殷靜霖，熊舟翼，熊漢國*

(1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，武漢 430070；2.武漢農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)研究院農(nóng)產(chǎn)品加工中心，武漢 430200)

卵白蛋白(OVA)是典型的球蛋白，也是蛋清中唯一含有埋藏于疏水核心內(nèi)部的自由巰基的蛋白質(zhì)，相對分子質(zhì)量為44.5 kDa，由385個氨基酸殘基組成，其中50%以上為疏水性氨基酸[1]。在食品中，卵白蛋白常作為乳化劑在油-水界面的分子間和分子內(nèi)相互作用。但是與小分子量的表面活性劑相比，蛋白在界面的擴散速度較慢，降低界面張力的能力有限，因而乳化能力和界面性能有待進一步提高。

在特定條件下，蛋白均可形成纖維狀聚集體，其具有典型的交叉β-折疊結(jié)構(gòu)(cross β-sheet)[2]。研究者針對這一普遍現(xiàn)象進行形成機制研究，以期通過調(diào)控蛋白聚集進程來開發(fā)其優(yōu)異的功能性質(zhì)。近年來，蛋白纖維以其剛性的β-sheet結(jié)構(gòu)和良好的流變學(xué)特性引起了生物醫(yī)藥和材料等領(lǐng)域研究者的廣泛關(guān)注[3]。故食源性蛋白纖維有望成為新一代的功能性材料應(yīng)用于食品工業(yè)。

作為現(xiàn)代食品工業(yè)中潛在的養(yǎng)分輸送系統(tǒng)之一，乳液在過去幾年中受到了相當(dāng)大的關(guān)注。因此，本研究通過高壓微射流法構(gòu)建蛋白纖維穩(wěn)定的乳液體系，測定不同加熱時間的OVA纖維微觀結(jié)構(gòu)變化；研究乳液的液滴性質(zhì)、微觀結(jié)構(gòu)和蛋白纖維的界面特性，分析加熱時間對乳液微觀結(jié)構(gòu)及宏觀穩(wěn)定性的影響機制。通過動態(tài)界面張力的變化研究蛋白纖維的界面特性；結(jié)合激光共聚焦顯微鏡(CLSM)與動態(tài)光散射技術(shù)，分析蛋白纖維乳狀液粒徑與粒徑分布的變化，揭示多相體系中熱聚合卵白蛋白自組裝纖維的相互作用對乳液穩(wěn)定性的影響機制，有助于證明蛋白纖維在食品、化妝品甚至石油領(lǐng)域中應(yīng)用的巨大潛力。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

卵白蛋白(純度大于90%)：購于德國Sigma-Aldrich公司；聚乙二醇8000(PEG-8000)：默克化工技術(shù)(上海)有限公司；中鏈甘油三酸酯(MCT)：上海源葉生物科技有限公司；實驗中使用的所有其他化學(xué)品均由上海國藥集團化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)，均為分析純。

1.2 設(shè)備與儀器

XHF-DY型均質(zhì)機 寧波新芝生物技術(shù)有限公司；AG-22331型臺式離心機 德國艾本德有限公司；Zetasizer Nano-ZS型粒徑電位分析儀、Zetasizer 2000型粒徑電位分析儀 英國馬爾文儀器有限公司；F-4600型熒光光譜儀 日本高新技術(shù)公司；JEM-2010型透射電子顯微鏡 日本電子株式會社；J-1500型圓二光譜儀 日本島津有限公司；M-110L型高壓微射流儀 美國Microfluidics有限公司；HT-HP界面流變儀 法國泰克利斯有限公司；FV3000型激光共聚焦顯微鏡 日本Olympus公司；HR-3型多功能流變儀 美國TA有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 蛋白纖維的制備

將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的卵白蛋白溶解在去離子水中，并通過6 mol/L和1 mol/L的鹽酸將溶液pH調(diào)節(jié)至2.0，在離心力9000 g、4 ℃下冷凍離心30 min。將離心后的上清液通過蛋白質(zhì)過濾器過濾，除去任何痕量的不溶物。隨后將蛋白溶液在85 ℃的水浴鍋中分別加熱0，6，12，18，24 h，取等分試樣，然后立即在冰水中降溫并保存在4 ℃的冰箱中，并在7 d內(nèi)完成所有分析。

