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油脂體穩(wěn)定性影響因素及機(jī)理的研究進(jìn)展

2021-09-02 06:47:22官夢(mèng)姝宋超男姜瞻梅江連洲侯俊財(cái)
食品工業(yè)科技 2021年16期
關(guān)鍵詞:乳液油脂蛋白質(zhì)

官夢(mèng)姝,徐 聰,姜 瑞,宋超男,馮 雪,劉 月,李 佳,姜瞻梅,江連洲,侯俊財(cái)

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

脂肪、碳水化合物和蛋白質(zhì)是三種主要的能量?jī)?chǔ)備形式,脂肪是迄今為止人們所知最有效的能量?jī)?chǔ)存形式,其所含的能量是淀粉或蛋白質(zhì)的兩倍多[1]。種子中貯藏的脂肪是在種子發(fā)育過(guò)程中合成的,可以在胚組織中(大豆、油菜籽和葵花籽)合成,也可以在胚乳(蓖麻子等)中合成。脂質(zhì)生物合成酶在種子胚胎細(xì)胞中合成并在干燥的種子細(xì)胞中積累[2]。在大多數(shù)植物中,貯藏的脂肪為三?;视停╰riacylglycerol,TAG)的形式,它由3個(gè)酯化為甘油骨架的脂肪?;溄M成[3]。在種子中,TAG被分割成小的亞細(xì)胞液滴,為生命活動(dòng)過(guò)程中脂肪酶的作用提供更大的表面積。種子中的脂肪最終會(huì)沉積到油脂體中,油脂體還存在于包括種子外的其它組織或器官中。用電子顯微鏡觀察植物細(xì)胞,特別是用戊二醛和四氧化鋨固定后的種子貯藏組織,發(fā)現(xiàn)粒子有不透明的電子基質(zhì),周?chē)须娮又旅艿倪吔?。這些粒子的特征被解釋為一個(gè)脂質(zhì)基質(zhì)被一層特殊的膜所包圍,這種特殊的脂肪顆粒被稱(chēng)為油脂體[4]。很多研究認(rèn)為,油脂體可能產(chǎn)生于細(xì)胞中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的特定亞結(jié)構(gòu)區(qū)域或原核細(xì)胞的質(zhì)膜中,且其形成及大小受特定蛋白質(zhì)的調(diào)控。具有油脂體的組織能夠抵抗干旱等不良環(huán)境,具有長(zhǎng)期儲(chǔ)存油脂的能力[5]。

作為天然的預(yù)乳化的油,油脂體應(yīng)用于食品體系中不需要乳化劑和均質(zhì)過(guò)程,并且從植物中獲得的油脂體(如花生、葵花籽和大豆)由于其更健康、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)逐漸開(kāi)始以天然乳液形式應(yīng)用于食品等領(lǐng)域中[6]。本文論述了油脂體結(jié)構(gòu)組成、乳液穩(wěn)定性影響因素及影響機(jī)理、油脂體的應(yīng)用,為油脂體的深入研究提供參考。

1 油脂體

1.1 油脂體結(jié)構(gòu)與組成

植物種子儲(chǔ)存TAG作為種子萌發(fā)和萌發(fā)后生長(zhǎng)的能量?jī)?chǔ)備,TAG存在于被稱(chēng)為油脂體的小的離散的細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器中。單個(gè)油脂體單位呈球形,其直徑從0.5~2.5μm不等,其大小因油脂體的來(lái)源、營(yíng)養(yǎng)狀況和環(huán)境因素的影響有所差異[1]。油脂體主要由TAG,少量的磷脂和蛋白質(zhì)構(gòu)成,油脂體內(nèi)部為液態(tài)TAG,外圍是單層磷脂和油體蛋白(Oleosin)組成的“半單位”膜(如圖1),該膜由13個(gè)磷脂分子和1個(gè)Oleosin蛋白分子組成[7]。由種子制備的油脂體包含約94%~98%(w/w)的中性脂質(zhì),0.6%~2%的磷脂和0.6%~3%的蛋白質(zhì),中性脂質(zhì)主要以TAG的形式存在[8]。油體蛋白中間的疏水區(qū)域形成柄狀結(jié)構(gòu)伸入到油脂體內(nèi)部的TAG中,而其余油體蛋白的頭尾部分則覆蓋了大部分表面區(qū)域,由于其兩親性結(jié)構(gòu),油體蛋白被認(rèn)為覆蓋了整個(gè)油脂體膜的表面,使其保持為小的個(gè)體單位,這將有利于提高表面積/體積和促進(jìn)脂肪酶在發(fā)芽期間的作用,這個(gè)大小可能代表發(fā)芽過(guò)程中脂質(zhì)的有效儲(chǔ)存和動(dòng)員之間的平衡[9]。除了油體蛋白外,油脂體表面還鑲嵌有少量其他蛋白質(zhì)。油脂體蛋白表現(xiàn)出特定的時(shí)間依賴(lài)性積累模式,這表明油脂體蛋白分布可能在種子成熟過(guò)程中發(fā)生變化[10]。

