裴志勝,馮紫藍(lán),王會博,薛長風(fēng)
(1.海南熱帶海洋學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院,海南三亞 572022;2.海南省海洋食品工程技術(shù)研究中心,海南三亞 572022;3.海南熱帶海洋學(xué)院,海洋食品精深加工關(guān)鍵技術(shù)省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心,海南三亞 572022;4.海南大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,海南???570228)
金鯧魚(Trachinotus ovatus),學(xué)名卵形鯧鲹,是我國海南、廣東等主要的海水養(yǎng)殖品種[1]。截止2019年,金鯧魚產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)200億元[1],但金鯧魚的產(chǎn)品目前主要以活鮮、冰鮮、全條凍為主,形式單一,不利于金鯧魚產(chǎn)品的精深發(fā)展。金鯧魚肉質(zhì)細(xì)嫩光滑,氨基酸比例均衡,是優(yōu)良的肌原纖維蛋白的來源。肌原纖維蛋白的乳化性能,使其成為乳化物制備的食品材料之選。何青[2]利用豬肉肌原纖維蛋白顆粒制備了穩(wěn)定的高內(nèi)相Pickering乳液,具有冷熱穩(wěn)定等優(yōu)點,可以延緩脂質(zhì)水解及提高葛根素的生物可及性。王莉莎[3]將植物油與金槍魚肌原纖維蛋白進(jìn)行復(fù)合凝膠的制備,為魚糜中不飽和脂肪酸的添加提升提供了技術(shù)參考和理論依據(jù)。
乳液凝膠是一種被油滴填充的具有凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的半固體食品體系[4]。乳液凝膠的生成主要根據(jù)基質(zhì)的特性進(jìn)行加工,主要依據(jù)是填充物與基質(zhì)之間的相互作用力,而沒有相互作用力的則需要外力加工或者乳化劑的參與。乳液凝膠在物料包埋上表現(xiàn)出一定的應(yīng)用前景,不僅能有效抑制成分釋放,提高生物活性物質(zhì)的有效率,還能通過乳液凝膠組分的調(diào)整控制包埋物的釋放速度,做到控釋、緩釋的目的,其在功能性食品的開發(fā)上極具潛力[5]。
而對于魚類蛋白作為乳液凝膠的凝膠基質(zhì)的研究尚少,魚類肌原纖維蛋白的乳化性能因其魚類來源不同也會有所區(qū)別,不同來源的肌原纖維蛋白在結(jié)構(gòu)及功能上是存在一定差異性。Chan等[6]學(xué)者認(rèn)為白肉魚和紅肉魚的凝膠特性是有差異的,可能與這些肌原纖維蛋白的展開速率不同有關(guān),紅肉魚的肌原纖維蛋白在加熱時展開速率的較慢。肌原纖維蛋白的凝膠特性不僅會影響對水產(chǎn)蛋白的感官和質(zhì)構(gòu)品質(zhì),而且會對乳化性和保水性等產(chǎn)生影響。主要原因是蛋白質(zhì)的性能和特定蛋白質(zhì)含量的不同及本身pH的差異[7]。
綜上,本項目擬探討金鯧魚肌原纖維蛋白(Trachinotus ovatusMyofibrillar protein,TMP)的結(jié)構(gòu)特性,并利用肌原纖維蛋白與玉米油構(gòu)建乳液凝膠體系,研究其流變特性及平均粒徑分布和結(jié)構(gòu)特性;探討不同pH和NaCl濃度條件下乳化凝膠的穩(wěn)定性,為金鯧魚精深加工利用提供技術(shù)參考和理論依據(jù)。
金鯧魚片(冷凍) 海南翔泰漁業(yè)有限公司;玉米油 金龍魚有限公司;氯化鈉、十二水合磷酸氫二鈉分析純,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;二水合磷酸二氫鈉、四水合酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉 均為分析純,西隴科學(xué)股份有限公司;硫酸銅 分析純,天津市福晨化學(xué)試劑廠。
