江連洲，楊宗瑞，任雙鶴，郭增旺，王中江,3，尹金富

（1. 東北農業(yè)大學食品學院，哈爾濱 150030；2. 臨邑禹王植物蛋白有限公司，德州 251200；3. 山東萬得福實業(yè)集團有限公司，東營 257500；4. 濰坊第一春食品有限公司，濰坊 262699）

0 引 言

大豆分離蛋白（SPI，Soy Protein Isolate）具有較高的食品的營養(yǎng)價值[1]。然而，未經(jīng)改性的天然SPI理化性質易受環(huán)境因素影響，因而使其應用受到一定程度的限制[2]，不能滿足特定食品加工的要求。

現(xiàn)有研究表明，空化射流處理具有高熱、高壓、強剪切、強沖擊波等特點[3-4]。處理中產生的能量可以打開各種材料的分子鏈，產生的沖擊波和微射流通過沖蝕作用使物料粉碎。作為一種操作簡單、性能穩(wěn)定、易于工業(yè)化的新技術，空化射流近年來逐漸得到各界學者的廣泛關注。Oliete等[5]發(fā)現(xiàn)空化射流產生的空化效應可改變豌豆球蛋白聚集體的結構，從而增強了其乳液穩(wěn)定性，具有較高的工業(yè)化價值。Subirade等[6]發(fā)現(xiàn)空化效應對β-乳球蛋白三級結構的影響比較顯著。解長遠等[7]研究了空化射流處理時間對不同質量濃度大豆11S球蛋白結構與功能特性的影響，結果表明處理后的大豆11S球蛋白功能特性得到改善。同時蛋白質濃度也會影響物理場對蛋白改性的效果。李笑笑[8]的研究表明高場強超聲波處理大豆蛋白后，所有樣品的溶解度均呈現(xiàn)顯著升高趨勢，其中5%濃度的SPI具有更高的溶解度，但超聲處理對3%濃度的SPI溶解性提升的幅度相對更大。李雨楓等[9]的研究表明不同濃度下的肌原纖維蛋白也會影響高壓均質對其的改性效果。但是目前關于空化射流物理場對蛋白的結構和界面特性影響的互作機制還尚未見報道。

本文采用空化射流處理對SPI進行物理改性，探究空化射流處理時間對不同大豆蛋白濃度下的結構及乳液界面性質的影響，為SPI工業(yè)改性應用提供新方法及相應理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆分離蛋白（食品級，純度92%）：山東禹王實業(yè)有限公司。

十二烷基硫酸鈉（SDS，Sodium Dodecyl Sulfate）：天津市光復精細化工研究所；lowery蛋白試劑盒：北京索萊寶科技有限公司；8-苯胺基-1-萘磺酸（ANS，8-Anilino-1-Naphthalenesulfonic acid）：美國Sigma公司。所用其他試劑最低純度為分析純。

1.2 儀器與設備

FD 5-3型冷凍干燥機，美國SIM公司；2L實驗室小型射流空化機，北京中森匯嘉科技發(fā)展有限責任公司；電子分析天平，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；GL-20G-Ⅱ高速冷凍離心機，上海安亭科學儀器廠；PHSJ-4A型實驗室pH計，中國上海雷磁公司；L-8800型氨基酸分析儀，日本日立公司；Zetasize Nano ZS90納米粒度及Zeta電位分析儀，英國馬爾文儀器有限公司；D-6L超高壓均質機，美國PhD科技有限公司；1600PC紫外-可見分光光度計，上海美普達儀器有限公司；RST-CPS流變儀，美國博勒飛公司；XW-80A旋渦混合器，上海青浦滬西儀器廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品的制備

參考解長遠等[7]的方法并加以改動，將SPI以2%和5%的濃度溶解于pH值為7.0，0.01 mol/L的磷酸鹽緩沖溶液中，攪拌直至樣品充分溶解。將樣品溶液用空化射流機在0.01 MPa壓力、20 ℃下分別處理2、4、6、8、10 min，得到樣品溶液（2種濃度SPI溶液及對應的5種不同空化射流處理時間的SPI溶液）共12種。凍干后即得樣品。