1.3.2 乳液的制備

在OVA自組裝纖維樣品冷卻之后，立即與中鏈甘油三酸酯(MCT)以油體積分?jǐn)?shù)(φ)為0.5的條件下混合，然后使用高剪切混合器在8000 r/min的轉(zhuǎn)速下分散3 min，得粗乳液。隨后將粗乳液用高壓微射流儀在9000 psi的壓力下進行來回處理3次，得到最終的乳液體積為50 mL，然后加入疊氮化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0.04%)以防止微生物生長。乳液在室溫(25 ℃)下保存，并于24 h內(nèi)完成所有分析。

1.3.3 硫黃素T的測定

參考文獻[4]的方法并進行如下修改：激發(fā)波長為440 nm，發(fā)射波長為482 nm，狹縫寬度分別為5，10 nm。

1.3.4 表面疏水性的測定

參考文獻[5]的方法并進行如下修改：樣品溶液稀釋至質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.01%、0.005%、0.0025%、0.00125%，然后在6 mL的稀釋液中加入16 μL的8-苯胺基-1-萘磺酸鈉(ANS)溶液，混勻后避光靜置15 min。

1.3.5 二級結(jié)構(gòu)含量的測定

參考文獻[6]的方法并進行如下修改：蛋白纖維樣品濃度調(diào)整為0.5 mg/mL。

1.3.6 透射電鏡(TEM)的觀察

參考文獻[7]的方法，用去離子水將蛋白樣品稀釋至濃度為1 mg/mL，然后在透射電子顯微鏡下觀察。

1.3.7 Zeta電位的測定

將制備好的乳液注射進粒子電泳測量皿中，使用Zetasizer Nano-ZS型馬爾文電位粒徑測定儀分析Zeta電位，測定溫度為25 ℃，每個樣品重復(fù)測定3次以上。通過測量液滴在施加的電場中移動的方向和速度來確定Zeta電位。

1.3.8 界面性質(zhì)的測定

參考文獻[8]的方法，在25 ℃下對所有溶液的動態(tài)表面張力進行7200 s的監(jiān)測。在測試之前，將液相和油相靜置至少1 h達(dá)到25 ℃。在測試期間，油滴體積為10 μL，所有測量均在0.1%的總蛋白濃度下進行，去離子水用作對照水相。

1.3.9 乳液粒徑及粒徑分布測定

將制備好的乳液分別散在盛有去離子水的測量皿中，樣品被循環(huán)蒸餾水自動地稀釋到適宜的濃度，得到液滴的測量粒徑為體積平均直徑(d4,3)和表面平均直徑(d3,2)。在粒度計算中使用水的折射率(1.330)、MCT油的折射率(1.440)、吸收參數(shù)(0.001)。

1.3.10 乳液微觀結(jié)構(gòu)的觀察

將2 mL乳液加入10 μL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的尼羅紅熒光染料中，將混合均勻后的樣品在去離子水中稀釋100倍，然后將染色的乳液置于顯微鏡上觀察。尼羅紅染料的激發(fā)波長是573 nm，發(fā)射波長是591 nm。

1.3.11 蛋白吸附量及界面蛋白濃度的測定

參照文獻[9]的方法，每個樣品的界面吸附率(AP，%)和界面蛋白濃度(Γ)的計算如下：

AP/%=(C0-Cf)/C0×100；

Γ/(mg/m2)=(C0-Cf)/6φ×d3,2。

式中：C0是原始卵白蛋白纖維的蛋白質(zhì)量(mg/mL)，Cf是上清液中的蛋白質(zhì)量(mg/mL)，φ是油分，d3,2是按1.3.9計算的乳液平均粒徑。

1.3.12 乳液流變學(xué)性質(zhì)的測定

參考文獻[10]的方法，并進行小幅修改。使用混合流變儀配備的圓形鋁平行板(直徑60 mm)進行測量：儲能模量和損耗正切的變化線性粘彈性范圍為0.01～10 Hz，應(yīng)變?yōu)?%。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有試驗數(shù)據(jù)使用Origin 2019軟件作圖，并利用SPSS 20.0對數(shù)據(jù)進行顯著性分析及方差分析，顯著性水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱聚合卵白蛋白自組裝纖維分析