XHF-DY高速分散器 寧波新芝生物科技股份有限公司;MCR 92流變儀 Anton Paar;T6新世紀(jì)紫外分光光度計 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司;LS 13 320激光粒度儀 貝克曼庫爾特商貿(mào)(中國)有限公司;ALPHA II德國布魯克紅外光譜儀 布魯克光譜儀儀器公司;B302系列生物顯微鏡 重慶奧特光學(xué)儀器有限責(zé)任公司;Sartorius普及型pH計Sartorius科學(xué)儀器股份有限公司。
1.2.1 原料預(yù)處理 將冷凍的金鯧魚魚片(400~500 g)置于4 ℃冰箱解凍12 h,備用。
1.2.2 金鯧魚肌原纖維蛋白(TMP)的提取制備及蛋白濃度測定 參考Bakry等[8]的方法,并稍作修改。將解凍后的魚片收集白色肌肉并在冰浴條件下攪碎,然后將切碎的肉在低磷酸鹽緩沖溶液(0.05 mol/L NaCl,3.38 mmol/L NaH2PO4·2H2O,15.5 mmol/L Na2HPO4·12H2O,pH 7.5)中以8000 r/min在4 ℃離心10 min,并去除上清液,離心步驟重復(fù)操作三次。沉淀在高磷酸鹽緩沖溶液(0.6 mol/L NaCl,3.38 mmol/L NaH2PO4·2H2O,15.5 mmol/L Na2HPO4·12H2O,pH7.0)中以4000 r/min離心3次,每次10 min后,將混合物在4 ℃冰箱中保存24 h,然后在4 ℃下以10000 r/min離心10 min,獲得上清液在冷蒸餾水中收集并在4 ℃下沉淀30 min。在4 ℃下分別在10000 r/min下再離心兩次,每次15 min,以去除混合物中的上清液后,收集沉淀(TMP)并在4 ℃冰箱中下儲存,24 h內(nèi)使用完畢。
參考周茹等[9]的方法,利用雙縮脲法測定蛋白質(zhì)的濃度,標(biāo)準(zhǔn)曲線為:y=0. 4979x+0. 0226,R2=0.997。
肌原纖維蛋白含量的計算公式:
式中:C肌原纖維蛋白含量,%;m表示水相中肌原纖維蛋白含量,g;V表示水相溶液體積,mL。
1.2.3 金鯧魚肌原纖維蛋白(TMP)的表征
1.2.3.1 金鯧魚肌原纖維蛋白(TMP)SDS-PAGE的測定 參考Xiong等[10]的方法并做適當(dāng)?shù)男薷?,即利用預(yù)制膠(Tris-Gly,12%),電壓為120 V,時間為1 h,考馬斯亮藍(lán)(G-250)對凝膠進(jìn)行染色,采用脫色液脫色至背景清晰,采用凝膠成像系統(tǒng)進(jìn)行拍照分析。
1.2.3.2 金鯧魚肌原纖維蛋白(TMP)紅外光譜測定及二級結(jié)構(gòu)分析 真空冷凍干燥后的樣品粉末與溴化鉀混合研磨并壓片,在恒溫箱里平衡5 min,紅外光譜儀掃描,范圍為4000~400 cm?1,分辨率為4 cm?1,每個樣品圖譜掃描重復(fù)3次,采集紅外光譜圖[11]。
1.2.3.3 金鯧魚肌原纖維蛋白(TMP)電鏡結(jié)構(gòu)表征將TMP于-60 ℃條件下預(yù)冷凍處理,于真空冷凍干燥機(jī)內(nèi)進(jìn)行脫水整個過程持續(xù)24 h[12]。將凍干得到蛋白質(zhì)顆粒粉末固定在金屬導(dǎo)電膠上,對樣品進(jìn)行噴金處理,調(diào)整參數(shù)進(jìn)行觀察、拍照。
1.2.4 金鯧魚肌原纖維蛋白(TMP)乳液凝膠的制備及表征
1.2.4.1 制備金鯧魚肌原纖維蛋白(TMP)乳液凝膠的肌原纖維蛋白含量(C)的初步確定 參考許彥騰[13]的方法并做適當(dāng)?shù)男薷?,即分別稱取C=0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%的肌原纖維蛋白溶液,漩渦振蕩2 min中水化處理,再分別添加體積分?jǐn)?shù)φ=0.5比例的玉米油(pH7.0),利用高速均質(zhì)剪切機(jī)控溫條件下(10 ℃以下)7000 r/min均質(zhì)2 min,通過流變學(xué)性質(zhì)測定,確定合適的金鯧魚肌原纖維蛋白濃度。
