江連洲　張瀟元　劉　齡　李　楊　陳復(fù)生　王中江

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院， 哈爾濱 150030； 2.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院， 鄭州 450052)

0　引言

β-胡蘿卜素是廣泛存在于自然界中的四萜烯類有機(jī)色素，是人機(jī)體內(nèi)極為重要的維生素A來(lái)源[1-2]，而且生理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)β-胡蘿卜素能夠顯著清除機(jī)體自由基、抗氧化及保護(hù)機(jī)體免疫細(xì)胞不受某些自由基的侵?jǐn)_[3-4]，進(jìn)而避免機(jī)體內(nèi)一些慢性疾病的產(chǎn)生[5-6]，β-胡蘿卜素還具有促進(jìn)細(xì)胞分裂、促進(jìn)胚胎發(fā)育、提高機(jī)體免疫力以及保護(hù)視力等功能，使其在功能性食品行業(yè)內(nèi)擁有廣闊的市場(chǎng)。然而，β-胡蘿卜素作為脂溶性物質(zhì)，水性介質(zhì)中溶解度差、生物利用率低、易氧化，在食品生產(chǎn)加工及儲(chǔ)藏等方面具有明顯的局限性[7]。

近年來(lái)，陳冬等[8]和YUAN等[9]分別利用超聲和高壓均質(zhì)法制備了穩(wěn)定的納米乳液，雖然該乳液在生物利用率和穩(wěn)定性等方面與未包埋的油相相比，具有極為顯著的優(yōu)勢(shì)，但納米乳液自身是將水相作為基質(zhì)制備的產(chǎn)品，在儲(chǔ)藏等方面仍然具有一定的局限性。其次，食品加工對(duì)于固體物料的需求以及便攜性的考慮，使納米乳液在應(yīng)用上受到一定限制。真空冷凍干燥技術(shù)是在真空下將冰升華而達(dá)到干燥目的，既可以保持乳液的優(yōu)良品質(zhì)又能夠達(dá)到較快的干燥速率，將納米乳液中的特定油溶性營(yíng)養(yǎng)素包埋在壁材的玻璃化基質(zhì)中，進(jìn)而得到可以長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)藏且廣泛應(yīng)用的粉末狀產(chǎn)品[10]。MORAIS等[11]通過(guò)分析納米乳液凍干粉末復(fù)原乳液粒徑和ζ-電位發(fā)現(xiàn)，多糖小分子添加到蛋白質(zhì)中制備成的納米乳液凍干粉末穩(wěn)定性相對(duì)較好且易于運(yùn)輸。MAREFATI等[12]研究指出采用凍干法制備的淀粉納米乳液粉末具有良好的水復(fù)溶性，粉末可至少保持80%的油含量。目前，對(duì)復(fù)合納米乳液的真空冷凍干燥技術(shù)僅停留在制備條件優(yōu)化階段，對(duì)真空冷凍干燥納米乳液粉末產(chǎn)品的復(fù)溶特性、包埋效率及凍干對(duì)蛋白結(jié)構(gòu)的影響等方面缺乏系統(tǒng)研究。

本文通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)、激光粒徑分析儀、紅外光譜等手段研究大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液真空冷凍干燥粉末的微觀結(jié)構(gòu)、粒徑、晶型轉(zhuǎn)變及壁材與芯材之間的相互關(guān)系，旨在彌補(bǔ)納米乳液水相基質(zhì)的不穩(wěn)定性和應(yīng)用等缺陷，以期為大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液應(yīng)用于食品工業(yè)生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支持和科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　材料與試劑

大豆蛋白，蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)89.21%(山東省高唐藍(lán)山集團(tuán))；磷脂酰膽堿(北京索萊寶科技有限公司)；β-胡蘿卜素(北京索萊寶科技有限公司)；葵花籽油(中糧集團(tuán)福臨門)；其它試劑均為分析純。

1.2　儀器與設(shè)備

ALPHA 1-4 LSC型冷凍干燥機(jī)(德國(guó)Christ公司)；Hitachi S-3400型掃描電子顯微鏡(日立高新技術(shù)公司)；超聲波細(xì)胞破碎儀(寧波新芝生物科技股份有限公司)；實(shí)驗(yàn)型高壓均質(zhì)機(jī)(英國(guó)Stansted Fluid Power公司)；Zetasizer Nano-ZS90型粒度電位儀(英國(guó)馬爾文公司)；Dionex Ultimate HPLC系統(tǒng)(美國(guó)Thermo Fisher公司)；S3500型激光粒徑儀(美國(guó)Microtrac公司)；MAGNA-IR560型傅里葉紅外光譜儀(美國(guó)尼高麗公司)。

