的柔性大豆蛋白與可溶性多糖復(fù)合物對乳液形成的影響，揭示復(fù)合物結(jié)構(gòu)變化與乳狀液穩(wěn)定性的關(guān)系，采用激光共聚焦、動態(tài)激光散射、接觸角測量儀和圓二色譜研究不同超高壓處理改性大豆蛋白與可溶性多糖復(fù)合物形成乳液的微觀結(jié)構(gòu)、流體動力學(xué)半徑、界面吸附特性和大豆蛋白超高壓改性的空間結(jié)構(gòu)變化。實驗表明：隨著壓力的增加乳液粒徑變小，乳滴形狀規(guī)則、分布均勻，乳液表面負(fù)電荷增加；400 MPa處理的蛋白所形成復(fù)合物的乳化活性和乳化穩(wěn)定性最大分別為18.33 m2/g和30.2 min；不同超高壓處理改變了大豆蛋白二級結(jié)構(gòu)，影響了與可溶性多糖分子的鍵合，進而影響復(fù)合物在油-水界面吸附特性和乳液的界面壓，結(jié)果證明超高壓改性大豆蛋白與可溶性多糖復(fù)合物形成乳液的穩(wěn)定性機制與乳液界面層分子結(jié)構(gòu)的變化有關(guān)。

超高壓處理；柔性蛋白；可溶性多糖；穩(wěn)定性

大豆蛋白作為天然大分子物質(zhì)具有一定空間結(jié)構(gòu)和分子柔性，這些特殊的空間構(gòu)象對食品加工有重要影響。在蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)中一般將易于發(fā)生改變的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)稱為柔性區(qū)間，而結(jié)構(gòu)穩(wěn)定固化不易改變的部分稱為剛性區(qū)間，其中，蛋白質(zhì)柔性結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)的功能密切相關(guān)[1]。大豆蛋白常用作乳化劑、起泡劑、凝膠劑等，但由于對pH值、離子強度和溫度等環(huán)境壓力非常敏感[2-3]，其穩(wěn)定性易受到影響，在加工中受到限制。然而，這些特性很大程度上取決于蛋白質(zhì)特殊結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)區(qū)段的相對位置關(guān)系及蛋白質(zhì)側(cè)鏈構(gòu)象。目前研究通過多種方式如加熱、超聲、微波、超高壓等技術(shù)改變蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)和功能特性[4-7]，使其表現(xiàn)出更好的功能特性。大豆蛋白在食品乳液中常作為乳化劑，所穩(wěn)定的油包水（O/W）乳狀液是一種熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，目前有研究通過改變蛋白質(zhì)構(gòu)象、增強界面蛋白質(zhì)柔性，利于蛋白質(zhì)在油-水界面吸附[8]。也有通過加入多糖改變連續(xù)相的流變特性、界面膜結(jié)構(gòu)，增強體系的穩(wěn)定性[9-11]。Pawlowsky等[12]研究表明多糖連接到蛋白質(zhì)表面，部分結(jié)構(gòu)可以伸入兩相中形成有效的乳液保護層，降低界面張力，增強液滴間靜電排斥或空間位阻。但目前對蛋白-多糖復(fù)合乳液的穩(wěn)定機制尚不明確，因此，本研究通過超高壓處理改變蛋白質(zhì)構(gòu)象、促進柔性結(jié)構(gòu)展開、剛?cè)嵝詤^(qū)域重排、非極性基團暴露，同時改變蛋白質(zhì)三、四級結(jié)構(gòu)，促進多糖與蛋白質(zhì)分子的鍵合，使蛋白-多糖復(fù)合物有效提高乳液界面活性、構(gòu)象穩(wěn)定性和乳化穩(wěn)定性。通過構(gòu)建蛋白與多糖的界面絡(luò)合物，增加在油滴表面吸附，使其作為一種乳液綠色加工手段在制備復(fù)合乳液、藥物載體、膠囊等食品行業(yè)領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。