1.2.4.2 制備金鯧魚肌原纖維蛋白(TMP)乳液凝膠最佳體積油相比(φ)的確定 稱取C=2.5%的TMP溶液,分別添加體積比為φ=0.1、0.3、0.5、0.6、0.64、0.66、0.68、0.70玉米油,利用高速均質(zhì)剪切機(jī)控溫條件下(10 ℃以下)7000 r/min均質(zhì)2 min,通過對表觀結(jié)構(gòu)、顯微結(jié)構(gòu)及流變學(xué)性質(zhì)和平均粒徑的測定,得較好的乳液凝膠油相體積比(φ)[14]。
1.2.4.3 金鯧魚肌原纖維蛋白(TMP)乳液凝膠的流變學(xué)性質(zhì)測定 參考Xu等[15]的方法并做適當(dāng)?shù)男薷?,使用流變儀測定乳液凝膠流變性特性,頻率范圍為1~10 Hz,平行板(直徑27.83 mm,1 mm間隙)溫度為25 ℃,在所有樣品的儲能模量G'和彈性模量G''均在線性粘彈性區(qū)域(0.5%的應(yīng)變)內(nèi)。
1.2.4.4 金鯧魚肌原纖維蛋白(TMP)乳液凝膠表觀結(jié)構(gòu)觀察 利用照相機(jī)對制備的TMP乳液凝膠進(jìn)行拍照觀察。
1.2.4.5 金鯧魚肌原纖維蛋白(TMP)乳液凝膠顯微結(jié)構(gòu)觀察 采用光學(xué)顯微鏡觀察TMP乳液凝膠的顯微結(jié)構(gòu),取適量的乳液凝膠置于凹載玻片上,于10倍鏡頭下觀察,所得圖像采用自帶軟件進(jìn)行處理分析。
1.2.4.6 金鯧魚肌原纖維蛋白(TMP)乳液凝膠的粒徑測定 采用激光粒度儀對有乳液凝膠進(jìn)行粒徑測定。參數(shù)如下:樣品折射率為:1.52,介質(zhì)為水,水的折射率為1.333[16]。
1.2.4.7 金鯧魚肌原纖維蛋白(TMP)乳液凝膠激光共聚焦顯微結(jié)構(gòu)觀察 采用激光共聚焦顯微鏡(CLSM)觀察最佳比例的TMP乳液凝膠顯微結(jié)構(gòu):參照張會等[17]的方法并稍作修改。用50 μL尼羅藍(lán)(1 mg/mL溶解于去離子水)對乳液凝膠中蛋白質(zhì)進(jìn)行染色,用50 μL尼羅紅(1 mg/mL溶解于丙酮)對乳液凝膠中油脂染色。染色在避光條件下進(jìn)行,染料溶液與乳液凝膠按質(zhì)量比1:25進(jìn)行染色,然后將染色的乳液凝膠置于載玻片上,蓋上蓋玻片后,利用CLSM在40×物鏡下觀察乳液凝膠并采集圖片。掃描條件設(shè)置如下:用633 nm處的CY5通道來激發(fā)綠染色的蛋白質(zhì),用488 nm處的FITC通道來激發(fā)尼羅紅染色的脂肪。
1.2.5 金鯧魚肌原纖維蛋白(TMP)乳液凝膠的穩(wěn)定性測試
1.2.5.1 不同pH條件對金鯧魚肌原纖維蛋白(TMP)乳液凝膠的穩(wěn)定性的測定 配制不同pH條件下(3.0、5.0、7.0、9.0、11.0)(離子強(qiáng)度0.6 moL/L)C=2.5%的肌原纖維蛋白溶液,分別添加體積比為φ=0.68的玉米油油相,利用高速均質(zhì)剪切機(jī)控溫條件下(10 ℃以下)7000 r/min均質(zhì)2 min,通過對表觀、顯微結(jié)構(gòu)、流變學(xué)性質(zhì)和平均粒徑的測定,判斷其對乳液凝膠的影響[18]。
1.2.5.2 不同NaCl濃度條件對金鯧魚肌原纖維蛋白(TMP)乳液凝膠的穩(wěn)定性的測定 配制不同NaCl濃度條件下(0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mol/L)(pH7.0)的C=2.5%肌原纖維蛋白溶液,添加體積比為φ=0.68的玉米油油相,利用高速均質(zhì)剪切機(jī)控溫條件下(10 ℃以下)7000 r/min均質(zhì)2 min,通過對表觀、顯微結(jié)構(gòu)、流變學(xué)性質(zhì)和平均粒徑的測定,判斷對乳液凝膠的影響[15]。
