2.3 氧化對明膠在油-水界面處吸附率的影響

如圖3所示，乳液中油-水界面的明膠吸附率隨著過氧化氫濃度的增加而增加，從對照組的19.8%增加到30 mmol/L過氧化氫組的30.9%，增加1 倍左右，這表明更多氧化明膠分子吸附到油-水界面。Chen Jiahui等對肌原纖維蛋白進行超聲處理，發(fā)現(xiàn)超聲處理改變了肌原纖維蛋白的結(jié)構(gòu)，從而有利于形成尺寸更小、更靈活的聚集體，促進蛋白質(zhì)在油-水界面的吸附，減少油-水界面的界面張力。在米糠蛋白的氧化中也觀察到類似的現(xiàn)象。氧化導(dǎo)致米糠蛋白中暴露出更多的疏水基團，促進了蛋白質(zhì)在油-水界面的吸附，形成黏彈性膜，降低界面張力，使液滴分裂成更小的尺寸。相似地，Zou Heinan等利用高強度超聲處理減小了貽貝肌漿蛋白的尺寸并增強了其表面疏水性，從而增加了蛋白質(zhì)在油-水界面的吸附。

圖3 不同過氧化氫濃度下明膠在油-水界面的吸附率

2.4 氧化對明膠乳液油-水界面處張力的影響

兩親性蛋白質(zhì)促進蛋白質(zhì)吸附到油-水界面并降低油相和水相之間的界面張力，從而形成穩(wěn)定的界面層。如圖4所示，氧化組的明膠界面張力均低于對照組，這表明所有明膠樣品均具有表面活性。明膠在油-水界面處的界面張力隨著過氧化氫濃度的增加而降低。不同過氧化氫濃度下明膠的界面張力隨時間的延長逐漸降低，從未氧化組的53.8 mN/m下降到30 mmol/L組的50.7 mN/m。界面張力隨著吸附時間的延長而降低，下降速率逐漸減小，這反映了蛋白質(zhì)在界面上的吸附和覆蓋。明膠界面張力的下降與其更好的兩親性有關(guān)。因此，在本研究中氧化導(dǎo)致明膠水接觸角的增加，提高了明膠的疏水性并改善了明膠的兩親性，增加了蛋白質(zhì)向油-水界面的吸附，這可能引起油-水界面張力的下降。Feng Xin等支持這一觀點并報道，在豬皮明膠的提取過程中提高提取溫度也會引起界面張力的降低，并認(rèn)為隨著提取溫度的升高會破壞明膠原有的三螺旋結(jié)構(gòu)，從而暴露出更多的疏水基團，這促使明膠分子能夠更快地吸附到油-水界面上，從而更大程度地降低界面張力。

圖4 不同過氧化氫濃度下明膠在乳液界面處的界面張力

2.5 氧化對明膠乳液Zeta電位的影響

如圖5所示，明膠乳液的Zeta電位隨過氧化氫濃度的增加而降低，對照組為9.61 mV，隨著過氧化氫濃度增加至30 mmol/L，Zeta電位降低至5.94 mV，降低40%。乳液液滴Zeta電位的降低也表現(xiàn)出液滴間較小的靜電斥力。據(jù)報道，靜電和空間穩(wěn)定是蛋白質(zhì)乳液液滴穩(wěn)定的重要機制。在本研究中，氧化明膠乳液ESI下降可能也與乳液液滴間靜電斥力的下降有關(guān)。Yang Yaqin等通過探究pH值對蛋黃、蛋白乳化能力的影響支持這一觀點，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溶液的pH值接近蛋白質(zhì)的等電點時，乳液液滴之間的靜電斥力會降低，從而加劇油滴的聚集。然而，也有研究表明，虎河豚皮明膠的乳化性能也容易受到pH值的影響。該研究發(fā)現(xiàn)，對于pH 6的虎河豚皮明膠，明膠分子之間強靜電斥力可能會抑制蛋白質(zhì)去折疊并阻礙蛋白質(zhì)分子轉(zhuǎn)移到界面上，從而導(dǎo)致虎河豚皮明膠的EAI較低。而當(dāng)虎河豚皮明膠pH值為8時，明膠分子之間較弱的靜電斥力可以促進蛋白質(zhì)分子的去折疊并促進其向界面的遷移，從而提高EAI。此外，該研究表明，蛋白質(zhì)分子間較強的靜電斥力還會破壞界面膜的穩(wěn)定性，導(dǎo)致ESI降低。

圖5 不同過氧化氫濃度下明膠乳液的Zeta電位

2.6 氧化對明膠乳液微觀結(jié)構(gòu)的影響

乳液通常是指將一相作為液滴分散在另一相中。如圖6所示，隨著過氧化氫濃度的增加，乳液的液滴尺寸減小，這可能與較少的蛋白質(zhì)吸附到油-水界面層有關(guān)。據(jù)報道，EAI較高的蛋白質(zhì)有利于吸附到油-水界面，減少油-水界面的界面張力并表現(xiàn)出更加小而密集的乳液液滴。本研究中明膠吸附率及界面張力的測定結(jié)果可以支持氧化明膠更容易吸附到油-水界面這一觀點。

圖6 不同過氧化氫濃度下明膠乳液的CLSM圖像

3 結(jié) 論

探究不同濃度的過氧化氫（0、10、20、30 mmol/L）模擬氧化對明膠乳化性能的影響。結(jié)果表明，豬皮明膠與不同濃度的過氧化氫混合后，隨著過氧化氫濃度的增加，豬皮明膠的EAI增加，而ESI降低，從未氧化組的18.1 min下降到30 mmol/L過氧化氫組的14.1 min。氧化導(dǎo)致明膠的水接觸角增加并且由氧化明膠穩(wěn)定的乳液液滴間表現(xiàn)出更小的靜電斥力。綜上，氧化促進蛋白質(zhì)在油-水界面的吸附，降低油-水界面的界面張力，乳液的微觀結(jié)構(gòu)也表現(xiàn)出較小的液滴尺寸，從而反映出更好的乳化活性。然而，乳液液滴間靜電斥力的降低增加了油滴的絮凝和聚集，也表現(xiàn)為明膠乳化穩(wěn)定性的下降。因此，通過對上述研究結(jié)果的深入了解，可為明膠在食品加工中的改性應(yīng)用及功能劣化的防控措施提供一定理論依據(jù)。