2.1.1 硫黃素T熒光強度及表面疏水性

硫黃素T是一種陽離子的苯并噻唑染料，能平行插入淀粉樣纖維的β-折疊結(jié)構(gòu)并與其結(jié)合，導(dǎo)致Th T最大熒光強度顯著增大，利用這一原理可以檢測蛋白原纖維[11]。

由圖1可知，從加熱開始，通過Th T熒光測量的OVA纖維的熒光強度迅速增加了近100 a.u.，而且沒有明顯的延遲或滯后，并在12 h達(dá)到200 a.u.，然后在18 h時略有下降，并持續(xù)了一段時間，直到加熱到24 h。根據(jù)Krebs等的研究，淀粉樣纖維的形成主要包括3個時期：成核期、增長期和穩(wěn)定期。由圖1可知，本試驗的纖維聚集在第一個生長階段之后，Th T的熒光在第二個階段繼續(xù)增加，從而導(dǎo)致前兩個階段急劇增加。同時，隨著時間的延長，Th T熒光的降低可能是由于樣品的局部凝膠化和/或原纖維結(jié)構(gòu)的破壞，在加熱后的樣品中可以觀察到小的凝膠顆粒，證明了局部凝膠化的可能性。

圖1 不同加熱時間對硫黃素T熒光強度和表面疏水性的影響Fig.1 Effects of different heating time on the fluorescence intensity and surface hydrophobicity of thiocyanin T

ANS是對環(huán)境極性大小反應(yīng)敏感的一種探針，可以和蛋白疏水部分相互作用，產(chǎn)生熒光發(fā)射光譜，因此被廣泛應(yīng)用于表征蛋白疏水基團的暴露情況。蛋白表面疏水性的變化與蛋白分子發(fā)生折疊或伸展有關(guān)，當(dāng)?shù)鞍渍郫B時其表面疏水性降低，當(dāng)?shù)鞍咨煺箷r，表面疏水性增加。由圖1可知，在最初的12 h內(nèi)，卵白蛋白樣品的表面疏水性隨著加熱時間的增加而增加。加熱0 h時表面疏水性為3284.0，而6 h時為3398.9，12 h時為3958.8，這意味著長時間的熱處理將大量與結(jié)構(gòu)單元相關(guān)的疏水基團暴露在原纖維核中。但是在加熱超過12 h時，表面疏水性有所下降，可能是OVA纖維或在凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中暴露的基團的進一步聚集所致。Zhou等也報道過這些展開基團促進了蛋白質(zhì)凝膠的致密網(wǎng)絡(luò)形成的結(jié)論。表面疏水性的這種趨勢證明蛋白質(zhì)原纖維的形成與蛋白疏水基團有關(guān)，并且暴露的疏水基團可能重新締合以形成更穩(wěn)定的原纖維結(jié)構(gòu)，這一結(jié)果也有助于對蛋白纖維的結(jié)構(gòu)特性做進一步了解。

2.1.2 二級結(jié)構(gòu)含量的測定

遠(yuǎn)紫外的CD主要由含有發(fā)色團的肽段和殘基在溶液環(huán)境中通過手性相互作用產(chǎn)生，并且通過蛋白肽鍵排列的方向性差異導(dǎo)致肽鍵能級躍遷的分裂情況不同，可以由此辨認(rèn)蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的有序性。用圓二色譜(CD)對OVA樣品進行研究，對不同加熱時間的蛋白纖維進行二級結(jié)構(gòu)的分析，結(jié)果見圖2。

圖2 不同加熱時間對蛋白纖維的二級結(jié)構(gòu)(A)及二級結(jié)構(gòu)含量(B)的影響Fig.2 Effects of different heating time on secondary structure (A) and the content of secondary structure (B) of protein fibers