通過研究改性大豆蛋白與可溶性多糖的協(xié)同作用，揭示大豆蛋白分子柔性結(jié)構(gòu)、分子特性與多糖交互對乳液結(jié)構(gòu)形成的影響。利用超高壓技術(shù)改變大豆蛋白固有的剛性結(jié)構(gòu)使其柔性化，增加與可溶性多糖的鍵合位點。本實驗分析超高壓改性大豆蛋白柔性結(jié)構(gòu)與可溶性多糖復(fù)合物的乳化性能、界面吸附性和乳化體系的穩(wěn)定性，對復(fù)合物形成乳液的粒徑、Zeta電位、乳液的微觀結(jié)構(gòu)研究，證明乳液界面層分子結(jié)構(gòu)的變化與乳狀液穩(wěn)定性之間的內(nèi)在聯(lián)系，探討超高壓改性大豆蛋白柔性結(jié)構(gòu)與可溶性多糖復(fù)合乳液的穩(wěn)定機制，以期為不同乳狀液的制備提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)大豆研究所；商品級大豆多糖（純度99%） 鄭州荔諾生物有限公司；低溫脫脂豆粕山東禹王公司；金龍魚大豆油 市售。

氫氧化鈉 天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；鹽酸北京新光化工試劑廠；磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉 天津市東麗區(qū)天大化學(xué)試劑廠；其他試劑最低純度為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

UHTF-750MPA型高壓設(shè)備 包頭科發(fā)高壓科技有限責(zé)任公司；均質(zhì)機 上海標(biāo)本模型有限公司；LGR20-W臺式高速冷凍離心機 北京京立離心機有限公司；Mastersizer2000激光粒度儀、電位及納米粒度分析儀 英國馬爾文儀器有限公司；激光共聚焦掃描顯微鏡 德國徠卡公司；OCA20視頻接觸角測量儀德國DATA PHYSICS儀器股份有限公司；JASCO J-810圓二色光譜儀 上海中科新生命生物科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 大豆分離蛋白的制備

大豆分離蛋白采用自制的方法獲得，參考Wolf[13]的方法。稱取新鮮大豆磨粉并過60 目篩，所得豆粉與正己烷以1∶3（m/V）的比例混合，在40 ℃條件下攪拌2 h脫脂3 次。將脫脂豆粉按1∶10（m/V）的比例與水混合，然后用2 mol/L的NaOH調(diào)節(jié)溶液的pH值至8.5，45 ℃條件下攪拌2 h后，將其懸浮液在4 ℃條件下10 000×g離心20 min，取上清液再用2 mol/L HCl調(diào)節(jié)pH值至4.5。靜置后在4 ℃條件下6 000×g離心20 min，得蛋白沉淀水洗2 次，最后用2 mol/L NaOH調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)pH值至7.0。將此蛋白溶液冷凍干燥后研磨即得粉末狀大豆分離蛋白。

1.3.2 大豆分離蛋白的超高壓處理

將大豆蛋白溶液分成6 組，密封后將其中5 組放入聚乙烯袋內(nèi)，置于高壓容器中。在25 ℃常溫條件下，對每組溶液分別對應(yīng)進行200、300、400、500、600 MPa加壓處理，每種壓力條件下的連續(xù)加壓時間為10 min。每組測量3 次，取平均值。

1.3.3 乳液的制備

將未處理的大豆蛋白和超高壓改性后的大豆蛋白（10 mg/mL）與可溶性多糖（20 mg/mL）溶解于去離子水中，調(diào)節(jié)pH 3.0，磁力攪拌3 h，加入0.02%的疊氮化鈉。

將處理后的大豆蛋白溶液向可溶性多糖的溶液中邊滴加，邊磁力攪拌，在pH 3.0條件下形成復(fù)合物攪拌30 min后，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的大豆油，在10 000 r/min條件下均質(zhì)3 min，制備出不同類型的乳液，4 ℃條件下貯藏。

1.3.4 乳液微觀結(jié)構(gòu)分析

通過觀察乳液的微觀結(jié)構(gòu)來評定乳液的穩(wěn)定特性，將新制的大豆蛋白乳液、未處理大豆蛋白-可溶性多糖乳液和經(jīng)超高壓處理大豆蛋白-可溶性多糖乳液分別分散到pH 7.0的磷酸鹽緩沖液中配制成10 mg/mL，將尼羅紅（0.01 g/100 mL）溶解在異丙醇里，制成染色液。取1 mL乳液樣品加入40 μL染色液，混合均勻，染色30 min，取染色的乳液樣品一滴放在帶凹槽的載玻片上，蓋上蓋玻片并用甘油密封。激發(fā)光488 nm進行激光共聚焦掃描。采用油鏡進行圖像采集，分辨率為1 024×1 024，可避免玻片上污染物對圖像的影響。

