酪蛋白酸鈉-大豆油乳化體系的影響因素

彭松林，張伊儂，趙紫悅，李懿璇，康夢瑤，尚永彪,2,3*

1(西南大學 食品科學學院，重慶，400715)2(農業部農產品貯藏保鮮質量安全評估實驗室(重慶)，重慶，400715) 3(重慶市特色食品工程技術研究中心，重慶，400715)

在肉糜類制品中添加外源性油脂能夠起到增進風味、改善營養結構等作用。但若在肉糜制備的過程中直接添加外源油脂，容易出現油脂析出等質量缺陷。與其他物料斬拌混合前，先以適量蛋白質溶液與外源油脂進行乳化，使蛋白質分散并包裹和吸附在油脂顆粒的表面，這樣就能夠緩解肉糜在熱處理時油脂流失的問題。顯然，外源油脂的乳化效果對產品的保油性有著重要的影響，乳化效果好則產品的保油性就好。影響乳化效果的因素有油水混合非均相體系條件以及物理處理方法等[1-3]。蛋白質的添加量一定程度上會影響乳液液滴粒徑的大小，從而影響乳液的穩定性，但若添加量過多，兩相界面的蛋白吸附量超過臨界值，乳液中可能會發生排斥絮凝[4]，影響后續加工過程中與肉糜等物料的混合，可能不利于產品口感。而且隨著蛋白質含量增加，產品硬度增加、多汁性降低[5]。油脂與水分作為乳化液的主要組成部分，兩者的比例對乳液的性質也有很大的影響。TANG等[6]利用大豆分離蛋白納米顆粒制備乳化液時，發現體系中油相體積的增加能夠使乳液更加穩定，不易分層。DICKINSON等[7]研究高脂水比乳化液時有相同結論，并指出乳液剪切黏度的增加與油滴的堆疊程度有關。pH與NaCl濃度是蛋白質功能性質的重要影響因素，對蛋白質的乳化性及乳化穩定性有著顯著的影響[8]。LIANG等[9]在研究豌豆蛋白時發現，pH為3時所制備的水包油(oil in water,O/W)型乳狀液表現出較好的穩定性。朱振寶等[10]發現,體系中NaCl濃度的變化對乳清蛋白及酪蛋白的乳化液穩定性都有很大影響。除了油水混合非均相體系條件外，物理處理方法如超聲波輔助處理[11]、微波輔助處理[12]、高壓微射流均質處理[13-14]等對乳化效果也有顯著的影響。

本研究以大豆油為外源油脂、以酪蛋白酸鈉為乳化劑，研究不同的蛋白添加量、脂水體積比、體系pH環境及NaCl濃度變化對所制得乳化液其乳液黏度、界面蛋白吸附量、乳化液滴粒徑及分布和微觀結構、zeta-電位指標等的影響，探討不同體系條件對油脂乳化效果的影響及其原理，為其在后續工藝中的應用提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

酪蛋白酸鈉(蛋白質含量≥90.00%)，萬利達生物科技有限公司；大豆油，九三非轉基因一級大豆油；純凈水；NaOH、HCl、NaCl、NaH2PO4、Na2HPO4、SDS,均為分析純,成都市科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設備

XHF-D內切式勻漿機，寧波新芝生物科技股份有限公司；PHS-4C+酸度計，成都世紀方舟科技有限公司；5810型臺式高速離心機，德國Eppendorf公司；MCR302流變儀，奧地利安東帕公司；BX53熒光正置顯微鏡，日本OLYMPUS公司；ZEN3690馬爾文激光粒度分析儀，英國馬爾文儀器公司；JT1001 N電子稱、FA2004A電子天平，上海精天電子儀器有限公司；DW-25 W518冰箱，青島海爾電器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 乳化液的制備

取50 mL燒杯，乳化液總體積為30 mL，將酪蛋白酸鈉、大豆油、純凈水混合，采用內切式勻漿機在6 000 r/min條件下進行乳化均質，時間為30 s，間隔30 s，勻漿3次。每個處理組做3個重復。

1.3.2 試驗設計

1.3.2.1 酪蛋白酸鈉添加量對乳化液乳化效果的影響

在50 mL燒杯中加入15 mL大豆油，15 mL純凈水(脂水體積比為1∶1)，添加酪蛋白酸鈉的質量分數分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%，室溫下操作，將混合液勻漿均質，測定乳化液的相關指標，評價乳化效果。