采用SAS9.3軟件分析正交組合安排和結(jié)果、方差分析以及回歸模型參數(shù);采用Excel 2010將數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差;采用SPSS 18.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析、ANOVA單因素方差分析后采用Duncan分析法對各處理組進(jìn)行顯著性分析;采用Excel 2010軟件和Origin軟件繪圖。
2.1.1 TMP的SDS-PAGE分析 由圖1所示,可以清楚的觀察到TMP中的肌球蛋白重鏈(MHC)、肌動蛋白(Actin)、肌鈣蛋白-T(Tropornin-T)、原肌球蛋白,圖譜中MHC和肌動蛋白的條帶顏色最深、最寬,說明金鯧魚肌原纖維蛋白主要是由肌球蛋白和肌動蛋白所構(gòu)成的,也可見提取的TMP較純,適合用于下一步乳液凝膠的制備[19]。
圖1 TMP SDS-PAGE圖譜Fig.1 TMP SDS-PAGE map
2.1.2 TMP紅外光譜測定及二級結(jié)構(gòu)分析 由圖2可知,TMP存在典型的蛋白特性峰,即1600~700 cm?1的酰胺Ⅰ區(qū)和1230~1320 cm?1的酰胺Ⅲ區(qū)。3500~3250 cm?1范圍內(nèi)的吸收峰反映O-H、N-H伸縮振動;2800~3000 cm?1范圍內(nèi)的吸收峰反映脂肪族CH伸縮振動峰;1700~1600 cm?1范圍內(nèi)的吸收峰反映C=O和C-N伸縮振動的酰胺I帶;1600~1500 cm?1范圍內(nèi)的吸收峰反映C-N伸縮振動的酰胺Ⅱ帶,1300~1000 cm?1左右的吸收峰主要反映C-O鍵、CN-C鍵的伸縮振動[20]。由酰胺I帶的蛋白二級結(jié)構(gòu)擬合結(jié)果(表1)可知,TMP的β-折疊的含量最高,β-折疊的含量與蛋白分子聚集程度有關(guān)[21],其次為β-轉(zhuǎn)角,β-轉(zhuǎn)角的含量與蛋白柔性結(jié)構(gòu)穩(wěn)定相關(guān),次之無規(guī)則卷曲,無規(guī)則卷曲的柔性構(gòu)象結(jié)構(gòu)利于連接結(jié)構(gòu)相對剛性的α-螺旋和β-折疊,使肌原纖維蛋白的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增強(qiáng),穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)對于理化性質(zhì)尤為重要。α-螺旋與蛋白質(zhì)分子展開程度有關(guān),其含量低說明蛋白分子展開程度高,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不強(qiáng)[22]。在pH為7.0時,靠近等電點,蛋白負(fù)電荷減少,靜電斥力減小,導(dǎo)致蛋白分子內(nèi)的氫鍵減少,氫鍵與水的結(jié)合減弱,分子間的氫鍵增多,對應(yīng)的是α-螺旋含量減少,β-折疊含量增多。
圖2 TMP紅外光譜分析Fig.2 Infrared spectral analysis of TMP
表1 pH7. 0時TMP 二級結(jié)構(gòu)Table 1 pH7.0 TMP primary fibrin secondary structure
2.1.3 TMP電鏡微觀結(jié)構(gòu)表征 由圖3可知,在pH為7.0,NaCl濃度為0.6 mol/L時,TMP在放大倍數(shù)為4000倍時,形態(tài)為纖維狀,隨著放大倍數(shù)增大到25000倍時,肌原纖維蛋白為聚集狀態(tài)的橢圓化顆粒狀態(tài),肌原纖維蛋白的橢圓化顆粒狀與靜電相互作用影響有關(guān)[21]。
圖3 pH7.0條件下對TMP顯微結(jié)構(gòu)形態(tài)觀察Fig.3 Microstructure morphology of TMP was observed under pH7.0 conditions