1.3.2 氨基酸含量的測定

參考Wu等[10]的測量方法，將樣品溶液在110 ℃條件下加入6.0 mol/L的HCl溶液酸解24 h后，用氨基酸分析儀測定，進樣量為30μL。

1.3.3 還原性SDS-PAGE（Sodium Dodecyl Sulfate-Polyacrylamide Gel Electrophoresis）電泳

參考Laemmli[11]的方法并加以改動，將樣品以0.01 g/mL濃度溶于pH值為7.0，0.01 mol/L磷酸鹽緩沖溶液中，再與上樣緩沖液等量混合，煮沸5 min，上樣量為12μL。電泳過程采用恒壓模式，在濃縮膠中電壓為80 V，分離膠中電壓為120 V。停止電泳后將分離膠移入考馬斯亮藍R-250染色液中染色0.5 h，再于脫色液中浸泡至無色，拍照記錄結果。

1.3.4 溶液粒徑的測定

用pH值為7.0，0.01 mol/L的磷酸鹽緩沖溶液將樣品配成0.2%的蛋白溶液，在室溫下采用Zetasize Nano ZS90納米粒度及Zeta電位分析儀進行測量。參數(shù)設置為顆粒折射率1.45，分散劑折射率1.34，吸附率0.001。

1.3.5 乳液樣品的制備

將樣品以0.01 g/mL濃度溶于pH值為7.0，0.01 mol/L磷酸鹽緩沖溶液中，混勻后在4 ℃冰箱過夜，使其充分水合。向溶液中加入5%的大豆油，經(jīng)11 000 r/min粗均1.5 min后，在60 MPa下高壓均質3次，得到新鮮乳液。

1.3.6 乳液ζ-電位的測定

將乳液用pH值為7.0，0.01 mol/L的磷酸鹽緩沖溶液稀釋（1∶100），充分混勻后，裝入電位杯，用Zetasize Nano ZS90納米粒度及Zeta電位分析儀測量電位，重復3次。

1.3.7 界面蛋白含量的測定

界面蛋白含量的測定參照Keerati等[12]的方法并加以改動。將乳液在室溫下20 000 r/min離心40 min，離心后乳液分為上下2層。取下層的蛋白水相過0.22μm濾膜后用lowry法測定其蛋白含量。界面蛋白含量計算公式如式（1）：

式中Γ為界面吸附蛋白量，mg/m2；Ctotal為乳液中總蛋白濃度，(g/g)；Cserum為水相的蛋白濃度，(g/g)；B為液滴的比表面積，（m2/g）。

1.3.8 乳液粒徑的測定

乳液的粒度分布采用Chen等[13]的方法，將乳液用去離子水稀釋（1∶1 000），充分混勻后，通過Zetasize Nano ZS90納米粒度及Zeta電位分析儀測定。參數(shù)設置為顆粒折射率1.45，分散劑折射率1.33，吸附率0.001。在環(huán)境溫度下進行測量，并重復3次。記錄乳狀液滴粒徑分布曲線和體積平均粒徑（D4,3）。

1.3.9 乳液動態(tài)流變學的測定

根據(jù)Niu等[14]的方法并加以改動，設置2個板間距為0.5 mm，直徑為40 mm的平板。取1 mL乳液加到流變儀感應板上，在角頻率為0.63 rad/s的條件下進行溫度掃描，最大應變?yōu)?.02%。測定期間樣品以5 ℃/min的速率從25 ℃升溫至90 ℃，恒溫20 min后再以5 ℃/min的速率降至25 ℃。記錄下彈性模量G′的數(shù)值變化。

1.3.10 乳化活性及乳化穩(wěn)定性的測定

乳化活性及乳化穩(wěn)定性的測定根據(jù)汪菁琴[15]的方法并加以改動，將乳液用1 g/L的SDS溶液稀釋（1∶250），充分混勻后，用分光光度計在波長500 nm下測量其吸光值A。30 min后再次測量其吸光值A0。用1 g/L的SDS溶液作為空白對照。乳化活性（EAI，Emulsifying Activity Index）和乳化穩(wěn)定性（ESI，Emulsifying Stability Index）的計算公式如式（2）、式（3）：

式中A為樣品溶液吸光值；A0為30 min后樣品溶液的吸光值；C為乳化液形成之前的溶液中蛋白質的質量濃度，(g/mL)；φ為油占乳化液的體積分數(shù)；N為樣品稀釋倍數(shù)。