1.3.2.2 脂水比對乳化液乳化效果的影響

分別將30 mL脂水比為1∶1，1∶2，2∶1，2∶3，3∶2的混合物添加到50 mL的燒杯中，添加0.3%酪蛋白酸鈉，將混合液勻漿均質，測定乳化液的相關指標，評價乳化效果。

1.3.2.3 pH對乳化液乳化效果的影響

在50 mL燒杯中加入30 mL脂水比為1∶1的混合物、0.3%酪蛋白酸鈉，配制成乳化液。使用0.1 mol/L HCl溶液和0.1 mol/L NaOH溶液調節乳液pH分別為3、5、7、9、11，測定乳化液的相關指標，評價pH對乳化液乳化效果的影響。

1.3.2.4 NaCl濃度對乳化液乳化效果的影響

在50 mL燒杯中加入30 mL脂水比為1∶1的混合物、0.3%酪蛋白酸鈉，配制成乳化液。然后加入NaCl，將NaCl濃度分別調至0、0.06、0.12、0.36、0.6、0.84 mol/L，充分振蕩溶解并混勻，測定乳化液的相關指標，評價NaCl對乳化液乳化效果的影響。

1.3.3 乳化液黏度的測定

采用流變儀測定乳液黏度。取適量樣品置于50 mm平板上，使其均勻分布并防止氣泡產生。具體測定參數參考PICOTTI等[15]的方法：測試溫度25 ℃，剪切速率1～1 000 s-1，總剪切時間310 s。

1.3.4 界面蛋白吸附量的測定

參考李超[16]的測定方法并稍作改動。將制好的新鮮乳液立即倒入50 mL離心管中，在4 ℃條件下10 000 r/min離心30 min。用注射器將下層清液取出，測定清液中的蛋白質濃度。乳液界面蛋白吸附量按公式(1)計算：

(1)

式中：AP，乳液界面蛋白吸附量；Cinitial，溶液的蛋白質初始濃度；Caq，離心后下層清液中的蛋白質濃度。

1.3.5 油滴粒徑大小與分布的測定

使用Image J軟件對圖像中油滴粒徑大小進行測量。每個樣品選取3張不同放大倍數的照片，每張照片選取100個較清晰的油滴進行測量，總計300個。油滴平均粒徑取平均值，根據所得的測量數據統計分析樣品油滴的粒徑分布[17]。

1.3.6 微觀結構分析

用移液槍吸取1 mL乳化液加入到3 mL SDS溶液中進行稀釋，混勻后吸取20 μL樣液滴到載玻片上，立即蓋上蓋玻片，選擇10倍目鏡，并分別用4倍、20倍、40倍物鏡觀察樣品，選擇視野清晰、乳滴分布較均勻的區域進行拍照記錄。

1.3.7 zeta-電位的測定

采用馬爾文激光粒度分析儀對pH、NaCl乳化液表面電位進行測定。參考孔靜[18]的方法，測定前先用10 mmol/L pH 7的磷酸緩沖液將樣品稀釋。上樣體積為1 mL，測量溫度25 ℃，平衡時間為1 min，每個樣品重復測定3次，取平均值。

1.3.8 數據處理

實驗共重復3次，每次實驗的每個處理有3個平行樣。數據采用平均值±標準偏差表示。用Excel 2016進行數據處理，用Origin 2018軟件進行繪圖，用SPSS Statistics 17.0進行顯著性分析，P<0.05表明結果具有差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 蛋白添加量對乳化液乳化效果的影響

2.1.1 蛋白添加量對乳液黏度的影響

黏度是影響乳化液穩定性的重要因素，通常乳液的黏度越大，越有利于保持乳化體系的穩定。由圖1可見，剪切初期，隨著蛋白添加量增加，乳化液初始黏度顯著升高，且增長速率不斷加大。隨著剪切速率的增加，乳化液黏度變稀，各組之間黏度差距逐漸減小，最終趨于平穩。剪切變稀現象說明乳液為假塑形流體[19]，而當剪切速率增加到足夠克服其中的布朗運動，以及蛋白質-蛋白質或者蛋白質-油脂之間弱鍵產生的綜合效應時[20]，乳化液滴在流場作用下變得更加有序，從而剪切抗性降低，黏度下降[21-22]。