1.3.5 乳液Zeta電位和平均粒徑的測定

將制備的乳液分散到pH 7.0的磷酸鹽緩沖液中，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.005%，在常溫條件下測定其Zeta電位，測定時的溫度為25 ℃，每個樣品平行測定3 次。同樣將3 種乳液分散到pH 7.0的磷酸鹽緩沖液中質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%，用Mastersizer2000激光粒度儀測定其平均粒徑（D4,3），達到相應(yīng)的遮光度后進行測定，每個樣品平行測定3 次。

1.3.6 乳化活性和乳化穩(wěn)定性的測定

大豆蛋白-可溶性多糖復(fù)合物的乳化活性（emulsification activity index，EAI）和乳化穩(wěn)定性（emulsification stability index，ESI）參考文獻[14]的方法測定：取30 mL大豆蛋白-可溶性多糖復(fù)合物，分別加入10 mL大豆油進行均質(zhì)，取50 μL乳液加入5 mL 0.1 g/100 mL十二烷基硫酸鈉（sodium dodecyl sulfate，SDS）溶液稀釋，在500 nm波長處測吸光度A0。靜置30 min后，再次從底部各取50 μL樣品，測定吸光度A30。乳化活性EAI和乳化穩(wěn)定性ESI計算公式如（1）、（2）所示。

式中：N為稀釋倍數(shù)（250）；ρ為乳化液形成前蛋白質(zhì)水溶液中蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度/（g/mL）；φ為乳化液中油相體積分?jǐn)?shù)/%；A0為0 min時的吸光度；A30為30 min時的吸光度。

1.3.7 復(fù)合物吸附界面壓的測定

利用OCA20視頻光學(xué)接觸角測量儀來測定復(fù)合物吸附的界面壓，進行實驗時，將連接在毛細(xì)管上的不銹鋼針插入盛有油相的玻璃槽內(nèi)，將不同處理的大豆柔性蛋白與可溶性多糖復(fù)合物樣品均質(zhì)后置于注射器中，靜止處理后使溫度平衡，利用電動注射單元將樣品推到不銹鋼針的尖端形成15 μL的液滴，立即啟動視頻攝像系統(tǒng)連續(xù)采集液滴的外形圖像，檢測復(fù)合物界面張力γ隨吸附時間t的變化。實驗在室溫條件下進行，維持180 min。然后，根據(jù)Young-Laplace方程，利用SCA20軟件對液滴外形圖象進行分析，計算出界面張力γ，動態(tài)界面張力為表面壓力π隨吸附時間的變化[15]如公式（3）所示。

式中：γ0為緩沖液的界面張力；γ為蛋白-多糖作為乳化劑時的界面張力。

1.3.8 圓二色譜分析

采用遠(yuǎn)紫外區(qū)域圓二色光譜儀檢測天然大豆蛋白和超高壓處理對大豆蛋白二級結(jié)構(gòu)的變化。準(zhǔn)確稱取一定量超高壓處理的蛋白樣品，溶于pH 7.0的磷酸鹽緩沖液中，蛋白質(zhì)量濃度為0.4 mg/mL。圓二色光譜儀在190～250 nm之間掃描，實驗溫度為20 ℃，樣品池光程為1 mm，靈敏度為100 mdeg/cm，掃描速率為100 nm/min，分辨率0.1 nm。蛋白二級結(jié)構(gòu)組成采用CD Pro曲線擬合軟件包，使用的算法為CONTIN/LL，使用的參考蛋白為SMP56，取蛋白平均殘基摩爾質(zhì)量為115 g/mol，計算波長范圍為200～240 nm，每個樣品重復(fù)3 次測定。

1.4 統(tǒng)計分析

2 結(jié)果與分析

2.1 乳液的微觀結(jié)構(gòu)分析

圖1 大豆蛋白、不同超高壓改性大豆蛋白與可溶性多糖復(fù)合物乳液的微觀結(jié)構(gòu)Fig. 1 Microstructure of soy protein and different ultra-high pressure modif i ed soy protein-soluble polysaccharide emulsions