圖1 油脂體結(jié)構(gòu)[3]Fig.1 Structure model of Oil bodies[3]

1.2 油脂體相關(guān)蛋白

Tzen等[11]研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)胰蛋白酶處理油脂體懸浮液,油脂體迅速漂浮到溶液頂部并且油脂體下方懸浮液濁度快速下降,處理僅1 min后觀察到聚結(jié)。而與胰蛋白酶處理相反,磷脂酶A 2處理不會(huì)導(dǎo)致油脂體懸浮液的濁度以及油脂體粒徑明顯變化,這表明油脂體膜表面的蛋白質(zhì)對(duì)于油脂體的穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用[7]。對(duì)鑲嵌在磷脂膜表面的蛋白進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),油脂體蛋白質(zhì)包括油體蛋白(Oleosin)、油體鈣蛋白(Caleosin)和甾醇蛋白(Steroleosin)[12]。

油脂體中蛋白質(zhì)占比最高的是油體蛋白,油體蛋白是15~30 k Da的堿性蛋白,其被認(rèn)為是油脂體特有的[1],油體蛋白結(jié)構(gòu)如圖2。裸子植物中僅發(fā)現(xiàn)一種油體蛋白即L-油體蛋白,被子植物中存在兩種免疫學(xué)上不同的同工型油體蛋白:H-油體蛋白和L-油體蛋白,并且通過(guò)免疫熒光顯示它們共存于同一油脂體上,不同種類(lèi)植物存在相對(duì)應(yīng)的同工型具有較高同源性[13]。油體蛋白包含3個(gè)結(jié)構(gòu)區(qū)域,一個(gè)50~70個(gè)殘基的兩親性N末端,一個(gè)大約70個(gè)殘基的中央疏水性結(jié)構(gòu)域和一個(gè)可變長(zhǎng)度的兩親性C末端,模型預(yù)測(cè),由兩個(gè)富含脯氨酸的延伸鏈或“脯氨酸結(jié)”連接的反平行鏈形成的中心區(qū)域插入油脂體TAG基質(zhì)中,形成發(fā)夾結(jié)構(gòu),N和C末端結(jié)構(gòu)域駐留在油脂體表面上[11]。油脂體膜上的油體蛋白拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使帶負(fù)電的殘基暴露于細(xì)胞質(zhì),使油脂體帶電,表面油體蛋白產(chǎn)生的位阻和電斥力可以阻止油脂體的聚集。油體蛋白中含有正確定位于油脂體的信息,可保證大部分油體蛋白分子的穩(wěn)定[14]。

圖2 油體蛋白結(jié)構(gòu)[15]Fig.2 Structure model of oleosin[15]