1.3　方法

1.3.1粗乳液的制備

參考LEE等[13]的方法將0.1 mg/mL β-胡蘿卜素溶于50 mg/mL葵花籽油中，混合攪拌至完全溶解，形成油相；將15 mg/mL的大豆蛋白和2 mg/mL的磷脂酰膽堿溶于緩沖液(質(zhì)量濃度0.1 mol/L、pH值7.0的磷酸鹽緩沖溶液)中，室溫(20℃)下連續(xù)攪拌120 min，形成水相，在高速分散器的攪拌下把含有β-胡蘿卜素的油相加到水相中，20 000 r/min剪切5 min，形成粗乳液。

1.3.2超聲處理納米乳液的制備

將粗乳液通過(guò)超聲波細(xì)胞破碎儀進(jìn)一步處理即得超聲處理大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液(Ultrasonic treatment soybean protein-phosphatidyl choline original nanoemulsion,U-SP-PC-O)(質(zhì)量濃度0.1 mg/mL)。超聲處理的方法及條件設(shè)定參照文獻(xiàn)[14]并進(jìn)行一定修改。首先將超聲波處理器的變幅桿插入液面下3 cm，超聲功率500 W下處理9 min，超聲時(shí)間5 s，間隔時(shí)間5 s，采用冰水浴保持低溫。

1.3.3高壓均質(zhì)處理納米乳液的制備

將粗乳液通過(guò)高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)一步均質(zhì)乳化即得高壓均質(zhì)大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液(High pressure homogeneou original nanoemulsion,H-SP-PC-O)(質(zhì)量濃度0.1 mg/mL)。高壓均質(zhì)處理的方法及條件設(shè)定參照文獻(xiàn)[15]并進(jìn)行一定修改。高壓均質(zhì)壓力為100 MPa，均質(zhì)次數(shù)為4次，采用冰水浴保持低溫。

1.3.4納米乳液粉末的制備

分別對(duì)超聲處理納米乳液和高壓均質(zhì)處理納米乳液使用真空冷凍干燥法得到兩種不同處理方法的大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液粉末。本實(shí)驗(yàn)采用美國(guó)SIM公司的FD5-3型冷凍干燥機(jī)，-50℃溫度下冷凍12 h。

1.3.5真空冷凍干燥納米乳液粉末的復(fù)水性以及水復(fù)溶乳液粒徑的測(cè)定

將真空冷凍干燥納米乳液粉末按照原始納米乳液蛋白比例(質(zhì)量濃度10 mg/mL)與一定量0.1 mol/L、pH值7.0的磷酸鹽緩沖溶液進(jìn)行復(fù)溶，即得超聲處理大豆蛋白-磷脂酰膽堿復(fù)原乳液(Ultrasonic treatment soybean protein-phosphatidyl choline recoveremulsion,U-SP-PC-R)與高壓均質(zhì)大豆蛋白-磷脂酰膽堿復(fù)原乳液(High pressure homogeneou recover emulsion,H-SP-PC-R)，采用Zetasizer Nano-90型粒度分析儀測(cè)定原始納米乳液和真空冷凍干燥粉末復(fù)溶乳液的平均粒徑。測(cè)定前先將乳液用0.1 mol/L、pH值7.0的磷酸鹽緩沖溶液以1∶1 000稀釋，以防止多個(gè)角度的散射效應(yīng)。

1.3.6真空冷凍干燥納米乳液粉末的微觀形態(tài)觀察

將真空冷凍干燥后的粉末充氮?dú)饷芊狻⒈芄鈨?chǔ)藏，測(cè)量時(shí)首先用導(dǎo)電雙面膠將真空冷凍干燥粉末固定在金屬樣品平臺(tái)上，輕吹去多余的粉末，置于離子濺射儀的樣品艙中，在15 mA的電流下噴金90 s，樣品取出后，裝入掃描電子顯微鏡(15 kV)觀察室，進(jìn)行觀察。

1.3.7真空冷凍干燥納米乳液粉末的粒徑分布測(cè)定

采用S3500型激光粒徑儀測(cè)定真空冷凍干燥納米乳液粉末分布的情況，實(shí)驗(yàn)中將粉末直接加載到干法配件上，打開(kāi)吸塵器抽真空，直接進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定參數(shù)為：樣品折射率1.5，介質(zhì)折射率1.3，設(shè)置遮光率10%～20%，測(cè)定時(shí)折光率為10%～15%。