激光共聚焦顯微鏡經(jīng)常用于分析乳液微觀結(jié)構(gòu)，能夠直觀地反映出乳液顆粒大小、分散狀況及產(chǎn)生的不穩(wěn)定現(xiàn)象。圖1是不同復(fù)合物所形成乳液的微觀結(jié)構(gòu)，由圖1a可知，大豆蛋白穩(wěn)定的乳液液滴粒徑較大且分布不均勻，出現(xiàn)了乳滴聚集，這主要是由于此時乳液表面蛋白的乳化性較差，形成的乳滴不均勻，而且單獨的大豆蛋白所形成乳液的界面膜不夠穩(wěn)定，發(fā)生了油滴之間的絮凝或聚集。圖1b是未經(jīng)超高壓處理的大豆蛋白與可溶性多糖復(fù)合物形成的乳液，可以看到部分乳滴較大，同時也存在較小的乳滴分布，這主要是由于蛋白和多糖發(fā)生分離，沒有較好地復(fù)合，使油滴部分由單獨多糖穩(wěn)定。圖1c～g是由不同超高壓處理的大豆蛋白與可溶性多糖復(fù)合物穩(wěn)定的乳液，而由超高壓處理的大豆蛋白與可溶性多糖復(fù)合物穩(wěn)定的乳液粒徑相對較小且呈球形。并且復(fù)合物穩(wěn)定的乳液隨壓力的增加乳滴變小、分布均勻。這可能是由于復(fù)合物在油-水界面形成更加致密的膜結(jié)構(gòu)[16-17]，蛋白經(jīng)超高壓處理后柔韌性和乳化性較好，形成乳滴結(jié)構(gòu)更加均勻，抵抗了油滴絮凝，說明超高壓處理得到的蛋白與可溶性多糖復(fù)合物能更好地穩(wěn)定乳液。

2.2 乳液Zeta電位變化

圖2 大豆蛋白、不同超高壓改性大豆蛋白與可溶性多糖電位變化Fig. 2 Zeta-potential of soy protein and different ultra-high pressure modif i ed soy protein-soluble polysaccharide emulsions復(fù)合物乳液的Zeta

復(fù)合物的表面電荷密度能有效反映乳滴之間的靜電相互作用。乳液的Zeta電位變化如圖2所示，在pH 7.0的緩沖溶液中天然大豆蛋白乳液的Zeta電位為-25.29 mV，加入可溶性大豆多糖后電位變?yōu)?36.8 mV，隨著壓力的增加電位的絕對值先升高后降低，經(jīng)超高壓處理的大豆蛋白-可溶性多糖復(fù)合物乳液的Zeta電位在400 MPa時為-42 mV，表面電荷密度最大復(fù)合物。而可溶性多糖作為一種陰離子多糖，它的加入相比于未加多糖的蛋白質(zhì)乳液負(fù)電性增加，這與Wang Yong等[18]的研究結(jié)果是一致的。其他復(fù)合乳液的Zeta電位相對較低，說明不同的超高壓處理使蛋白質(zhì)結(jié)合可溶性多糖的分子個數(shù)不同，使表面所帶的電荷不同，主要由于不同超高壓處理蛋白的柔性區(qū)域、構(gòu)象的不同，這樣通過靜電相互作用所結(jié)合大分子多糖的能力不同[19-20]。另外，可溶性多糖的復(fù)合也可以通過空間位阻和靜電斥力改善乳液的穩(wěn)定性。

2.3 乳液粒徑分布

圖3 大豆蛋白、不同超高壓改性大豆蛋白與可溶性多糖復(fù)合物乳液的粒徑變化Fig. 3 Mean droplet diameters (D4,3) of soy protein and different ultra-high pressure modif i ed soy protein-soluble polysaccharide emulsions