對(duì)芝麻油脂體分離出的蛋白進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),部分蛋白與具有鈣結(jié)合結(jié)構(gòu)域的大米蛋白同源,這部分蛋白被定義為油體鈣蛋白。它們?cè)诟叩戎参镏衅毡榇嬖?,在藻?lèi)和真菌中也發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似的蛋白質(zhì)。高等植物的油體鈣蛋白包含3個(gè)可辨別的區(qū)域,N-末端區(qū)域具有相當(dāng)?shù)挠H水性,該親水區(qū)域朝向細(xì)胞質(zhì),并包含單個(gè)結(jié)合Ca2+的EF-hand[16]。EF-hand還結(jié)合了Ca2+以外的二價(jià)陽(yáng)離子,并且Ca2+/Mg2+的交換容易影響EF-hand蛋白的構(gòu)象。由于細(xì)胞質(zhì)中的Mg2+濃度遠(yuǎn)高于Ca2+,并且由于體外Ca2+結(jié)合測(cè)定法人為地使用了較高的Ca2+水平,因此Mg2+可能是單個(gè)油體鈣蛋白EF-hand的主要細(xì)胞配體[17]。第二個(gè)油體鈣蛋白區(qū)緊鄰EF-hand,是一個(gè)中央疏水域,隨后是脯氨酸豐富的片段。C-末端親水區(qū)包含4個(gè)潛在的磷酸化位點(diǎn),其中酪蛋白激酶II 3個(gè),酪氨酸蛋白激酶1個(gè)。油體鈣蛋白具有調(diào)節(jié)油脂體表面積/體積比,加速油脂體中脂類(lèi)的降解,參與膜和油脂體融合及穩(wěn)定油脂體結(jié)構(gòu)等作用[18],其功能可能受到鈣結(jié)合和磷酸化狀態(tài)的調(diào)節(jié)[3]。

對(duì)芝麻油脂體蛋白進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),部分蛋白能夠與甾醇結(jié)合,這類(lèi)蛋白稱(chēng)為甾醇蛋白,其分子量大約在40 kD左右。甾醇蛋白的N-末端由α-螺旋構(gòu)成,具有固醇脫氫酶結(jié)合位點(diǎn);C-末端由α-螺旋組成的7個(gè)平行β-鏈形成,其中存在固醇、NADPH結(jié)合位點(diǎn)和固醇脫氫酶活性位點(diǎn)[11]。甾醇蛋白是油脂體蛋白質(zhì)組研究中第三豐富的油脂體相關(guān)蛋白,但除了作為油脂體結(jié)構(gòu)蛋白外,其功能尚不清楚。

2 油脂體乳液穩(wěn)定性研究

油脂體中天然的蛋白-磷脂界面層,使得從油料作物種子中分離出來(lái)的油脂體能夠分散在水相中形成水包油(O/W)乳化體系[19]。天然油脂體是軟液滴,但不破裂,并且在高達(dá)0.3的壓縮應(yīng)變下可以完全恢復(fù)。由于磷脂-蛋白質(zhì)膜的存在而產(chǎn)生的和低界面張力有助于油脂體乳液的穩(wěn)定性[20]。陰離子磷脂的極性頭基與蛋白質(zhì)之間發(fā)生靜電相互作用使得磷脂與油體蛋白相互作用足夠強(qiáng),可以防止它們?cè)诩訜釙r(shí)變性;油體蛋白和兩性離子磷脂之間具有疏水相互作用,可以使油體蛋白具有更穩(wěn)定的構(gòu)型[21]。油脂體表面的內(nèi)源性蛋白提供一定的電荷和空間位阻,使油脂體液滴之間產(chǎn)生較弱的排斥力,也有利于維持油脂體乳液的穩(wěn)定性[22]。具有較高蛋白質(zhì)/油比的油脂體,具有較小的尺寸和較強(qiáng)的機(jī)械性能,也更穩(wěn)定。水包油乳液存儲(chǔ)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)絮凝、聚結(jié)和物理失穩(wěn),導(dǎo)致乳液液滴粒徑增加,并形成大顆粒的聚集,最終導(dǎo)致相分離[23],油脂的氧化衰敗也會(huì)隨之產(chǎn)生。乳液失穩(wěn)機(jī)制如圖3所示。

圖3 乳液失穩(wěn)機(jī)制[24]Fig.3 Mechanism of emulsion instability[24]