由圖2可知，在190 nm附近出現(xiàn)一個明顯的正峰帶，其中特征峰在192 nm處為α-螺旋，在190～200 nm處為β-折疊。加熱樣品的二級結(jié)構(gòu)與未加熱樣品的二級結(jié)構(gòu)不同，這證實了熱處理能夠改變OVA的二級結(jié)構(gòu)并促進蛋白纖維的形成。此外，當(dāng)加熱6 h以上時，OVA原纖維的二級結(jié)構(gòu)變成部分展開的結(jié)構(gòu)。此處的CD結(jié)果表明，OVA向著未折疊的形式移動，因此形成了蛋白質(zhì)聚集體[12]，這也可以解釋圖1中Th T熒光強度的變化，證明Th T熒光探針與β-折疊相結(jié)合且顯示出相同趨勢。使用CD Pro軟件分析所有樣品二級結(jié)構(gòu)的相對百分比，結(jié)果見圖2中B。

比較發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)在熱處理后發(fā)生了變化。其中，α-螺旋從6.4%逐漸降低到3.8%，β-折疊從58.9%增加到74.6%。β-轉(zhuǎn)角的比例從13.2%降低到5.8%，無規(guī)卷曲的比例從21.4%降低到17.4%。β-折疊的比例明顯增加，這可能是加熱過程引起的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的拉伸和構(gòu)象變化所致。同時，卵白蛋白內(nèi)部疏水基團的暴露增加了蛋白質(zhì)之間接觸的機會，并且分子之間更容易發(fā)生聚集[13]。β-折疊結(jié)構(gòu)的形成也是蛋白質(zhì)原纖維的主要特征之一。二級結(jié)構(gòu)的結(jié)果表明，熱聚合卵白蛋白自組裝纖維的形成需要高溫和較長時間的條件，但是過高的溫度和加熱時間可能會降低β-折疊結(jié)構(gòu)的含量。

2.1.3 透射電鏡觀察

在不同加熱時間的OVA纖維的TEM結(jié)果見圖3。

圖3 不同加熱時間對熱聚合卵白蛋白自組裝纖維形態(tài)的影響Fig.3 Effects of different heating time on morphology of self-assembled fibers of thermally polymerized ovalbumin

由圖3可知，隨著加熱時間的延長，聚集體的形態(tài)發(fā)生了連續(xù)變化。未加熱的卵白蛋白主要以單個球蛋白或小的聚合物的形式存在(見圖3中A)。但是在加熱6 h后，大多數(shù)單一蛋白已水解成小肽，并且小肽也聚集成纖維形態(tài)。當(dāng)加熱12 h后，蛋白纖維結(jié)構(gòu)變得非常明顯，纖維形態(tài)較厚且相對較長，而且蛋白纖維相互之間緊密連接，顯示出非常致密的網(wǎng)絡(luò)形狀，這時可以確定存在半柔性纖維，其長度范圍從大約200 nm到幾微米。熱處理18 h后(見圖3中D)，蛋白纖維數(shù)量似乎有所減少并且不再緊密連接，在TEM網(wǎng)格上形成松散的纏繞網(wǎng)絡(luò)。同時，也有研究顯示，加熱18 h會導(dǎo)致大多數(shù)長纖維分解為較短的碎片。由此可得出結(jié)論，12 h后Th T熒光的降低不是由于原纖維的全面破壞，也有可能是由于樣品的局部膠凝。然而，在加熱24 h后，所形成的蛋白纖維與12 h的蛋白纖維相似，但是比12 h的樣品更短、更小且更致密。說明加熱24 h可能會導(dǎo)致進一步斷裂，甚至可能破壞原纖維結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致低的Th T熒光值。

2.1.4 Zeta電位的測定

在不同加熱時間的卵白蛋白纖維的Zeta電位見圖4。

圖4 不同加熱時間對蛋白纖維的Zeta電位的影響Fig.4 Effect of different heating time on Zeta potential

由圖4可知，隨著加熱時間從0～12 h增加，與未加熱的樣品(Zeta=+35 mV)相比，OVA纖維的Zeta電位變得更高(Zeta>+40 mV)，這表明樣品中的表面電荷有所增加。De Folter等[14]闡明了Zeta電位的增加是顆粒的聚集所致，這也可以從側(cè)面證明加熱加速了蛋白纖維的形成。具有較高Zeta電位的OVA纖維表明溶液顆粒之間存在較大的靜電排斥力，從而使溶液更穩(wěn)定且抗聚集。因此，用適當(dāng)熱處理的卵白蛋白纖維將在乳液小滴之間提供更高的能量屏障，從而提供更好的靜電排斥力，這可以顯著改善卵白蛋白在食品工業(yè)應(yīng)用中的穩(wěn)定性。