1.3.8真空冷凍干燥納米乳液粉末β-胡蘿卜素產(chǎn)率和效率的測(cè)定

(1)HPLC測(cè)定β-胡蘿卜素方法的確定

采用HPLC系統(tǒng)對(duì)真空冷凍干燥粉末復(fù)原乳液中β-胡蘿卜素的含量進(jìn)行測(cè)定[16]。實(shí)驗(yàn)選擇適用于脂溶性物質(zhì)分離的C30色譜柱，柱溫：25℃。進(jìn)樣體積：20 μL/次，檢測(cè)波長(zhǎng)：450 nm。流動(dòng)相A為甲醇，流動(dòng)相B為甲基叔丁基醚，流速：1.0 mL/min。將梯度洗脫程序設(shè)定為：0～4 min，從90%A、10%B線性變?yōu)?0%A、30%B；4～7 min，線性變?yōu)?5%A、85%B；然后保持8 min，最后在17 min之內(nèi)，線性變至90%A、10%B。

(2)粉末中總β-胡蘿卜素含量的測(cè)定

取約0.2 g真空冷凍干燥后的粉末，與大約1 g 0.1 mol/L pH值7.0的磷酸鹽緩沖溶液進(jìn)行攪拌復(fù)溶，在此攪拌過(guò)程中使用錫紙避光處理。然后根據(jù)上述HPLC法測(cè)定凍干粉末復(fù)原乳液中β-胡蘿卜素含量。

(3)粉末中表面β-胡蘿卜素濃度的測(cè)定

取0.5 g真空冷凍干燥后的粉末，加入大約2 mL的正己烷并在常溫下充分?jǐn)嚢? min，攪拌時(shí)使用錫紙進(jìn)行避光處理。將得到的樣品在3 000 r/min條件下離心10 min，繼續(xù)重復(fù)上述步驟，至有機(jī)相顏色不變時(shí)停止，將所得有機(jī)相合并后定容[17]。通過(guò)HPLC系統(tǒng)測(cè)定有機(jī)相中β-胡蘿卜素的濃度。包埋效率和包埋產(chǎn)率計(jì)算公式為

(1)

(2)

式中Y1——包埋效率，%

Y2——包埋產(chǎn)率，%

m1——粉末表面β-胡蘿卜素的質(zhì)量，g

m2——粉末中總的β-胡蘿卜素的質(zhì)量，g

m3——初始在產(chǎn)品中添加的β-胡蘿卜素質(zhì)量，g

1.3.9真空冷凍干燥納米乳液粉末的紅外光譜測(cè)定

紅外光譜的測(cè)定參考QIN等[18]的方法并進(jìn)行一定修改，首先取1 mg真空冷凍干燥納米乳液粉末，加入100 mg溴化鉀壓片后測(cè)定FT-IR。測(cè)定波數(shù)范圍為400～4 000 cm-1的吸收光譜，設(shè)定分辨率為4 cm-1，波數(shù)精度為0.01 cm-1，掃描次數(shù)64次，環(huán)境溫度25℃。譜圖處理利用Peakfit軟件，在譜帶范圍內(nèi)(酰胺Ⅰ帶1 600～1 700 cm-1)對(duì)真空冷凍干燥納米乳液粉末蛋白質(zhì)的紅外光譜依次進(jìn)行基線校正、去卷積以及二階導(dǎo)數(shù)擬合，最后通過(guò)多次擬合直至擬合殘差最小。

1.3.10數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

每次實(shí)驗(yàn)作3次平行，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間差異顯著性采用t檢驗(yàn)分析(p<0.05)。采用Origin 9.1軟件、OMNIC軟件包、Peakfit Version 4.12軟件分析等進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、圖表處理及圖譜分析處理。

2　結(jié)果與分析

2.1　真空冷凍干燥納米乳液粉末的水復(fù)溶性

為了進(jìn)一步了解大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液真空冷凍干燥后粉末的復(fù)原乳液性質(zhì)，將真空冷凍干燥粉末以原始納米乳液蛋白比例(10 mg/mL)與一定量的磷酸鹽緩沖液進(jìn)行復(fù)溶，圖1是將大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液進(jìn)行真空冷凍干燥后再通過(guò)水復(fù)溶乳液的照片。如圖1所示，凍干粉末能夠很好地與水相混合，表現(xiàn)出良好的水復(fù)溶性，真空冷凍干燥粉末復(fù)原乳液體系均一，無(wú)結(jié)晶、結(jié)塊等現(xiàn)象發(fā)生，極大地提高了納米乳液在食品產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用。