2.2.1 制備TMP乳液凝膠肌原纖維蛋白濃度(C)的初步確定 由圖4可知,蛋白濃度對TMP乳液流變特性的影響。在1~10 Hz的測定頻率范圍內(nèi),當(dāng)油相比為φ=0.5時,在蛋白含量(C)為2.5%時乳液凝膠的彈性模量G'達(dá)到最大。當(dāng)?shù)鞍诐舛仍?.5%~1.5%時,蛋白不足以完成乳化油相,造成乳液中的油相過多,乳液彈性模量G'偏低;在蛋白含量達(dá)到2.0%時,油相乳化程度增強(qiáng),初步形成均勻乳液,乳液的彈性模量G'明顯提升;在蛋白含量為2.5%,油相的乳化完全,彈性模量G'達(dá)到最大;但當(dāng)?shù)鞍缀繛?%時,油相被完成乳化的同時,產(chǎn)生了剩余的蛋白,降低了乳液凝膠的彈性模量G'??芍诘鞍诐舛葹?.5%時,乳液凝膠即可達(dá)到較好的流變特性。
圖4 不同蛋白濃度對TMP乳液/乳液凝膠流變特性影響Fig.4 Effects of different protein concentrations on rheological properties of TMP emulsions/emulsion gels
2.2.2 制備TMP乳液凝膠的最佳體積油相比(φ)的確定 由圖5可知,在肌原纖維蛋白濃度為2.5%的條件下,添加不同油相比(φ=0.1、0.3、0.5、0.6、0.64、0.66、0.68、0.69、0.70)對乳液凝膠的影響,在油相比(φ)添加量為0.1、0.3時,乳液出現(xiàn)明晰的乳析,當(dāng)油相比(φ)為0.5時,形成了均勻的乳液狀態(tài),并隨著油相比(φ)(0.60~0.70)的提升,逐步形成了狀態(tài)良好的乳液凝膠;油相比(φ)為0.70時,乳液凝膠出現(xiàn)破油的現(xiàn)象,從而無法形成乳液凝膠。肌原纖維蛋白濃度2.5%,油相比(φ)為0.60~0.69時,形成了結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定的乳液凝膠狀態(tài)。何青[2]的研究表明,在油相體積為0.70~0.86時,豬肉肌原纖維蛋白顆粒在油滴的周圍形成了致密的界面3-D網(wǎng)路狀結(jié)構(gòu),得到了穩(wěn)定的乳液膠體。而本研究的最佳油相比例要低于何青[2]的結(jié)果,可能是由于本研究的肌原纖蛋白為魚類蛋白,何青使用的是豬肉肌原纖維蛋白,由于蛋白來源的差異性,使蛋白乳化能力上存在差異,因此研究的最佳油相比也不同。
圖5 不同油相比條件下制備的TMP乳液凝膠形態(tài)及光學(xué)顯微鏡圖像Fig.5 Form and optical microscope image of TMP gel prepared under different oil conditions
由圖6流變測定動態(tài)粘彈性測定結(jié)果可知,當(dāng)油相比(φ)為0.10、0.30、0.50和0.70時,乳液的流變彈性模量G'均偏低。在油相比(φ)為0.68時,乳液凝膠的彈性模量G'最佳,在1~10 Hz的測定頻率范圍內(nèi),彈性模量G'大小依次為0.68>0.69>0.66>0.64>0.60。乳液凝膠的彈性模量G'并不完全隨著油相體積分?jǐn)?shù)的提高而上升,在φ=0.68時,油相與蛋白已經(jīng)達(dá)到較好的彈性模量G',而φ為0.70時已經(jīng)處于破油狀態(tài),粘彈性大大減弱。乳液凝膠動態(tài)粘彈性升高且主要表現(xiàn)為彈性特征,可能是由于高油含量往往伴隨著高的彈性特征[23?24]。
圖6 不同油相比對TMP乳液/乳液凝膠流變特性的影響Fig.6 Effects of different oils on the rheological properties of TMP emulsions/emulsion gels
由圖7可知,隨著油相比(φ)的增加,乳液的平均粒徑呈現(xiàn)增加趨勢,當(dāng)φ=0.66時,達(dá)到一個峰值;但當(dāng)φ=0.68時,平均粒徑開始減少;當(dāng)φ=0.70時,平均粒徑突變增大,可能在較低的φ(0.10~0.66)時,肌原纖維蛋白在界面逐步進(jìn)行吸附,隨著φ的增加,體系顆粒增多,平均粒徑變大;當(dāng)φ=(0.68~0.69)時,體系形成的乳液凝膠狀態(tài),對油滴產(chǎn)生較大的束縛作用,平均粒徑變??;當(dāng)φ=0.70時,體系發(fā)生破乳,肌原纖維蛋白發(fā)生無序聚集,使平均粒徑突變增大。所以,結(jié)合上述流變測定動態(tài)粘彈性測定結(jié)果和粒徑分布結(jié)果可知,乳液凝膠的體積油相比(φ)為0.68時,所制備出來的乳液凝膠最佳。