在重組油脂體時(shí),研究發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)油脂體的TAG、磷脂和蛋白質(zhì)的比例與天然油脂體中的比例相似時(shí),才能實(shí)現(xiàn)油脂體的高穩(wěn)定性。這表明完整的油脂體結(jié)構(gòu)與組成是維持油脂體穩(wěn)定性的決定性因素[7]。Niu等[25]在油脂體乳液中加入木瓜蛋白酶后,油脂體表面的蛋白質(zhì)被酶分解成氨基酸或小分子肽,溶于水相,油滴失去了蛋白質(zhì)膜,逐漸聚集失穩(wěn)。油脂體乳液的微觀結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 油脂體乳液微觀結(jié)構(gòu)[25]Fig.4 Microscopic structureof oil body emulsion[25]

與人造O/W乳液相比,油脂體乳液在特殊環(huán)境下具有更好的理化穩(wěn)定性。Fisk等[26]比較了合成表面活性劑(DTAB、Tween 20、SDS)穩(wěn)定的葵花籽油水乳液和天然穩(wěn)定的葵花籽油脂體懸浮液在不同溫度下的穩(wěn)定性。結(jié)果發(fā)現(xiàn),天然油脂體懸浮液的氫過(guò)氧化物的形成顯著低于用合成表面活性劑配制的乳液,并且經(jīng)鹽洗后純度更高的油脂體乳液顯示出氫過(guò)氧化物形成的進(jìn)一步減少,表明以油脂體形式儲(chǔ)存的油脂具有更高的穩(wěn)定性,油脂體作為天然食品抗氧化劑具有極大發(fā)展?jié)摿?。在天然油脂體食品的實(shí)際應(yīng)用和開(kāi)發(fā)中,油脂體乳液的穩(wěn)定性與油脂體的組成、提取方法、外源蛋白質(zhì)、溫度、pH和離子強(qiáng)度等條件有關(guān)。

2.1 提取方法對(duì)油脂體乳液穩(wěn)定性的影響

采用不同的油脂體提取方法會(huì)對(duì)油脂體提取回收率、油脂體乳液的理化特性和生產(chǎn)成本產(chǎn)生影響。目前,常用的油脂體的提取方法主要包括水相提取法、緩沖溶液提取法和酶輔助水相提取法三種[8]。提取油脂體時(shí)的一個(gè)重要決定是確定需要純油脂體還是油脂體和外源蛋白質(zhì)的混合物[27]。不同提取方法提取的油脂體穩(wěn)定性存在差異,這主要?dú)w因于不同提取方法導(dǎo)致油脂體表面外源蛋白和酶的不同。擁有植物儲(chǔ)存蛋白的油脂體混合物對(duì)于其穩(wěn)定性可能是有益的[28]。一般來(lái)說(shuō)清洗越完全的油脂體物理穩(wěn)定性較低,因?yàn)橛腕w蛋白的分子量非常低,而且蛋白質(zhì)親水性部分平鋪在界面上,近距離相互作用的兩個(gè)油體蛋白之間的排斥力相對(duì)較弱,油脂體相對(duì)不穩(wěn)定[29]。

通過(guò)比較三種提取方法得到的油脂體理化性質(zhì)差異,發(fā)現(xiàn)酶法提取油脂體的ζ-電勢(shì)和粒徑顯著高于水相法和緩沖溶液法,說(shuō)明酶法提取油脂體乳液物理穩(wěn)定性較強(qiáng);緩沖溶液法提取的油脂體乳液過(guò)氧化值顯著高于酶法和水相法,酶法和水相法提取的油脂體的過(guò)氧化值無(wú)顯著差異,說(shuō)明酶法與水相法提取油脂體乳液的氧化穩(wěn)定性較強(qiáng)。田其英等[30]研究發(fā)現(xiàn)較水提法提取油脂體,酶和蔗糖輔助提取的油脂體的乳化活性較好,這可能是由于油脂體吸附蛋白量減少和磷脂表面積的增加。蔗糖輔助提取油脂體的乳化穩(wěn)定性較好,這說(shuō)明一定比例的脂質(zhì)和蛋白質(zhì)存在可以使油脂體保持較好的乳化穩(wěn)定性。Karkani等[31]研究了不同回收方法對(duì)油脂體氧化穩(wěn)定性的影響,經(jīng)超濾得到的油脂體乳濁液具有較強(qiáng)的抗氧化穩(wěn)定性。Nikiforidis等[19]發(fā)現(xiàn)將水相提取法與超濾相結(jié)合提取的油脂體粒徑較小,不易相互聚集融合,提高了油脂體的穩(wěn)定性和完整性。