1.3.11 數(shù)據(jù)分析

每個試驗重復3次，采用Origin 2019b軟件作圖。采用SPSS 26軟件進行ANOVA差異顯著性分析，P＜0.05為顯著性差異。

2 結果與討論

2.1 氨基酸含量分析

空化射流對2%和5%濃度大豆分離蛋白的人體必需氨基酸及含硫氨基酸含量的影響見表1。

由表1可知，空化射流處理對不同濃度的SPI氨基酸含量具有顯著的影響，其中含硫氨基酸含量發(fā)生了顯著的變化。這表明適當?shù)目栈淞魈幚砜梢酝ㄟ^氨基酸間的相互轉化，改變SPI的氨基酸組成[16]。隨空化射流處理時間的延長，2%和5%濃度下SPI組分中的含硫氨基酸（即甲硫氨酸和半胱氨酸）均呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，且丙氨酸含量的變化趨勢大致與含硫氨基酸的變化趨勢相反。這可能是因為空化射流物理場的空化效應所產生的局部瞬時高溫使甲硫氨酸轉化為半胱氨酸，而半胱氨酸發(fā)生了脫硫反應，轉化為丙氨酸，進而導致含硫氨基酸（半胱氨酸和甲硫氨酸）含量的下降[17]。這表明空化射流處理可以通過改變SPI中的氨基酸組成及含量影響蛋白結構，進而實現(xiàn)對SPI功能活性的調節(jié)。

2.2 SDS-PAGE圖譜分析

采用SDS-PAGE 分析不同空化射流處理時間下SPI的組成，結果見圖1。

表1 不同空化射流處理時間對2%及5%濃度的大豆分離蛋白部分氨基酸組成的影響Table 1 Effect of different cavitation jet treatment time on the amino acid composition of 2% and 5% concentration of soybean protein isolate %

由圖1可知，空化射流處理對不同濃度的SPI的亞基組成無顯著影響，未改變SPI的7S和11S亞基部分，但隨空化射流處理時間的延長，亞基條帶的變化趨勢出現(xiàn)了區(qū)別。2%濃度下大豆蛋白的亞基條帶的呈現(xiàn)了α（67 kDa）、α′（71 kDa）、β（50 kDa）和A（36 kDa）亞基部分逐漸變淺，B（18 kDa）亞基部分逐漸變深的趨勢；而5%濃度下大豆蛋白的亞基條帶則呈現(xiàn)出α、α′、β和A亞基部分先變淺后變深，B亞基部分先變深后變淺的趨勢。同時在空化射流處理初期，腔體內的高溫、高壓力、高剪切力等極端環(huán)境使得分子間和分子內的氫鍵斷裂，蛋白分子的空間結構被破壞，大分子的蛋白骨鏈斷開，形成小分子的蛋白，導致電泳結果上部的條帶變淺，下部條帶變深[18]。但隨著空化射流處理時間的延長，會產生過處理效應導致蛋白分子的疏水性基團暴露，在疏水作用力的作用下蛋白亞基重新聚集。較高濃度的蛋白溶液中暴露的疏水基團更多，更易重新聚合，使得溶液中的大分子再次增多。因而導致5%濃度條件下的電泳結果在8 min開始出現(xiàn)上部條帶（＞16 kDa）變深，下部條帶（＜16 kDa）變淺的情況出現(xiàn)。而5%濃度條件下SPI的大分子亞基含量減少程度顯著高于2%濃度，這可能是因為空化射流作用于高濃度的SPI溶液時，同體積空化泡內的分子碰撞機率更大，導致對蛋白的解聚作用更加明顯[19]。因此，5%蛋白濃度的經(jīng)空化射流處理后70～120 kDa分子量的亞基消失，20 kDa分子量的亞基增多。