圖7 不同油相比對TMP乳液/乳液凝膠粒徑分布的影響Fig.7 Effects of different oils on particle size distribution of TMP emulsion/emulsion gel
2.2.3 金鯧魚肌原纖維蛋白乳液凝膠激光共聚焦顯微結(jié)構(gòu)圖像觀察 由圖8可知,在蛋白濃度為2.5%、油相比為0.68時,TMP乳液凝膠的CLSM的圖像。從綠色油相部分可知,乳液凝膠的狀態(tài)多重W/O/W的結(jié)構(gòu);從紅色蛋白部分可知,蛋白包裹油相,形成了乳液凝膠結(jié)構(gòu)。何青[2]利用豬肉肌原纖維蛋白顆粒制備的HIPEs乳液為O/W結(jié)構(gòu),可見肌原纖維蛋白的來源不同,對乳液結(jié)構(gòu)的形成有一定影響。
圖8 蛋白質(zhì)含量2.5%和0.68油相比制備的TMP乳液凝膠的CLSM圖像Fig.8 CLSM image of TMP emulsion gel prepared at 2.5%protein content and 0.68 oil ratio
2.3.1 金鯧魚肌原纖維蛋白乳液凝膠在不同pH條件下的穩(wěn)定性分析 圖9是在油相比(φ)為0.68,肌原纖維蛋白濃度為2.5%,離子強(qiáng)度0.6 mol/L的條件下,對不同pH條件下乳液凝膠的形態(tài)及光學(xué)顯微鏡成像進(jìn)行分析。在pH3.0和pH5.0的環(huán)境下,體系無法形成穩(wěn)定的乳液凝膠的狀態(tài);當(dāng)pH為7.0、9.0、11.0時,體系形成了穩(wěn)定的乳液凝膠。出現(xiàn)這種情況的原因可能是pH在酸性條件下肌原纖維蛋白表面凈電荷的變化,改變?nèi)芙舛?,引起乳化性能的變化,使其與油水的結(jié)合能力變差,從而影響了乳液凝膠的形成[25]。李子晗等[26]也研究表明,在pH5.0~6.0時,肌原纖維蛋白的乳化穩(wěn)定指數(shù)顯著降低,不利于乳狀液穩(wěn)定,而在pH7.0~8.0時,乳化穩(wěn)定指數(shù)顯著提升,乳液穩(wěn)定性增加。
圖9 不同pH條件下制備的TMP乳液凝膠形態(tài)及光學(xué)顯微鏡圖像Fig.9 Form and optical microscope image of TMP gel prepared under different pH conditions
由圖10可知,當(dāng)pH=7.0時,乳液凝膠的彈性模量G'最佳,其次為pH9.0和pH11.0,在pH3.0和pH5.0的條件下,由于體系未形成凝膠狀,彈性模量G'最低。
圖10 不同pH對TMP乳液凝膠流變特性的影響Fig.10 Effects of different pH on the rheological properties of TMP emulsion gels
由圖11可知,當(dāng)pH=3.0和5.0時,由于體系未形成乳液凝膠,造粒體系的顆粒過大。在pH7.0時,乳液凝膠的粒徑最小。但隨著pH的上升,乳液凝膠的粒徑又逐漸變大,可能是由于堿性環(huán)境中,因肌原纖維蛋白顆粒之間的相互排斥而導(dǎo)致粒徑變大[27?28]。也有研究表明,蛋白質(zhì)顆粒大小的變化與其顯微聚集狀態(tài)及靜電效應(yīng)有一定程度的聯(lián)系[22],肌原纖維蛋白的電荷總量隨著pH的增加而增加,pH的增加導(dǎo)致蛋白之間的靜電斥力增加,蛋白質(zhì)分散,粒徑也逐漸增大。
圖11 不同pH對TMP乳液凝膠粒徑分布的影響Fig.11 Effect of different pH on particle size distribution of TMP emulsion gel