2.2 環(huán)境條件對(duì)油脂體乳液穩(wěn)定性的影響

對(duì)油脂體乳液穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的環(huán)境因素主要是溫度和pH。Yan等[32]發(fā)現(xiàn)在熱處理過(guò)程中,大豆油脂體的大小主要由其表面蛋白決定。熱處理可以通過(guò)影響油脂體相關(guān)蛋白的構(gòu)象而對(duì)油脂體乳液的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響[33]。經(jīng)過(guò)熱處理的油脂體乳液在儲(chǔ)存過(guò)程中可能更穩(wěn)定,原因是其中的酶或微生物已被滅活,有利于油體蛋白保留在油脂體上[34]。例如研究發(fā)現(xiàn)低溫?zé)崽幚韺?duì)油脂體乳液ζ-電位和表面蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)無(wú)明顯影響,并且降低了乳液的粒徑,避免油脂體顆粒聚集的情況,提高油脂體的物理穩(wěn)定性,并且通過(guò)降低乳液中脂肪氧化酶的活性,提高了油脂體乳液的氧化穩(wěn)定性;而高溫?zé)崽幚硎褂椭w表面蛋白變性,二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,降低了油脂體的絮凝穩(wěn)定性并且使油脂體乳液氧化加速[35]。油脂體乳液在等電點(diǎn)時(shí)穩(wěn)定性最差,因?yàn)榇藭r(shí)表面電荷量最少,油脂體容易發(fā)生凝結(jié)失穩(wěn)。偏離等電點(diǎn)時(shí),油脂體表面靜電排斥逐漸增大,較為穩(wěn)定。并且隨著pH的增加,外源性蛋白會(huì)從油脂體上逐漸解離下來(lái),從而影響油脂體的穩(wěn)定性[36]。Qi等[37]發(fā)現(xiàn)在堿處理下,油脂體相關(guān)蛋白的β-折疊結(jié)構(gòu)的含量增加,這有助于大豆油脂體的聚集。表明油脂體相關(guān)蛋白構(gòu)象的變化可能對(duì)不同p H下油脂體的穩(wěn)定性起重要作用。表1列舉了部分環(huán)境條件對(duì)油脂體穩(wěn)定性影響的研究進(jìn)展。

表1 環(huán)境條件對(duì)油脂體穩(wěn)定性的影響研究進(jìn)展Table 1 Research progress on the influence of environmental conditions on the stability of grease body

2.3 離子強(qiáng)度對(duì)油脂體乳液穩(wěn)定性的影響

高鹽離子濃度會(huì)加速油脂體乳液的聚集和失穩(wěn),低鹽離子濃度則有助于維持其穩(wěn)定性。鹽離子通常是通過(guò)電荷的屏蔽效應(yīng)來(lái)調(diào)節(jié)乳液體系的穩(wěn)定性[36]。離子對(duì)油脂體乳液穩(wěn)定性影響機(jī)制如圖5所示。

圖5 離子對(duì)油脂體的影響機(jī)理[41]Fig.5 Mechanism of ions'influence on oil body[41]

Maria等[45]研究發(fā)現(xiàn),含單價(jià)陽(yáng)離子(Na+、K+)的油脂體乳液表現(xiàn)出輕微的聚集,而含相同濃度二價(jià)陽(yáng)離子(Ca2+、Mg2+)的油脂體則廣泛聚集。二價(jià)陽(yáng)離子可能與油脂體膜蛋白相互作用,使其重新配置,抑制蛋白質(zhì)的疏水相互作用從而對(duì)油脂體的穩(wěn)定性有顯著的負(fù)面影響。另外,Kapchie等[39]發(fā)現(xiàn)在相同p H時(shí)含氯化鐵油脂體乳液的油脂氧化產(chǎn)物較不含氯化鐵油脂體乳液高出數(shù)倍,表明鐵離子的存在可以加速油脂體中脂質(zhì)的降解。