2.3 溶液平均粒徑分析

空化射流對2%和5%濃度大豆分離蛋白的溶液平均粒徑的影響如圖2所示。

由圖2可知，空化射流處理對不同濃度的SPI粒徑產生了顯著的影響。隨空化射流處理時間的延長，2%的和5%SPI濃度下的蛋白粒徑都是呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢的，且2%、5%的SPI溶液分別在處理為8和6 min時達到最低。這可能是由于空化作用后引發(fā)的剪切力和高溫高壓作用將穩(wěn)定蛋白分子的疏水作用力等破壞并將蛋白骨架打散[20]，使得蛋白分子裂解，SPI中7S和11S組分隨之出現(xiàn)了展開現(xiàn)象，從而導致蛋白聚集體更加分散，使其在空間結構上更加疏散[21]，這就導致了蛋白溶液接受空化射流處理后蛋白粒徑的下降。Arzeni等[22]在研究超聲波處理卵清蛋白時也發(fā)現(xiàn)相似的現(xiàn)象。但是隨著空化處理時間的延長，蛋白分子不斷展開，導致其中的疏水性基團暴露，同時由于出現(xiàn)了過處理效應，產生的空化泡的振幅最大值增加，空化泡潰滅時的最高溫度和最大壓力逐漸減小[23]，這就導致蛋白分子聚集[24-25]，于是溶液的平均粒徑在達到最小值后呈逐漸增大的趨勢。在各處理時間內5%的蛋白溶液的平均粒徑均高于2%的蛋白樣品，但隨空化處理時間延長，在8 min時2種濃度的溶液平均粒徑差距最大，5%的蛋白溶液比2%的蛋白溶液高了53.79%，這是因為空化射流處理過程中會破壞疏水作用力，使得蛋白分子中的疏水基團暴露，而5%的蛋白樣品中暴露的疏水基團要高于2%的蛋白，因此在過處理以后5%濃度的蛋白樣品中疏水性基團間的碰撞概率更高，進而導致會形成更多微小的聚集體，使溶液的平均粒徑增加得更快。

2.4 乳液ζ-電位分析

空化射流對2%和5%濃度大豆分離蛋白的乳液ζ-電位的影響如圖3所示。

ζ-電位可以表征乳液體系的穩(wěn)定性，其絕對值的高低和體系的穩(wěn)定性呈正比。由圖3可知，隨空化射流處理時間的延長，2%和5%的SPI下的ζ-電位的變化趨勢都是先下降后增長的，且5%濃度下的ζ-電位一直低于2%濃度。2%濃度的SPI在8 min時達到最低值-14.11 mV；5%濃度的SPI在6 min時達到最低值-17.67 mV。這可能是因為空化射流物理場能通過場能導致蛋白結構發(fā)生舒展，蛋白亞基展開，形成更多的無規(guī)則卷曲結構，進而暴露出更多的帶負電荷的氨基酸殘基，導致蛋白分子表面的電荷量增多，ζ-電位絕對值升高[24-26]。同時由于5%濃度的SPI溶液接受空化處理時含有的SPI分子較多，分子間碰撞更強，氨基酸殘基暴露更多[27]，所以5%濃度下處理的SPI的ζ-電位一直較低。隨著空化射流處理時間達到了一定的限度后，乳液中的蛋白分子因過處理現(xiàn)象又重新聚合，形成一些大的聚集體，這導致一些原本暴露于分子表面帶負電荷的氨基酸殘基被重新包埋，導致乳液的ζ-電位開始出現(xiàn)增加的趨勢。這和平均粒徑結果相一致。