2.1.5 界面性質(zhì)的測定

食物中油水界面或空氣水界面的穩(wěn)定性取決于界面的強度。目前，食品中使用的大多數(shù)小分子表面活性劑(例如吐溫和蔗糖酯)通常具有相對較弱的界面強度，這往往會在食品存儲過程中破壞界面的穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致食品結(jié)構(gòu)的破壞(例如牛奶的乳脂化和反式脂肪的油脂滲出)。蛋白纖維是形狀各向異性的材料，它們在油水界面上的相互作用不同于一般的球形顆?；蛉嵝跃酆衔?，并且具有更強的相互作用。與天然蛋白質(zhì)相比，熱處理后的蛋白質(zhì)由于蛋白質(zhì)解折疊和表面疏水性增加而表現(xiàn)出較高的表面活性，可以有助于解決上述問題。

通過檢測界面張力的變化研究了卵白蛋白纖維的界面性質(zhì)。由圖5可知，加熱時間為6，12，18，24 h的蛋白纖維可以顯著降低界面張力至19，18，20，21 mN/m的平衡值。所有樣品的界面張力均隨著吸附時間的延長而減少，這可能與界面處的蛋白質(zhì)吸附有關(guān)。當(dāng)加熱時間超過12 h時，界面張力顯著下降。這是因為在加熱初期水解的蛋白分子量較小，擴散速率增加，因此可以獲得較高的飽和界面張力。盡管過度加熱可能會破壞蛋白質(zhì)界面活性，但隨著納米纖維的形成，雜化系統(tǒng)的整體界面活性仍可以保持較高水平。Wan等[15]指出，與原始蛋白質(zhì)相比，小的肽類物質(zhì)(游離肽和/或肽聚集體)應(yīng)具有更快的向界面的質(zhì)量傳輸速率，從而更迅速地降低表面張力，蛋白纖維實際上就是其中的一種。就OVA纖維而言，它們的不規(guī)則形態(tài)可能提供柔軟的特性，導(dǎo)致界面毛細(xì)作用力和顆粒之間的相互作用[16]。綜合結(jié)構(gòu)性質(zhì)的結(jié)果，蛋白質(zhì)原纖維的柔韌性和表面性質(zhì)可能是解釋蛋白質(zhì)吸附和界面模量差異的兩個重要參數(shù)，并且可能有助于更好地理解乳液形成和穩(wěn)定過程中涉及的復(fù)雜機理。因此，OVA纖維的油-水界面行為表明蛋白纖維具有出色的乳化作用。

圖5 不同加熱時間的熱聚合卵白蛋白自組裝纖維在油/水界面吸附的界面張力的變化Fig.5 The changes in interfacial tension of adsorption on the oil/water interface of thermally polymerized ovalbumin self-assembled fibers with different heating time

2.2 蛋白纖維穩(wěn)定乳液分析

2.2.1 乳液粒徑及粒徑分布

乳液的粒徑見圖6。

圖6 不同加熱時間對Pickering乳液的平均粒徑(A)和粒徑分布圖(B)的影響Fig.6 Effects of different heating time on average particle size (A) and particle size distribution (B) of Pickering emulsion

由圖6中A可知，加熱后的蛋白纖維穩(wěn)定的乳液粒徑小于未加熱的卵白蛋白所穩(wěn)定的乳液粒徑(平均粒徑相差100 nm)，這可能是較大的Zeta電位引起的。并且由于加熱增加了蛋白纖維的表面疏水性，從而增強了其吸附在油-水界面上的能力，在一定程度上可以減小乳液液滴的粒徑大小。由圖6中B可知，未加熱的卵白蛋白所穩(wěn)定乳液的粒徑分布并不均勻，依然存在較大粒徑的乳液液滴。由此可知，熱聚合卵白蛋白自組裝纖維具有較好的乳化特性，所制備的乳液粒徑更為均勻。