2.4 表面活性劑對(duì)油脂體乳液穩(wěn)定性的影響

在油脂體乳液體系中,表面活性劑的存在不僅會(huì)增加靜電斥力,還會(huì)破壞油脂體表面蛋白質(zhì)之間的疏水相互作用(如圖6),從而抑制油脂體液滴的聚集和使油脂體顆粒直徑減小,從而達(dá)到穩(wěn)定油脂體乳液的作用。

圖6 表面活性劑與蛋白質(zhì)的相互作用方式[46]Fig.6 Interaction modes between surfactants and protein[46]

Nikiforidis等[47]研究了三種外源性生物聚合物或表面活性劑(酪蛋白酸鈉、吐溫80和黃原膠)對(duì)不同油脂體穩(wěn)定性的影響。研究發(fā)現(xiàn),吐溫80、酪蛋白酸鈉或黃原膠的存在對(duì)乳液穩(wěn)定性有明顯的積極影響,其中吐溫80提高油脂體抗凝聚穩(wěn)定性能力最強(qiáng)。吐溫80或酪蛋白酸鈉加入大豆油脂體乳液中均可提高其乳化穩(wěn)定性,吐溫80在一定程度上也可有效改善榛子和芝麻油脂體乳液的乳化穩(wěn)定性。油脂體乳液中吐溫80濃度大于0.75%時(shí),油脂體乳化穩(wěn)定性和分散穩(wěn)定性顯著提高。這種改善主要與表面活性劑吐溫80與油脂體膜表面蛋白的競(jìng)爭(zhēng)置換有關(guān),在油滴表面形成了親水性更高的磷脂-表面活性劑-蛋白膜,表面活性劑主要置換了油脂體膜表面的甾醇蛋白和油體鈣蛋白,置換的蛋白質(zhì)部分約占最初吸附蛋白質(zhì)的40%[48]。Sukhotu等[49]研究發(fā)現(xiàn)陰離子表面活性劑SDS在低pH下可以通過(guò)打破蛋白質(zhì)之間的疏水相互作用并誘導(dǎo)蛋白質(zhì)-SDS復(fù)合物的形成,提高靜電排斥來(lái)提高油脂體的穩(wěn)定性 。

2.5 食物成分對(duì)油脂體乳液穩(wěn)定性的影響

近年來(lái),有學(xué)者們發(fā)現(xiàn)食品中的一些成分例如NaCl、蛋白質(zhì)、酚類(lèi)和大分子多糖類(lèi)物質(zhì)會(huì)對(duì)油脂體乳液的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

食品中的NaCl可能會(huì)對(duì)油脂體的穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面影響,這是因?yàn)橛椭w膜表面的蛋白質(zhì)帶負(fù)電,當(dāng)遇到帶正電的Na+離子時(shí)易發(fā)生結(jié)合,從而中和了油脂體表面蛋白所帶的電荷,降低油脂體液滴間的靜電斥力,使油脂體易發(fā)生聚集。隨著NaCl濃度的增加,油脂體表面蛋白被中和的電荷增加,油脂體越不穩(wěn)定。Hou等[50]研究發(fā)現(xiàn)NaCl濃度為50 mmol/L時(shí)乳液的乳化活性和乳化穩(wěn)定性顯著降低,隨著NaCl濃度的增加,乳液絮凝現(xiàn)象加重。

在酸性和中性條件下,酚類(lèi)可能與蛋白質(zhì)形成非共價(jià)鍵,例如氫鍵和疏水作用力[51],從而導(dǎo)致油脂體的聚集。多酚還可能會(huì)改變蛋白質(zhì)的等電點(diǎn),影響油脂體乳液的穩(wěn)定性。此外,多酚能夠有效清除乳液中的自由基和螯合過(guò)渡金屬,從而提高油脂體的氧化穩(wěn)定性。Ding等[52]研究了表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯(EGCG)對(duì)大豆油脂體氧化穩(wěn)定性的影響,研究發(fā)現(xiàn)在p H5和7時(shí),EGCG對(duì)油脂體乳液的長(zhǎng)期穩(wěn)定有促進(jìn)作用,但在p H 9時(shí),EGCG并沒(méi)有提高油脂體乳液的穩(wěn)定性,相反導(dǎo)致了油脂體的聚集。EGCG在p H 7時(shí)表現(xiàn)出明顯提高油脂體氧化穩(wěn)定性的能力,而在p H 5時(shí),脂質(zhì)氧化反應(yīng)速率加快。