2.5 界面蛋白含量分析

空化射流對2%和5%濃度大豆分離蛋白的界面蛋白含量的影響如圖4所示。

在乳化體系中，油水界面處吸附的蛋白質量是衡量界面活性一個重要指標，它通過影響界面蛋白膜的覆蓋率和厚度來影響乳液的穩(wěn)定性[28]，界面蛋白吸附量主要受蛋白擴散能力的影響。由圖4可知，空化射流處理對不同濃度的SPI的界面蛋白含量產生了顯著的影響。隨空化射流處理時間的延長，2%和5%的SPI濃度下的界面蛋白含量均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，且均明顯高于未處理的SPI乳液界面蛋白含量。這表明空化射流處理可以顯著地增加SPI中的界面蛋白含量，但與蛋白濃度和空化射流處理時間有關。蛋白質在油水界面的吸附具有濃度依賴性，即蛋白質濃度越高，吸附量越大[29-30]。所以可以看到，未經(jīng)處理時5%的SPI濃度相比于2%SPI濃度的界面蛋白含量就更大。隨著空化射流處理時間的延長，2%和5%濃度的蛋白乳液的界面蛋白濃度不斷上升。這可能是因為空化射流處理使得亞基與亞基之間形成交聯(lián)結構，改變了SPI的結構，暴露了更多的疏水基團[27]，進而提高了SPI的表面疏水性，使吸附蛋白間的疏水作用力增加，可以促進蛋白與界面的接觸[31]，同時因為空化泡潰滅時產生的高溫而導致了乳液油滴界面蛋白濃度的增加[12]，這會導致界面蛋白膜的厚度增大，有利于乳液中網(wǎng)絡結構的形成。但是當處理時間到達6 min時，5%濃度的蛋白乳液的界面蛋白濃度達到最大值3.23 mg/m2；2%濃度的蛋白乳液的界面蛋白濃度則在8 min時達到最大值3.19 mg/m2。進一步延長處理時間時，界面蛋白濃度出現(xiàn)輕微下降。這可能與以下2個原因有關，一是界面吸附量越大，蛋白在界面上進行結構展開的空間越小，結合新蛋白的機會就越小[32]；二是乳液中蛋白聚集體的存在可能會通過位阻效應使吸附在界面處的蛋白濃度降低[33]。電位大小主要取決于液滴界面物質所帶電荷的多少，而SPI在其乳液體系中均充當乳化劑的作用，經(jīng)剪切乳化和高壓均質后吸附于液滴表面，是主要的界面物質，因此2種不同濃度的乳液體系的電位也會受其界面蛋白含量影響，界面蛋白含量越多，乳液電位的絕對值越大[34]。

2.6 乳液粒徑分布分析

空化射流對2%和5%濃度大豆分離蛋白的乳液粒徑分布的影響如圖5所示。

乳液粒徑是衡量乳液穩(wěn)定性的重要指標，液滴粒徑越小，乳析速度越慢，乳液就越穩(wěn)定[35]，同時SPI乳液的粒徑分布還能體現(xiàn)乳液中的蛋白聚集過程。由圖5可知，2種蛋白濃度下未經(jīng)處理的SPI粒徑分布都在10～100μm處有主峰，100～1 000μm處有小峰。經(jīng)空化射流處理后，其粒徑分布發(fā)生變化，100～1 000μm處的小峰消失并在0～10μm處新出現(xiàn)小峰，同時粒徑分布更加集中。這是因為空化射流處理產生的空化效應如剪切力、沖擊波和微射流等作用，破壞了蛋白質分子間的作用力，使得蛋白質分子展開，使蛋白中大分子的聚集體解離成小分子，打散了溶液中較大的聚集體[36]，這與聚丙烯酰胺電泳顯示的結果相對應。粒徑分布越集中，乳化穩(wěn)定性越強[37]，這也與前文中ζ-電位和后文中的乳化穩(wěn)定性結論相對應。此外，隨處理時間延長，2%蛋白濃度的SPI乳液粒徑明顯降低，體積平均粒徑D4,3從50.12μm減小至31.50μm，而5%蛋白濃度的SPI乳液粒徑呈現(xiàn)先下降然后在6 min后增加的趨勢。乳液粒徑的下降可能是因為空化射流處理產生的空化效應破壞了蛋白分子間的相互作用，使聚集體解離引起的[38-39]，這與李楊等[40]研究結論相同。但是空化效應的過處理現(xiàn)象也會引發(fā)蛋白質分子的聚集，而使其平均粒徑增加，這就是為何6 min后5%濃度的SPI乳液粒徑呈現(xiàn)上升趨勢。

2.7 乳液流變學分析

空化射流對2%和5%濃度大豆分離蛋白的乳液流變性質的影響如圖6所示。

彈性模量（G′）表示待測樣品在受外力而發(fā)生彈性形變過程中所蓄積的能量，是衡量待測樣品黏彈性的一種尺度[41]。圖6為2%和5%濃度的SPI分散液及其經(jīng)受不同空化射流處理時間后的彈性模量（G′）在加熱、保溫及冷卻過程中隨時間變化的彈性模量。