2.2.2 乳液微觀結(jié)構(gòu)分析

由圖7可知，在任何加熱時間下的蛋白纖維所穩(wěn)定的乳液都呈乳白色和均質(zhì)狀態(tài)，乳液相對穩(wěn)定，且沒有絮凝或聚結(jié)現(xiàn)象。同時，從顯微鏡圖像可以觀察到，由未經(jīng)加熱的卵白蛋白樣品穩(wěn)定的乳液(見圖7中A)呈現(xiàn)出不均勻的尺寸分布，并具有一些較大的液滴。隨著加熱時間的增加，乳液液滴的形狀變得均勻(6 h樣品，見圖7中B)，但仍有較大的液滴。加熱12 h后，由OVA原纖維制備的乳液是均勻的，沒有明顯的聚集，并且液滴尺寸小，具有較好的分散性。在加熱18 h和24 h時乳液液滴的形狀與加熱12 h的卵白蛋白形成穩(wěn)定的乳液液滴的形狀相似，但仍存在部分聚集和不同大小的液滴。通過卵白蛋白纖維穩(wěn)定的乳液比通過卵白蛋白穩(wěn)定的乳液更均勻，這可能是因為具有較高表面疏水性的蛋白原纖維更可能被吸附在油水界面上，并且隨著納米原纖維的添加，系統(tǒng)的粘度也相應(yīng)增加[17]，也有助于穩(wěn)定纖維及乳液液滴的穩(wěn)定。

圖7 在不同加熱時間下OVA自組裝原纖維穩(wěn)定的新鮮Pickering乳液的微觀形態(tài)觀察Fig.7 The micromorphology observation of fresh Pickering emulsion stabilized by OVA self-assembled fibers at different heating time注：A為0 h,B為6 h,C為12 h,D為18 h,E為24 h。

2.2.3 界面蛋白吸附量(AP，%)和蛋白濃度(Γ)

不同加熱時間對乳狀液界面蛋白濃度的影響見圖8。

圖8 不同加熱時間下卵白蛋白自組裝纖維穩(wěn)定的Pickering乳液界面吸附率(AP,%)和界面蛋白濃度(Γ)的變化Fig.8 The changes in interfacial adsorption rate (AP,%) and interfacial protein concentration (Γ) of Pickering emulsion stabilized by OVA self-assembled fibers with different heating time

由圖8可知，在不同的加熱時間下，AP的值分別為78.96%、85.64%、97.77%、88.04%和93.23%，這表明在乳化過程中有21.04%、14.36%、2.23%、11.96%和6.77%的卵白蛋白樣品不參與系統(tǒng)的乳化過程。隨著加熱時間從0 h增加到12 h，被吸附到乳液的液滴界面上的蛋白也隨著時間的增加而增加，表明卵白蛋白自組裝纖維有良好的界面吸附百分比與蛋白質(zhì)的乳化能力。與普通的蛋白質(zhì)乳化劑不同，由于蛋白纖維具有較高的表面疏水性、可變的形態(tài)結(jié)構(gòu)和較高的擴散系數(shù)，因此具有較高界面蛋白含量的乳液樣品在乳液的制備和儲存過程中將表現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性。當(dāng)加熱時間從0 h增加到12 h時，Г值從3.94 mg/m2增加到4.88 mg/m2，在隨后的加熱時間中略有下降，表明加熱12 h的蛋白纖維可以穩(wěn)定較大的界面面積。Tang等[18]還指出，界面蛋白與蛋白質(zhì)在連續(xù)相之間的疏水相互作用可能會導(dǎo)致靜電排斥力顯著降低，從而導(dǎo)致Г值增加，這表明對OVA的熱處理增強了蛋白之間的疏水相互作用，從而增加了乳化油滴的界面蛋白濃度。

2.2.4 乳液流變學(xué)特性分析

在食品工業(yè)的生產(chǎn)應(yīng)用中，乳液極易變性且變性速率較快，若是在較小的線性粘彈區(qū)范圍內(nèi)對乳液的變性程度進行研究，還不足以解決實際問題以探究乳液性質(zhì)的變化，因此需要對乳液進行振幅掃描。

