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酪蛋白酸钠与藻酸丙二醇酯相互作用及其对鱼油乳状液稳定性的影响

论文摘要

酪蛋白酸钠是一种优良的蛋白质,具有典型的两亲结构,因而有较强的界面活性,可以降低界面张力,是一种优良的蛋白质乳化剂,但酪蛋白酸钠对温度、pH、离子强度等因素敏感,容易导致其构建而成的饮料脱稳。添加多糖到蛋白质稳定的饮料中,是提高蛋白质饮料稳定性的方法之一。鱼油富含ω-3系多不饱和脂肪酸EPA和DHA,但其极易氧化酸败及油溶性的特性限制了其在食品中的应用。另外,将鱼油制成油/水乳状液的形式是将其传递到食品中的有效方式之一。本论文以常用蛋白质即酪蛋白酸钠(CN)和食品工业中常用多糖即藻酸丙二醇酯(PGA)在溶液中的相互作用为基础,分析了酪蛋白酸钠-藻酸丙二醇酯在酸性条件下的稳定机理及其对鱼油乳状液的稳定性影响。主要研究内容及结论如下:1、分析了PGA溶液的流变学性质及诸多因素对其流变学性质的影响。PGA溶液具有一定的触变性和粘弹性,在较高的浓度下(>1.0wt%)是典型的假塑性流体,溶液的粘度随剪切速率和温度的升高而降低,随蔗糖质量分数增加而增大;在较低NaCl浓度下(0.01M和0.1M),PGA溶液粘度降低,较高NaCl浓度下(1M),PGA溶液粘度升高。2、通过绘制相图及测定CN-PGA复合物溶液的浊度、粒径、δ-电位、粘度,结合激光共聚焦技术,揭示了体系中CN-PGA的相互作用。在中性条件下,CN和PGA浓度较低时(CN为0.3wt%,PGA≤0.3wt%),蛋白和多糖并未因带有同种净负电荷而诱发体系产生宏观相分离,微观结构观测显示蛋白-多糖复合物在中性条件下比较稳定;在酸性条件下,PGA浓度较低时(≤0.075wt%),体系发生严重的相分离现象,当PGA浓度增加至0.1wt%时,复合物溶液接近无色透明。根据相图推测pH低于5.5时,PGA分子吸附到CN表面,结合微观结构图和粒度、δ-电位等指标分析酪蛋白酸钠和PGA间的静电相互作用较弱,主要通过空间位阻作用来维持体系的稳定性。当体系pH为4时,NaCl浓度较低(<100mM)时,对复合物稳定性影响较小,当NaCl浓度达到100mM时,盐离子对带电胶粒表面电荷的屏蔽效应增加,复合物失稳。3、通过测定PGA对酪蛋白酸钠稳定的水包油型(O/W)型乳状液的粒径、δ-电位、界面蛋白吸附量、乳状液的微观结构及其贮存稳定性等,分析了PGA对酪蛋白酸钠稳定的鱼油乳状液的稳定性影响。在酸性条件下,与酪蛋白酸钠单独稳定的鱼油乳状液相比,添加了PGA的乳状液稳定性增强,粒径显著降低,乳化稳定指数、界面蛋白吸附量比较低,这可能是因为在酸性条件下,PGA分子带有部分负电荷,可通过静电作用吸附于蛋白质包裹的液滴表面,提高了乳状液界面膜的厚度,增加了液滴间的静电斥力,另外由于PGA提供的空间位阻效应,有效抑制了由液滴间的范德华吸引作用而导致的液滴聚集。在pH4条件下,乳状液对温度的耐受性也较强。在加热温度为30℃-90℃时,体系稳定,达到120℃体系才失稳。体系中NaCl浓度较低(<100mM)时,乳状液较稳定;当超过100mM后,乳状液的粒径、界面蛋白负载量、乳化稳定指数急剧增大,体系失稳。乳状液在贮藏过程中PV值和TBARS值的变化表明:30℃下,对照在第4天时PV值急剧增大,而样品则是在第12天时才开始急剧变大,这表明蛋白和多糖稳定的鱼油乳状液延缓了鱼油的氧化。贮藏温度对乳状液氧化速度有较大影响,4℃贮藏时,体系的PV值和TBARS值一直较低。温度越高,氧化速度越快,50℃贮藏时,乳状液从第4天开始,TBARS值急剧增大,说明鱼油已经氧化。