由圖6可知，不同空化射流時間下的SPI乳液的彈性模量總體變化趨勢相同，都是呈現(xiàn)逐步上升且上升越來越快的趨勢。在初始階段，SPI乳液的彈性模量隨時間變化非常緩慢。這是因為此時維持SPI乳液中蛋白結構的力還較弱，如氫鍵等[42]。隨著溫度的升高，樣品開始發(fā)生部分變性，蛋白質分子逐步解折疊，暴露分子內部的疏水性殘基，分子間疏水作用力增強，靜電斥力較弱，所以此時的彈性模量升高不明顯。在保溫過程中，彈性模量開始逐漸升高，這表明，隨著溫度升高，有更多的蛋白和被蛋白包裹的油滴進入乳液網(wǎng)絡結構中[43]且SPI分子內部肽鏈展開[44-45]，蛋白質完全變性。在降溫過程中，樣品彈性模量持續(xù)上升，此時蛋白質分子間的氫鍵、二硫鍵等作用力大于疏水作用力，使展開的肽鏈發(fā)生交聯(lián)形成類似于凝膠網(wǎng)絡狀的結構，蛋白質的骨鏈增大導致其粒徑增大。冷卻至約70 ℃，SPI乳液的彈性模量顯著遞增，說明此時乳液中可能開始形成凝膠。即未經(jīng)處理的SPI表現(xiàn)出更具黏性的流體性質，而經(jīng)過空化射流處理的SPI表現(xiàn)出更具彈性的類固體性質。同時我們可以看出，彈性模量的變化還與ESI、EAI呈現(xiàn)顯著的正相關[46]。

同時我們還可以從圖中看出，接受不同空化射流處理時間的2%和5%濃度SPI乳液在同一時間的彈性模量均呈現(xiàn)高于未經(jīng)空化射流處理的特征，且均呈現(xiàn)隨空化射流處理時間的增加而先上升后下降的趨勢，2%濃度在8 min達到最大值，5%濃度在6 min達到最大值。這一變化趨勢符合我們在其他指標中看到的變化規(guī)律。空化射流處理初期，SPI乳液的彈性模量隨處理時間延長而逐漸增加，這可能是因為初始的空化作用較弱，分子間的交聯(lián)能力較差，隨著時間的延長，蛋白質結構發(fā)生改變，分子間交聯(lián)能力逐漸增強，導致彈性模量增加。而隨著空化處理時間的進一步延長彈性模量開始出現(xiàn)降低的趨勢，這主要是由于當空化射流作用達到飽和后，過高的空化壓力和時間導致其結構發(fā)生改變，形成少量不溶性聚集體，降低了蛋白質分子之間的交聯(lián)，導致了彈性模量的降低。還有一部分原因是由于過處理也會導致蛋白質中的7S組分增多，7S組分為球狀蛋白質，吸附至界面展開所需的能量較大，所以吸附速度較慢[47]，導致出現(xiàn)先增加后下降的趨勢出現(xiàn)。同時Baldursdottir等[48]指出，球狀蛋白質會在界面處展開和結構重排。而G′的增加有可能是界面處的蛋白質分子通過疏水相互作用建立網(wǎng)絡結構，也可能是多層吸附結構的形成[49]。此外，據(jù)報道，蛋白質分子間相互作用和交聯(lián)是在部分展開時建立的，這也會導致G′增加[50]。

2.8 乳化活性及乳化穩(wěn)定性分析

空化射流對2%和5%濃度大豆分離蛋白的乳化活性及乳化穩(wěn)定性的影響如圖7所示。

由圖7可知，SPI樣品的乳化活性及乳化穩(wěn)定性受到了空化射流處理的影響，產生了顯著的變化（P＜0.05）。其中2%濃度的SPI樣品的乳化活性及乳化穩(wěn)定性的變化呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，在處理8 min時分別達到71.01 m2/g和168.75 min，較最低值分別提升248.94%和95.58%；5%濃度的SPI樣品的乳化活性及乳化穩(wěn)定性隨空化處理時間增加而呈現(xiàn)先升高再降低而后又升高的規(guī)律，雖然中間出現(xiàn)了一定的波動，但是整體呈上升趨勢，在處理10 min時分別達到52.91 m2/g和126.97 min，較最低值分別提升70.29%和101.83%。