乳液黏度越大，液滴運動需要沖破的阻力也就越多，因此乳液失穩的速度會隨著蛋白添加量的增加而減緩。李成倍等[23]研究表明，酪蛋白酸鈉水溶液會隨著蛋白濃度的增加而明顯增稠，因此當油相分散在水相后，酪蛋白酸鈉溶液自身黏度越大，越能限制油滴運動，阻礙其遷移或聚集。另外，蛋白添加量越多，體系中有足夠的蛋白可以吸附在油滴表面將其包裹住，故油滴聚合的趨勢減弱。油水界面吸附更多的蛋白質有利于分子間相互作用，使這些小油滴相互橋聯形成較為致密的類三維網狀結構[24]，更有利于乳化體系的穩定。

圖1 蛋白添加量對乳化液黏度的影響Fig.1 Effect of protein content on viscosity of emulsion

2.1.2 蛋白添加量對界面蛋白吸附量的影響

由于脂水比一定，蛋白添加量不同直接導致初始蛋白濃度不同，因此本文在測出蛋白吸附百分比(AP%)的基礎上還計算了實際的蛋白吸附質量(mg)予以參考。由圖2可知，蛋白添加量從0.1%增加到0.3%，其界面蛋白的吸附量(AP%)從19.25%升至33.71%，增長速率較快；而繼續增加蛋白添加量至0.5%，AP%僅為38.56%，增長速率減慢。在上述范圍內，隨著蛋白添加量增加，油水界面實際吸附蛋白量幾乎呈直線增長，說明界面蛋白吸附量可能尚未達到飽和。若單考慮蛋白顆粒吸附在油水界面的過程，低濃度時，吸附的蛋白數量不足以完全包裹住油滴；隨著濃度的增加，吸附的蛋白越來越多，直至油滴表面被單層顆粒覆蓋；濃度繼續增加，蛋白間的相互作用則會使更多的蛋白顆粒聚集在界面上，從而形成多層吸附[25]，使界面膜強度及乳液黏彈性得以提高，因此乳化液呈越來越穩定的趨勢。但需要注意蛋白吸附量的臨界值，蛋白添加量過多可能會造成乳滴排斥絮凝。

圖2 蛋白添加量對界面蛋白吸附量的影響Fig.2 Effect of protein addition on interfacial protein adsorption 注：組間不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)(下同)

2.1.3 蛋白添加量對乳液油滴平均粒徑與分布的影響

由圖3-a可知，隨著蛋白添加量的增加，乳液平均粒徑降低速度先快后慢。添加量≤0.3%時，每增加0.1%的蛋白質，乳液平均粒徑都能降低20 μm左右，變化十分顯著；而添加量為0.4%和0.5%的樣品組，乳液平均粒徑分別為9.34 μm和7.28 μm，減小的速率明顯減緩，說明此時蛋白濃度不再是影響平均粒徑的主要因素，若繼續添加更多的蛋白，乳液粒徑不會再明顯減小，甚至可能出現因乳液黏度過高，不利于乳液均質的現象。若需進一步降低乳液粒徑，則需要調整剪切強度、延長均質時間或者采用其他處理來實現。由圖3-b可知，隨著蛋白添加量的增加，乳液的粒徑分布范圍有明顯變小、變窄、變均勻的趨勢。添加量為0.1%時，粒徑分布跨度很大，呈幾微米到幾百微米的多分散狀態，說明此時蛋白添加量不足，乳液中油滴聚合現象很嚴重。添加量≥0.4%時，油滴粒徑分布主要集中在20 μm以下，乳滴分散相對均勻，沒有明顯聚合的大油滴出現，有利于乳化體系的穩定。

圖3 蛋白添加量對乳化液油滴平均粒徑(a) 及分布(b)的影響Fig.3 Effect of protein content on average particle size (a) and distribution (b) of oil droplets in emulsion

2.2 脂水比對乳化液乳化效果的影響

2.2.1 脂水比對乳液黏度的影響

由圖4可見，隨著脂水比的增加，乳液黏度呈增長趨勢，尤其是脂水比>1∶1的2個組較其他組黏度更大，其剪切初期黏度為1∶1樣品組的4.5～6倍，這與TANG等[6]研究結論一致。乳液黏度升高的原因可能是,油相作為分散相，分布在體積較小的水相中油滴分布空間受限，液滴間需要緊湊排列甚至被壓縮，從而導致體系剪切黏度上升[7]。此外，蛋白包裹的油滴可看作乳液體系中形成的類凝膠網絡的填充物，而油滴上吸附的蛋白顆粒間的相互聯結作用，加強了類凝膠網絡的緊密程度，使體系黏度升高[26-27]。