圖1　大豆蛋白-磷脂酰膽堿原始乳液及真空冷凍干燥粉末復(fù)原乳稀釋液照片F(xiàn)ig.1　Images of SP-PC original and diluted reconstituted lyophilized SP-PC nanoemulsion powders

圖2所示為利用大豆蛋白-磷脂酰膽堿原始納米乳液和真空冷凍干燥后復(fù)原乳液的粒徑分布。結(jié)果表明，真空冷凍干燥納米乳液粉末復(fù)溶后均呈現(xiàn)出單峰分布，超聲處理及高壓均質(zhì)制備納米乳液粉末復(fù)溶后平均粒徑分別為345.9、282.3 nm。與原始納米乳液的粒徑分布相比，真空冷凍干燥納米乳液粉末復(fù)溶后的平均粒徑均略有增大。根據(jù)DONSI等[19]的研究結(jié)果顯示，這可能是由于在乳液凍結(jié)成冰過(guò)程中大量液滴聚合引發(fā)的，但大豆蛋白-磷脂酰膽堿復(fù)合體系在油水界面形成一層厚厚的乳化劑，極大程度上阻止了乳液進(jìn)一步聚合。因此如表1所示，與大豆蛋白-磷脂酰膽堿原始納米乳液的粒徑相比，復(fù)原乳液仍保持300 nm左右的納米乳液粒徑，而且所有乳液的分散性指數(shù)均在0.3左右。比較可知，通過(guò)高壓均質(zhì)制備的納米乳液凍干粉末復(fù)溶后平均粒徑較低，表明高壓均質(zhì)制備的納米乳液更適于真空凍干粉末化操作。

圖2　大豆蛋白-磷脂酰膽堿原始乳液和真空冷凍干燥β-胡蘿卜素粉末復(fù)原乳液的粒徑分布Fig.2　Particle size distributions of SP-PC original and reconstituted freeze-dried β-carotene nanoemulsions powders

2.2　真空冷凍干燥納米乳液粉末的微觀結(jié)構(gòu)

圖3所示為超聲及高壓均質(zhì)制備的真空冷凍干燥大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液粉末的掃描電子顯微結(jié)構(gòu)。由圖3可知，經(jīng)過(guò)超聲及高壓均質(zhì)制備的納米乳液粉末呈現(xiàn)為致密的類球形結(jié)構(gòu)，粉末表面無(wú)裂縫和孔隙，表明β-胡蘿卜素能很好地被包埋。比較可知，高壓均質(zhì)制備納米乳液凍干粉末表面更為平整，表明高壓均質(zhì)處理增強(qiáng)了大豆蛋白-磷脂酰膽堿與油相組分的交互作用以抵抗凍干水分升華對(duì)乳化界面的影響，這種現(xiàn)象也補(bǔ)充說(shuō)明了高壓均質(zhì)制備納米乳液凍干粉末的水復(fù)溶粒徑較低。

表1　大豆蛋白-磷脂酰膽堿原始乳液和真空冷凍干燥大豆蛋白-磷脂酰膽堿粉末復(fù)原乳液的平均粒徑和分散性指數(shù)Tab.1　Particle size and dispersivity index of β SP-PC original and reconstituted lyophilized SP-PC nanoemulsions powders

注：同列不同字母表示數(shù)據(jù)間有顯著性差異(P<0.05)，下同。

圖3　真空冷凍干燥大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液粉末的顯微結(jié)構(gòu)Fig.3　Outer structure of lyophilized SP-PC nanoemulsion powders

2.3　真空冷凍干燥納米乳液粉末的粒徑分布

圖4所示為使用激光粒徑分布儀進(jìn)行干法測(cè)定真空冷凍干燥大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液粉末，得到粉末顆粒的粒徑大小及分布的情況。由圖4中顆粒的累積分布和微分分布圖譜可以看出，超聲處理制備得到的大豆蛋白-磷脂酰膽堿凍干粉末粒徑主要分布在2～20 μm之間，且粒徑總體呈分布雙峰分布，體積平均粒徑為8.24 μm；高壓均質(zhì)制備納米乳液凍干粉末粒徑主要分布在2～10 μm之間，粒徑分布總體呈現(xiàn)單峰分布，體積平均粒徑為6.13 μm。通過(guò)比較可知，高壓均質(zhì)制備納米乳液凍干粉末顆粒粒徑較低，這與掃面電鏡觀測(cè)結(jié)果相一致，而較低的顆粒粒徑與高壓均質(zhì)制備納米乳液凍干粉末水復(fù)溶后平均粒徑低存在一定的相關(guān)性。納米乳液凍干粉末復(fù)溶狀態(tài)下粒徑為納米級(jí)而粉末狀態(tài)下粒徑為微米級(jí)，這主要是由凍干水分升華過(guò)程中界面膨脹所致。