濃度為2%的蛋白樣品乳化活性及乳化穩(wěn)定性一開始呈現(xiàn)增加的趨勢，這是因為空化射流處理后樣品中的亞基解聚，蛋白質分子伸展，分子內部基團暴露，蛋白質分子趨于無序，剛性結構減弱柔性結構增加，同時由于11S組分展開，形成了更多的無規(guī)則卷曲結構分散到油-水界面因此使得樣品的乳化活性有顯著提高[14]。而在空化處理后期，蛋白樣品的乳化活性和乳化穩(wěn)定性均有下降，這可能是因為在空化處理后期，在過高的壓力和高速沖擊波作用下，分子間疏水相互作用、二硫鍵、靜電相互作用及氫鍵等作用力會使其發(fā)生聚集產生不溶性聚集體，導致乳化活性降低。同時，在高速剪切機械作用與熱效應的雙重影響下，蛋白質發(fā)生變性，也會導致其乳化活性下降。乳化穩(wěn)定性的下降則是因為空化處理后期使解聚的亞基以及小分子蛋白發(fā)生了聚集，而聚集后構象穩(wěn)定性增強，不易快速在油-水界面上穩(wěn)定，導致乳化穩(wěn)定性降低[51]。

5%濃度的SPI的乳化活性及乳化穩(wěn)定性隨空化射流時間的變化，可能是由于空化射流處理初期，空化腔內的局部極端熱導致SPI先發(fā)生聚集，隨后在空化效應和高速機械剪切作用下蛋白質分子逐漸伸展，聚集體發(fā)生解聚，分子內部基團暴露，在乳化過程中有更多的小分子聚集在油水界面上，因此使得樣品的乳化活性呈現(xiàn)出先升高再降低而后又升高的規(guī)律[14]。而經(jīng)空化射流處理后乳化穩(wěn)定性的明顯增加可能是因為隨著空化射流時間的延長，空化效應和剪切效應使得蛋白質分子中的疏水性基團逐漸暴露出來，導致蛋白液滴的比表面積增加，加強了蛋白質分子與油滴間的吸引作用，使蛋白質分子的體積減小，降低了分子的沉降速率，從而增加了蛋白溶液的乳化穩(wěn)定性[52]。

當乳化活性增加時，意味著乳化體系中粒子間的作用較強，發(fā)生了一定的交聯(lián)作用[53]，這也導致了流變學測定時發(fā)現(xiàn)SPI體系中是彈性成分占較大優(yōu)勢。同時可以看出，2%濃度的SPI的乳化活性在各個時間點都是高于5%濃度的。這是因為在低蛋白濃度的情況下，空化作用會破壞SPI結構，致使蛋白中的親水基團愈發(fā)親水，疏水基團愈發(fā)疏水，從而使得乳狀液的穩(wěn)定性有所增加；當?shù)鞍诐舛仍龃髸r，空化作用對SPI分子結構的作用會變小，導致SPI的乳化活性也逐漸減小[54]。

3 結 論

1）空化射流處理2%濃度SPI能有效提高其乳化活性及乳化穩(wěn)定性。當處理時間為8 min時，乳化活性為71.01 m2/g，乳化穩(wěn)定性為168.75 min，較最低值分別提升248.94%和95.58%。同時ζ電位絕對值達到最大值為-14.11 mV，界面蛋白含量達到最大值為3.19 mg/m2，且粒徑最小。說明此時大豆分離蛋白分布均勻，最為穩(wěn)定，有利于提高其乳化活性。

2）5%濃度SPI空化射流處理10 min時，乳化活性為52.91 m2/g，乳化穩(wěn)定性為126.97 min，較最低值分別提升70.29%和101.83%。但ζ-電位絕對值、界面蛋白含量已經(jīng)呈現(xiàn)下降趨勢。說明此時大豆分離蛋白雖然乳化性能還維持在較好水平，但是已經(jīng)出現(xiàn)過處理現(xiàn)象。

3）空化射流處理2種濃度的大豆分離蛋白都可以使部分亞基解聚，降低含硫氨基酸的含量。同時空化效應使蛋白質分子展開，暴露更多的疏水性氨基酸，提高其流變性能。且SPI濃度為5%時各項指標相比2%時都更易達到極值。

本研究對大豆工業(yè)化利用及提升大豆蛋白加工技術具有重要的理論及實踐價值，而且對研發(fā)新型大豆蛋白飲料、蛋白生物凝膠等具有重要的科學意義。