由圖3可以看出，大豆蛋白-可溶性多糖復(fù)合物乳液的粒徑與復(fù)合物的特性有關(guān)，經(jīng)不同超高壓處理后的大豆蛋白與可溶性多糖復(fù)合乳液的體積平均粒徑（D4,3）的變化趨勢如圖3所示，未添加可溶性多糖大豆乳液的D4,3值大部分分布在100 μm左右，乳液的粒徑較大，而添加可溶性多糖與未經(jīng)超高壓處理的大豆蛋白復(fù)合的乳液粒徑分布出現(xiàn)雙峰現(xiàn)象。可能是由于蛋白質(zhì)與多糖大分子的結(jié)合不夠緊密穩(wěn)定較差，造成蛋白和多糖組分分離形成兩種乳液粒徑。經(jīng)過超高壓處理的大豆蛋白與可溶性多糖復(fù)合的乳液粒徑分布較為均一且分布范圍較窄，400 MPa處理的柔性蛋白與可溶性多糖復(fù)合物的乳液粒徑幾乎都分布在50 μm左右，而且隨著壓力的逐漸增加粒徑分布的主峰稍有右移，但變化并不明顯。說明不同超高壓條件處理大豆蛋白對乳液的粒徑影響差異不明顯。結(jié)合共聚焦圖和電位變化可知400 MPa處理的大豆蛋白與可溶性多糖形成復(fù)合物的乳液形狀規(guī)則穩(wěn)定，表面凈電荷較多，這主要是由于在不同壓力下蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象發(fā)生變化，同時大豆可溶性多糖可以改變?nèi)橐罕砻骐姾梢约霸黾咏缑鎸雍穸?，增強乳滴間的空間排斥力和親水性，改善了復(fù)合物形成乳液的穩(wěn)定性[21]。

2.4 乳化性分析

圖4 大豆蛋白、不同超高壓改性大豆蛋白與可溶性多糖復(fù)合物乳化活性和乳化穩(wěn)定性Fig. 4 EAI and ESI of soy protein and different ultra-high pressure modif i ed soy protein-soluble polysaccharide emulsions

不同超高壓處理的大豆蛋白與可溶性多糖復(fù)合物乳化活性和乳化穩(wěn)定性如圖4所示，可以看出經(jīng)超高壓處理后的大豆蛋白與可溶性多糖復(fù)合物的乳化活性增加，對比與其他復(fù)合物特性，經(jīng)400 MPa處理的大豆蛋白與可溶性多糖復(fù)合乳化活性和乳化穩(wěn)定性分別為：18.33 m2/ g和30.2 min。500、600 MPa時復(fù)合物的乳化穩(wěn)定性逐漸降低，可能是由于過高的壓力使蛋白質(zhì)空間構(gòu)象不穩(wěn)定，造成了乳化性的降低。相比于大豆蛋白乳液，蛋白質(zhì)與多糖非共價鍵的連接，改善了蛋白質(zhì)的界面性質(zhì)[22]。超高壓處理影響了大豆蛋白的乳化活性與溶解性，使大豆蛋白柔性增加，使較多的蛋白質(zhì)分子溶于水，具有更好的遷移率，提高吸附到油-水界面的幾率，從而使蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合物乳化性提高。另外，蛋白質(zhì)在吸附油滴表面是一個物理吸附過程，蛋白質(zhì)經(jīng)不同的壓力處理后蛋白質(zhì)顆粒表面積、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及表面疏水性的差異影響了蛋白質(zhì)吸附油脂表面的能力，經(jīng)適當(dāng)?shù)某邏禾幚砗笕嵝越Y(jié)構(gòu)舒張，有助于在油-水界面的分布，進而影響了復(fù)合物的乳化活性和乳化穩(wěn)定性[23]。

2.5 復(fù)合物吸附的界面壓動態(tài)變化

圖5 大豆蛋白與不同高壓處理大豆柔性蛋白-可溶性多糖復(fù)合物在）的變化Fig. 5 Square root of time (θ1/2) dependence of surface pressure (π) at the oil-water interface for soy protein and different ultra-high pressure modif i ed soy protein-soluble polysaccharide adsorbed layers油-水界面表面壓（π）隨吸附時間（θ1/2