圖4　真空冷凍干燥大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液粉末的粒徑分布Fig.4　Particle size distributions of lyophilized SP-PC nanoemulsion powders

2.4　真空冷凍干燥納米乳液粉末的包埋產(chǎn)率及效率

前述探討中發(fā)現(xiàn)真空冷凍干燥并沒(méi)有對(duì)大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液的粒徑等性質(zhì)產(chǎn)生較大影響，同時(shí)粉末稀釋性和分散性均良好。但由于β-胡蘿卜素易受熱、強(qiáng)酸堿、光照、氧化作用等影響造成一定損失，因此本研究對(duì)超聲處理及高壓均質(zhì)制備的真空冷凍干燥大豆蛋白-磷脂酰膽堿乳液粉末包埋產(chǎn)率及效率進(jìn)行考察。由圖5可知，2種處理方式制備的納米乳液凍干粉末的包埋產(chǎn)率和效率均較高，均大于90%，由此證實(shí)真空冷凍干燥過(guò)程可有效防止β-胡蘿卜素?fù)p失。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，超聲制備的納米乳液凍干粉末的包埋產(chǎn)率、包埋效果均略優(yōu)于高壓均質(zhì)制備的納米凍干粉末。MORTENSON等[20]研究表明，這可能是由于高壓均質(zhì)制備的小粒徑液滴在冷凍過(guò)程中蛋白質(zhì)內(nèi)的冰核增加進(jìn)而引起部分包埋物外泄導(dǎo)致的。

圖5　不同處理?xiàng)l件對(duì)真空冷凍干燥大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液粉末包埋效率和產(chǎn)率的影響Fig.5　Effect of different treatments on encapsulation efficiency and yield of lyophilized SP-PC nanoemulsion powders

2.5　真空冷凍干燥納米乳液粉末的紅外光譜

紅外光譜是利用分子在不同波長(zhǎng)處的振動(dòng)進(jìn)而通過(guò)相應(yīng)紅外輻射吸收所形成的紅外吸收光譜對(duì)分子的基團(tuán)和化學(xué)鍵進(jìn)行檢測(cè)[21]。吸收峰的位置和強(qiáng)弱主要與化學(xué)鍵或基團(tuán)的種類以及其所處的環(huán)境相關(guān)，如果存在一些誘導(dǎo)、共軛或是空間效應(yīng)，吸收峰的位置會(huì)隨之發(fā)生改變[22]，若有新的化學(xué)鍵的生成，圖譜上也會(huì)顯示出新的吸收峰[23]。在此，使用紅外光譜分別測(cè)定超聲處理及高壓均質(zhì)制備的真空冷凍干燥納米乳液粉末，并通過(guò)對(duì)比其特征吸收光譜的變化，對(duì)凍干粉末中大豆蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行分析。圖6所示為超聲處理及高壓均質(zhì)作用制備的真空冷凍干燥納米乳液粉末中大豆蛋白的紅外光譜。

圖6　不同預(yù)處理真空冷凍干燥大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液粉末的FTIR光譜圖Fig.6　IR spectrogram of different treatments on freeze-dried β-carotene nanoemulsion powders