近年來(lái),人們逐漸開(kāi)始將大分子多糖如黃原膠、阿拉伯膠、卡拉膠和果膠等用于提高油脂體乳液穩(wěn)定性的研究中。帶電的多糖可以與油脂體表面蛋白相互作用,通過(guò)改善空間排斥力,減少絮凝損耗和形成第二“膜”來(lái)提高油脂體乳液穩(wěn)定性[53],多糖包裹油脂體原理如圖7所示。Nikiforidis等[54]發(fā)現(xiàn)加入0.1%黃原膠后,油脂體乳液的穩(wěn)定性顯著提高,乳液pH在6時(shí)表現(xiàn)出最高的穩(wěn)定性。Su等[55]研究了陰離子多糖海藻酸鈉(ALG)對(duì)大豆油脂體乳液穩(wěn)定性的影響。研究發(fā)現(xiàn),ALG吸附在油脂體表面上并形成較厚的帶電涂層,因此較低濃度的ALG(0.25%~0.35%)可以提高油脂體的抗聚集穩(wěn)定性,但是高濃度的ALG 下,油脂體乳液穩(wěn)定性下降,這可能是由于連續(xù)相中高濃度的非吸附ALG引起的絮凝損耗所致,ALG對(duì)油脂體的作用原理如圖8所示。在中性條件下,用ALG層覆蓋大豆油脂體可以極大地?cái)U(kuò)展穩(wěn)定p H范圍,大大提高了油脂體乳液的穩(wěn)定性,并且ALG涂層在凍融循環(huán)過(guò)程中也起到保護(hù)油脂體的作用[56]。Wu等[57]研究發(fā)現(xiàn)卡拉膠能顯著提高大豆油脂體乳液的鹽穩(wěn)定性,對(duì)其在食品中的應(yīng)用具有重要意義。

圖7 多糖包裹油脂體原理圖[22]Fig.7 Schematic diagram of coating of oil bodies by polysaccharide[22]

圖8 ALG作用油脂體原理[55]Fig.8 Schematic description of coating ALG on oil body[55]

2.6 不同油料作物對(duì)油脂體乳液穩(wěn)定性的影響

除上述影響因素外,從不同油料作物中提取的油脂體的乳液穩(wěn)定性也存在一定的差異,這可能與不同油料作物油脂體結(jié)構(gòu)及組成不同有關(guān)。不同來(lái)源天然油脂體表面蛋白質(zhì)和磷脂的組成存在差異,由于蛋白質(zhì)疏水性不同導(dǎo)致油脂體乳液穩(wěn)定性的不同。卵磷脂與蛋白質(zhì)表面疏水殘基的疏水相互作用更強(qiáng),暴露的疏水殘基越多,乳液越穩(wěn)定[58]。

姜夢(mèng)婷等[59]研究發(fā)現(xiàn),在60℃加速氧化的條件下大豆、花生和葵花籽油脂體乳液的氧化穩(wěn)定性順序?yàn)榇蠖褂椭w>葵花籽油脂體>花生油脂體。梁新婷等[60]比較了高油大豆和低油大豆油脂體的穩(wěn)定性差異,發(fā)現(xiàn)高油大豆油脂體乳液的乳化穩(wěn)定性顯著高于低油大豆油脂體,而氧化穩(wěn)定性顯著低于低油大豆油脂體。