界面張力和界面壓性質(zhì)是反映乳液界面膜抵抗外界形變的能力，蛋白質(zhì)和多糖之間通過相互作用形成復(fù)合物，乳液的界面層厚度、界面壓大小、黏彈性和電荷密度等都會受到影響，進而影響乳狀液的穩(wěn)定性。圖5為大豆蛋白與不同超高壓處理大豆蛋白-可溶性多糖復(fù)合物在油-水界面的界面壓（π），隨吸附時間（θ1/2）的變化。由圖5可以知，界面壓π隨著吸附時間的延長逐漸增加，后逐漸平緩。主要由于大豆蛋白、大豆蛋白多糖復(fù)合物在油-水界面上吸附，不同超高壓處理的蛋白與可溶性多糖復(fù)合后吸附動力學(xué)明顯不同。天然大豆蛋白與未經(jīng)處理的大豆蛋白復(fù)合物形成乳液界面壓相對較低，在13.0～13.8 mN/m之間，而且初期的吸附速率較慢；超高壓處理后的大豆蛋白與可溶性多糖復(fù)合物可以快速到達油-水界面，形成界面壓，400 MPa超高壓處理后的蛋白與可溶性多糖復(fù)合乳液的平衡壓力在16.3 mN/m。說明超高壓處理蛋白和多糖的復(fù)合可以增加界面活性，同時增強了界面強度[24]?？赡?00 MPa處理誘導(dǎo)大豆蛋白產(chǎn)生更加柔性的構(gòu)象，可以使蛋白與多糖復(fù)合后在界面上更易伸展，分子間發(fā)生較好的相互作用，快速地吸附到油-水界面。從復(fù)合物在油-水界面吸附的能壘角度考慮[25]，超高壓處理使大豆蛋白發(fā)生去折疊引起疏水基團的暴露降低了復(fù)合物吸附能壘，提高了吸附效率。因此說明界面層物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特性對吸附動力學(xué)有重要影響。

2.6 圓二色譜分析

表1 不同超高壓處理大豆蛋白的二級結(jié)構(gòu)含量Table 1 Secondary structure contents of different ultra-high pressure treatments of soy protein

通過圓二色譜擬合軟件CD Pro對得到的圖譜進行分析計算，得到超高壓處理改性大豆蛋白和天然大豆蛋白的二級結(jié)構(gòu)含量變化如表1所示。由此可知，大豆蛋白在超高壓處理時α-螺旋結(jié)構(gòu)含量先增加后降低，β-折疊含量下降，β-轉(zhuǎn)角、無規(guī)卷曲含量先降低后又逐漸增加，Li Huijing等[26]也發(fā)現(xiàn)超高壓處理將改變大豆分離蛋白的空間結(jié)構(gòu)，從而改變蛋白質(zhì)的構(gòu)象和乳化特性。超高壓處理明顯改變蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)，這些二級結(jié)構(gòu)就會相應(yīng)改變蛋白質(zhì)整體構(gòu)象的柔韌性，蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)的空間構(gòu)象使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)不同的區(qū)域具有不同程度的柔性。蛋白質(zhì)內(nèi)部肽鏈結(jié)構(gòu)的改變和伸展，會影響蛋白質(zhì)分子與多糖分子的鍵合作用，從而影響復(fù)合物的功能特性，而壓力過高時反而使蛋白質(zhì)發(fā)生聚集無法伸展，因此選擇適當(dāng)壓力可以改變蛋白質(zhì)的柔性提高復(fù)合物的功能特性[27-28]。

綜上所述，實驗結(jié)果表明超高壓處理后蛋白質(zhì)的構(gòu)象及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改變，柔性區(qū)域不同，使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)能有效地促進與多糖分子之間的鍵合，復(fù)合界面行為更強，這種界面上的相互作用隨著蛋白構(gòu)象的變化而發(fā)生改變，進而影響復(fù)合物對乳液的穩(wěn)定性。

3 結(jié) 論

經(jīng)超高壓處理的大豆蛋白與可溶性多糖復(fù)合物所形成乳液粒徑均勻穩(wěn)定，乳滴的形狀規(guī)則，表現(xiàn)較好的界面穩(wěn)定特性。

400 MPa改性的柔性大豆蛋白與可溶性多糖復(fù)合后表現(xiàn)出較好的乳化活性和乳化穩(wěn)定性，相對于未經(jīng)超高壓處理的大豆蛋白與可溶性多糖復(fù)合物均明顯提高；且復(fù)合物在油-水界面吸附速率較快，表現(xiàn)較高的界面壓π值為16.3 mN/m。