在蛋白質(zhì)的紅外圖譜中，通過(guò)分析酰胺I帶得到真空冷凍干燥大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液粉末蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)信息，同時(shí)利用波段縮小技術(shù)對(duì)紅外圖譜中的酰胺I帶進(jìn)行處理，進(jìn)而得到真空冷凍干燥粉末蛋白質(zhì)的α-螺旋、β-轉(zhuǎn)角、β-折疊、無(wú)規(guī)則卷曲等二級(jí)結(jié)構(gòu)的定性定量信息。對(duì)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量分析的方式有多種，其中二階導(dǎo)數(shù)IR去卷積光譜擬合分析結(jié)果較為準(zhǔn)確[25]。大豆蛋白的酰胺I帶在二階導(dǎo)數(shù)光譜中的相應(yīng)位置歸屬面積與對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)模式相對(duì)含量呈正相關(guān)。參考已有研究，各子峰與二級(jí)結(jié)構(gòu)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：1 615～1 637 cm-1和1 682～1 700 cm-1為β-折疊結(jié)構(gòu)[26]；1 646～1 664 cm-1為α-螺旋結(jié)構(gòu)[27]；1 637～1 645 cm-1為無(wú)規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)；1 664～1 681 cm-1為β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)[28]。圖7顯示真空冷凍干燥大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液粉末的大豆蛋白質(zhì)去卷積擬合定量圖譜。如圖7所示，將納米乳液凍干粉末中蛋白質(zhì)的酰胺I帶原始圖譜做二階導(dǎo)數(shù)并采用Gauss面積法擬合，確定各峰位歸屬后計(jì)算其積分面積，從而得到各種二級(jí)結(jié)構(gòu)種類及含量。

圖7　不同預(yù)處理真空冷凍干燥大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液粉末去卷積酰胺Ⅰ帶二階導(dǎo)數(shù)擬合圖譜Fig.7　Second-derivative FTIR spectra in amide I region and Gaussian curve fitting for different treatments on lyophilized SP-PC nanoemulsion powders

如圖7所示，利用傅里葉紅外光譜分析不同預(yù)處理?xiàng)l件下真空冷凍干燥粉末蛋白質(zhì)的酰胺Ⅰ帶經(jīng)過(guò)去卷積后含有8個(gè)峰，包括1 614、1 623、1 634、1 645、1 654、1 665、1 677、1 686 cm-1，蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)含量如表2所示，超聲及高壓均質(zhì)制備大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液凍干粉末的大豆蛋白中β-折疊構(gòu)象為主要二級(jí)結(jié)構(gòu)單元，比較可知超聲與高壓均質(zhì)制備的納米乳液凍干粉末大豆蛋白中二級(jí)結(jié)構(gòu)組成較相似，可以推測(cè)兩種納米乳液在真空冷凍干燥制備過(guò)程中大豆蛋白發(fā)生了相似的結(jié)構(gòu)重排。而高壓均質(zhì)制備納米乳液凍干粉末的蛋白α-螺旋與β-折疊結(jié)構(gòu)略低，LEE等[29]研究表明α-螺旋與β-折疊結(jié)構(gòu)較低可能是由于高壓均質(zhì)處理誘導(dǎo)原有維系螺旋及折疊結(jié)構(gòu)的氫鍵取向變化，大豆蛋白結(jié)構(gòu)更松散、穩(wěn)定性降低，表現(xiàn)出更大的柔性。

表2　真空冷凍干燥大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液粉末中大豆蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)特征Tab.2　Characteristics of protein secondary structure of lyophilized SP-PC nanoemulsion powders

3　結(jié)束語(yǔ)

直接使用真空冷凍干燥法將穩(wěn)定的納米乳液進(jìn)行了凍干，得到大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液的粉末，并進(jìn)一步通過(guò)掃描電子顯微鏡、激光粒徑分析儀、紅外光譜等手段對(duì)真空冷凍干燥粉末以及復(fù)原乳液的物理化學(xué)等特性進(jìn)行研究。結(jié)果表明：凍干粉末復(fù)原乳液水復(fù)溶性良好，基本保持了與原始乳液相同的納米級(jí)粒徑和分散性指數(shù)，穩(wěn)定性并未出現(xiàn)明顯變化。SEM及凍干粉末的粒徑分布顯示超聲和高壓均質(zhì)制備的納米乳液粉末結(jié)構(gòu)致密均勻，表面無(wú)裂縫和孔隙，且高壓均質(zhì)制備粉末的表面更為平整，粒徑分布總體呈現(xiàn)單峰分布，粒徑平均值僅為6.13 μm。使用超聲和高壓均質(zhì)制備的納米乳液凍干粉末的包埋產(chǎn)率和效率均達(dá)到90%以上，同時(shí)超聲制備的納米乳液凍干粉末更有利于β-胡蘿卜素的包埋，更好地防止β-胡蘿卜素?fù)p失。采用紅外光譜學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)高壓均質(zhì)制備納米乳液粉末的蛋白α-螺旋與β-折疊結(jié)構(gòu)含量略低。綜上所述，本研究為大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液應(yīng)用于食品工業(yè)生產(chǎn)提供了一定的理論依據(jù)。

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