由圖9可知，隨著振幅的增加，儲能模量和損耗模量同時增加，表現(xiàn)出明顯的頻率依賴性，并且在任一振幅下儲能模量均大于損耗模量，說明此時蛋白樣品制備的乳液呈現(xiàn)出穩(wěn)定的彈性行為，并且在增加的應(yīng)變振幅下未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的破壞，乳液的凝膠強度較強。這可能是因為卵白蛋白在酸-熱處理中發(fā)生了展開和聚集，并且蛋白纖維通過提供2D網(wǎng)絡(luò)增強了乳液的凝膠性質(zhì)。由于蛋白溶液包裹的油滴可以通過界面相互作用與液相中未吸附到界面的蛋白質(zhì)直接相互作用而形成凝膠網(wǎng)絡(luò)，所以油滴在乳液的凝膠網(wǎng)絡(luò)中可以起到加強其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的作用。

圖9 不同加熱時間的OVA自組裝原纖維穩(wěn)定的新鮮乳液對應(yīng)的動態(tài)剪切應(yīng)力(A)、粘度(B)、儲能模量(G)的儲能模量(G′)(C)和損耗模量(G″)(D)的頻率掃描Fig.9 The changes in dynamic shear stress (A), viscosity (B) and storage modulus (G') (C) and loss modulus (G") (D) for the fresh Pickering emulsion stabilized by OVA self-assembled fibers at different heating time注：實驗在1 Hz的恒定頻率或10%的恒定應(yīng)變下進行。

所有的乳液都顯示出粘度隨著剪切速率的增加而降低(見圖9中B)，因為乳液的表面覆蓋有卵白蛋白纖維，當(dāng)剪切力增加時，以蛋白纖維為首的3D網(wǎng)絡(luò)逐漸消失，顯示出典型的剪切稀化行為。流變結(jié)果表明，乳液的粘度隨著加熱時間的變化而變化。這是因為蛋白纖維的存在導(dǎo)致乳液小滴之間形成透明的凝膠狀粘彈性結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，并且該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得更有凝聚力和更強，從而改變了乳液的粘度和穩(wěn)定性。類似地，乳液表現(xiàn)出剪切稀化行為并具有較高的剪切粘度或剪切應(yīng)力，這也可以通過3D網(wǎng)絡(luò)的消失來解釋。由圖9中C和D可知，加熱12 h的蛋白纖維表現(xiàn)出作為乳液穩(wěn)定劑形成凝膠狀乳液的最佳潛力。該結(jié)果證明，卵白蛋白纖維比卵白蛋白更適合用作食品應(yīng)用的乳化劑。然而，需要注意的是，如果熱處理過度，蛋白纖維的乳化性仍可能會降低。

3 結(jié)論

通過對2%濃度的OVA在pH為2的條件下加熱不同時間制備熱聚合蛋白自組裝纖維，研究了蛋白纖維形成的機制，并且證明了其可以作為有效的乳化劑應(yīng)用于乳液中。卵白蛋白經(jīng)過不同時間的酸熱處理后，Zeta電位的絕對值隨著加熱時間的增加而增加，并且加熱后的卵白蛋白自組裝纖維所穩(wěn)定的乳液具有更小的平均粒徑。乳液的粒徑分布顯示加熱12 h的熱聚合卵白蛋白自組裝纖維具有最好的乳化能力，所穩(wěn)定的乳液具有均勻且分散的油滴分布，這個結(jié)論也被CLSM的結(jié)果所證實。界面張力結(jié)果表明，OVA纖維具有靜電相互作用，可以很好地吸附在油水界面，從而證明OVA纖維具有良好的乳化作用，通過AP(%)和界面蛋白濃度也證實了蛋白纖維的乳化能力，其所制備的乳液具有良好的穩(wěn)定性。流變學(xué)結(jié)果表明乳液具有典型的剪切稀化行為和凝膠狀結(jié)構(gòu)。綜合以上分析，熱聚合OVA自組裝纖維有望作為一個新型乳化劑應(yīng)用于食品行業(yè)，對于將來蛋白質(zhì)自組裝纖維在功能性食品和飲料中的應(yīng)用將具有重要意義，為在工業(yè)中更廣泛的應(yīng)用鋪平了道路。