超高壓處理改善了大豆蛋白柔性、二級構(gòu)象，隨著壓力的增加α-螺旋含量先升高后降低，β-折疊結(jié)構(gòu)含量降低，β-轉(zhuǎn)角、無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)含量先降低再升高；400 MPa時α-螺旋、β-折疊結(jié)構(gòu)含量最高，大豆蛋白構(gòu)象發(fā)生轉(zhuǎn)變，此時大豆蛋白有序構(gòu)象的組成、柔性結(jié)構(gòu)的展開影響蛋白質(zhì)整體構(gòu)象的柔韌性，更易與可溶性多糖形成功能特性較好的復(fù)合物，增加乳液穩(wěn)定性；超過400 MPa時大豆蛋白α-螺旋、β-折疊結(jié)構(gòu)含量降低，β-轉(zhuǎn)角、無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)含量增加，復(fù)合物乳化活性和乳化穩(wěn)定性降低，過高的壓力使蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)組成不利于形成穩(wěn)定性好的復(fù)合物，進而影響乳液特性。

通過研究超高壓改性大豆蛋白柔性結(jié)構(gòu)與可溶性多糖形成復(fù)合物乳液穩(wěn)定性的關(guān)系，證明乳液界面層蛋白分子結(jié)構(gòu)的變化影響可溶性多糖的鍵合作用，其復(fù)合物形成乳液的穩(wěn)定性機制與乳液界面層分子結(jié)構(gòu)的變化有關(guān)。

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Effect of Ultra-High Pressure Processing on the Formation and Stability of Emulsions Containing Soy Protein and Soluble Polysaccharide Complexes

DING Jian, MA Wenjun, BI Shuang, QI Baokun, WANG Zhongjiang, SUI Xiaonan, JIANG Lianzhou*
(College of Food Science, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China)

The present study was undertaken to explore the effect of ultra-high pressure (UHP) processing the formation of emulsions containing soy protein and soluble polysaccharide complexes and to reveal the relationship between the structural change and emulsion stability of the complexes. For this purpose, the changes in the microstructure, particle size distribution, interfacial adsorption properties and spatial structure of soy protein after UHP modif i cation were studied using confocal laser technology, dynamic laser light scattering, contact angle measurement and circular dichroism. The experimental data showed that the droplet size of the emulsion became smaller, more regular in shape and more evenly distributed with increased pressure and the negative surface charge increased. UHP treatment at 400 MPa provided the maximum emulsifying activity and emulsion stability, which were 18.33 m2/g and 30.2 min, respectively. The secondary structure of soy protein changed after UHP treatments, thereby inf l uencing its bonding with soluble polysaccharides and the adsorption properties of protein at the oil-water interface and the interface pressure of the emulsion. These results uncovered that the stability mechanism of emulsions containing ultra-high pressure-modif i ed soy protein and soluble polysaccharides may related to the change in the molecular structure of the interfacial layer in emulsions.

ultra-high pressure treatment; fl exible protein; soluble polysaccharide; stability

10.7506/spkx1002-6630-201707016

TS214.2

A

1002-6630（2017）07-0096-06

丁儉, 馬文君, 畢爽, 等. 超高壓改性大豆蛋白與可溶性多糖復(fù)合物對乳液形成及穩(wěn)定性的影響[J]. 食品科學(xué), 2017, 38(7): 96-101. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201707016. http://www.spkx.net.cn

DING Jian, MA Wenjun, BI Shuang, et al. Effect of ultra-high pressure processing on the formation and stability of emulsions containing soy protein and soluble polysaccharide complexes[J]. Food Science, 2017, 38(7): 96-101. (in Chinese with English abstract)

10.7506/spkx1002-6630-201707016. http://www.spkx.net.cn

2016-04-13

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2014BAD22B01）；國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）項目（2013AA102101）；黑龍江省自然科學(xué)基金重點項目（ZD201302）；高等學(xué)校博士學(xué)科點專項科研基金項目（20132325110013）

丁儉（1989—），男，碩士研究生，研究方向為糧食、油脂及植物蛋白工程。E-mail：18845619206@163.com

*通信作者：江連洲（1960—），男，教授，博士，研究方向為糧食、油脂及植物蛋白工程。E-mail：jlzname@163.com