3 油脂體的應(yīng)用

3.1 作為食品乳化劑

由于油脂體膜表面的蛋白質(zhì)是具有親水性和疏水性的兩親性結(jié)構(gòu),油脂體可以作為天然乳化劑應(yīng)用于食品中。根據(jù)目前研究,油脂體作為乳化劑可以應(yīng)用于蛋黃醬、冰淇淋、千島醬、布丁和果汁等中。大豆油脂體作為乳化劑適用于高鹽低酸性食品,如千島醬、蛋黃醬和沙拉醬等中[61]。例如,將大豆油脂體部分替代蛋黃制備蛋黃醬,油脂體蛋黃醬蛋白質(zhì)含量顯著高于普通蛋黃醬而膽固醇含量卻顯著低于普通蛋黃醬,且油脂體蛋黃醬與普通蛋黃醬相比具有更好的貯藏穩(wěn)定性,普通蛋黃醬和油脂體蛋黃醬在外觀形態(tài)和氣味上無(wú)顯著差異[62]。利用天然的大豆油脂體替代傳統(tǒng)沙拉中的油脂,制成的沙拉具有含油量低、脂肪消化慢、營(yíng)養(yǎng)素天然健康,且儲(chǔ)存穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)[63]。將油脂體乳化劑用于果汁中,不僅可以使果汁更加濃稠并且可以防止固體成分的沉淀。在制作冰淇淋過(guò)程中,可以添加油脂體乳化劑以替代價(jià)格昂貴的非脂乳固體,不僅保持了冰淇淋原有口感還降低了冰淇淋的制作成本[64]。由于大豆油脂體的良好性狀,也可將其應(yīng)用到乳制品、仿制牛奶、酸奶和奶油等產(chǎn)品中。與精煉大豆油相比,大豆油脂體由于富含油脂伴隨物,如磷脂、維生素E和植物甾醇等,并且卡路里要大大低于從牛奶中分離出的奶油,可作為一種新型的油脂產(chǎn)品進(jìn)行深入研究和應(yīng)用[65]。將卵磷脂和花生油脂體的組合物應(yīng)用于可可脂及代可可脂中,該組合可以降低產(chǎn)品的黏度,保持產(chǎn)品質(zhì)地和口感,提高了產(chǎn)品的抗氧化性,降低生產(chǎn)成本[66]。

3.2 作為載體

由于油脂體膜的特殊性質(zhì),可將疏水性分子截留并保護(hù)在油脂體TAG核中。將生物活性物質(zhì)包封在油脂體中進(jìn)行噴霧干燥可以有效提高生物活性物質(zhì)的抗氧化穩(wěn)定性和生物可及性,并且經(jīng)噴霧干燥制成的固體產(chǎn)品相比于液態(tài)形式在運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中更方便、安全。例如,蝦青素是一種非常容易氧化的分子,可被包封在油脂體核心中,包封的蝦青素很好的保持了其抗氧化活性[67]。姜黃素由于其疏水性,生物利用度較差。研究發(fā)現(xiàn)利用納米級(jí)油脂體包封姜黃素顯示出高封裝效率和負(fù)載能力[68]。利用該性質(zhì)還可以將油脂體應(yīng)用于污水中有毒有機(jī)分子的去除,當(dāng)油脂體被放置在有機(jī)農(nóng)藥污染的水環(huán)境中,有機(jī)分子可以被吸收到油脂體的內(nèi)部疏水性核中并被去除[69]。

4 結(jié)語(yǔ)

油脂體主要以乳狀液的形式應(yīng)用于食品、藥品、飼料及個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品等領(lǐng)域中。隨著對(duì)天然油脂體研究和開(kāi)發(fā)的不斷深入,人們發(fā)現(xiàn)油脂體乳液的穩(wěn)定性與油脂體的組成、提取方法、外源蛋白質(zhì)、溫度、p H值和離子強(qiáng)度等條件有關(guān)。這些影響因素通過(guò)改變油脂體表面電荷量和表面張力,形成非共價(jià)鍵,鈍化脂肪氧化酶活性,或清除自由基和螯合過(guò)渡金屬等機(jī)制來(lái)影響油脂體乳液的理化穩(wěn)定性。油脂體膜表面的蛋白質(zhì)是維持油脂體穩(wěn)定性的關(guān)鍵。要深入了解油脂體膜中的分子相互作用對(duì)于油脂體的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用,探索新的潛在應(yīng)用非常重要。然而,目前有關(guān)油脂體相關(guān)蛋白結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系及穩(wěn)定功能的研究仍然有限,有待于今后的深入研究??傊?,隨著對(duì)油脂體認(rèn)識(shí)的逐步深入及其在相關(guān)行業(yè)應(yīng)用的不斷擴(kuò)大,油脂體產(chǎn)品將逐漸出現(xiàn)在人們的生活中。

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