結(jié)合上述結(jié)果,從不同pH條件下制備的肌原纖維蛋白乳液凝膠形態(tài)及光學(xué)顯微鏡圖像、流變特性及其粒徑分布的影響可知,在pH7.0,NaCl濃度為0.6 mol/L時,乳液凝膠的彈性模量G'最高,平均粒徑最小。
2.3.2 金鯧魚肌原纖維蛋白乳液凝膠在不同NaCl濃度條件下的穩(wěn)定性分析 如圖12所示,是在油相比(φ)為0.68,肌原纖維蛋白濃度為2.5%,pH7.0,不同NaCl濃度條件下對乳液凝膠的形態(tài)及光學(xué)顯微鏡成像進(jìn)行分析。由圖12可知,在0~1.0 mol/L的離子強(qiáng)度下,金鯧魚肌原纖維蛋白均可以形成穩(wěn)定的乳液凝膠,各個處理組的差異性較小,可知NaCl濃度對乳液凝膠形成的影響相對較小。
圖12 不同NaCl濃度條件下制備的TMP乳液凝膠形態(tài)及光學(xué)顯微鏡圖像Fig.12 Form and optical microscope image of TMP gel prepared under different salt concentration conditions
從圖13可知,在NaCl濃度為0.6 mol/L時,乳液凝膠的彈性模量G'最佳,其次依次排序為0.8 mol/L>0.4 mol/L>0 mol/L>0.2 mol/L>1.0 mol/L。由此可知,NaCl濃度可以影響乳液凝膠的彈性模量G',可能是因為NaCl濃度的介質(zhì)環(huán)境影響乳狀液中液滴的凈電荷,因鹽析的影響,使乳液凝膠的狀態(tài)出現(xiàn)差異[29]。
圖13 不同鹽濃度對TMP乳液凝膠流變學(xué)特性的影響Fig.13 Effects of different salt concentrations on the vasculology characteristics of TMP oil gel
由圖14可知,NaCl濃度對乳液凝膠的粒徑存在一定的影響,在0 mol/L條件下,乳液凝膠粒徑最?。辉?.2、0.4、0.6 mol/L時,乳液凝膠粒徑相對較大;0.8、1.0 mol/L時又略微下降。由此可見,在肌原纖維蛋白濃度為0 mol/L條件下,肌原纖維蛋白溶解度最低,為了穩(wěn)定油相,從而形成了較小的乳液凝膠液滴。隨著NaCl濃度的增加,肌原纖維蛋白相對溶解變大,穩(wěn)定油相的蛋白充足,乳液凝膠的粒徑變大。當(dāng)NaCl濃度較高時,乳液凝膠粒徑的下降,推測此歸因于肌球蛋白由細(xì)絲狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閱误w形式狀態(tài)[7]。
圖14 不同鹽濃度對TMP乳液凝膠粒徑分布的影響Fig.14 Effects of different salt concentrations on the particle size distribution of TMP gel
肌原纖維蛋白濃度(C)和油相比(φ)均會對乳液凝膠體系的彈性模量G'及乳液液滴的粒徑大小存在影響,在金鯧魚肌原纖維蛋白濃度(C)為2.5%,油相比(φ)為0.68時,制備得乳液凝膠為W/O/W的多重結(jié)構(gòu),其彈性模量G'最佳,平均粒徑變小。乳液凝膠在pH酸性條件下不穩(wěn)定,堿性環(huán)境下相對穩(wěn)定,pH對乳液凝膠流變和粒徑分布影響較大,但NaCl的濃度改變對乳液凝膠的影響較小。本研究構(gòu)建的乳液凝膠體系為功能物質(zhì)遞送和脂肪代替物提供了可選的食品級材料,為金鯧魚肌原纖維蛋白的開發(fā)提供了一定的技術(shù)參考,也為金鯧魚肌原纖維蛋白的開發(fā)利用提供一定的理論基礎(chǔ),為其精深加工提供一定的技術(shù)參考。本研究后續(xù)通過采用多羥基化合物(多糖、淀粉類)的添加,提升乳液凝膠的載油率及其在酸性環(huán)境下的穩(wěn)定性,擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域。