圖4 脂水比對乳化液黏度的影響Fig.4 Effect of lipid-water ratio on viscosity of emulsion

2.2.2 脂水比對界面蛋白吸附量的影響

由圖5可知，隨脂水比的增加，界面蛋白吸附量(AP%)總體上顯著增加。其中脂水比2∶3組與1∶1組AP%差別不大，甚至略高于后者。目前尚未有明確的油水比例界限劃分乳液類型是O/W還是W/O，本研究中，脂水比3∶2和2∶1 兩個樣品組，雖然油相體積大于水相體積，但觀察到的乳液體系依然為O/W型。因此乳液均質后油水界面濃度隨脂水比的增加而增大，為蛋白質的吸附提供了更多的面積，蛋白吸附量也相應增多。但實際上蛋白質在油水界面的吸附并不簡單，除蛋白質本身濃度影響外，蛋白在界面的展開速率與其吸附效果等也有一定關系[28]。

圖5 脂水比對乳化液蛋白吸附量的影響Fig.5 Effect of lipid to water ratio on protein adsorption in emulsion

2.2.3 脂水比對乳液油滴平均粒徑與分布的影響

由圖6可知，隨著脂水比的升高，油滴平均粒徑先減小后又有所增加。

圖6 脂水比對乳化液油滴平均粒徑(a) 及分布(b)的影響Fig.6 Effect of lipid-water ratio on average particle size (a) and distribution (b) of oil droplets in emulsion

脂水比<1∶1時，乳液液滴的平均粒徑及分布差別不大，可能是不同油相體積和相應初始蛋白濃度的協同作用恰好使乳化體系達成相似狀態。脂水比繼續增大至3∶2，均質后分散在水相中的油滴數量增多，且體系相對增加的蛋白濃度能夠較快地將它們包裹住，維持乳滴穩定，因此液滴粒徑呈減小趨勢。當脂水比為2∶1時，乳化液粒徑又有所增加，可能是此時乳液黏度過高，蛋白在油水界面的吸附速率變緩而無法及時將油滴包裹，形成部分較大粒徑乳滴，從而提高了粒徑的均值；還有可能是因為油相體積的增加，使油滴排列過于緊密相互擠壓甚至發生形變，使油滴不再是圓形，而變成多邊形，如圖7紅圈所示，此時蛋白膜強度較弱的油滴可能會發生破乳重聚，導致較大粒徑油滴出現。劉洋[24]研究發現，乳液中油相體積分數增大到一定程度時，油滴間空隙很小、相互緊連，若有未吸附的界面會很容易發生油滴的聚結。

2.2.4 脂水比對乳液微觀結構的影響

由圖7可見，脂水比≤1∶1的3組樣品乳化液的分散性較高，但存在油滴聚合成大乳滴的現象。而脂水比>1∶1的2組樣品乳化液滴呈緊密的堆疊狀態。從這2組的微觀結構來看，乳化體系的類型在非嚴格意義上仍屬于O/W型，只不過由于作為連續相的水相體積太少，分散相油滴間距離非常緊湊，形成致密的三維類網絡結構，這驗證了2.2.3的猜測。脂水比為3∶2時，油滴的粒徑大小明顯比其他組更均勻，這與其粒徑分布范圍較其他組窄的結果一致。但是，當脂水比高達2∶1時，使油滴數量進一步增加，連續相持續減少，各油滴相互擠壓，導致部分油滴變形甚至破乳，形成許多較大的油脂聚集體。

圖7 不同脂水比乳化液的微觀結構Fig.7 Micro-structure of different lipid-water ratio pre-emulsions

2.3 pH值對乳化液乳化效果的影響

2.3.1 pH值對界面蛋白吸附量的影響

由圖8可知，在pH大于酪蛋白酸鈉等電點時(pH>5)，界面蛋白吸附量隨pH值的升高而增加，pH為9時AP%達到最大值，pH為11時蛋白吸附量比pH 9時低1.37%，差異不顯著。堿性條件下，蛋白質分子間靜電斥力增加，使離散雙電層加厚，溶液界面膜增厚，乳化性也得到提高[29]。當pH接近等電點時，蛋白質溶解度最小，體系中能起到乳化作用的可溶性蛋白含量減少[30]；另外，也可能是有一部分吸附的蛋白發生變性沉降[31]，從油滴表面脫落，造成蛋白吸附量降低。隨著pH值進一步降低，此時蛋白質的溶解度又有所增加，體系中可利用的蛋白質含量增多，可通過蛋白質間相互作用重新吸附到界面蛋白膜上，故AP%又有所增加。

圖8 pH對乳化液蛋白吸附量的影響Fig.8 Effect of pH on protein adsorption in emulsion

2.3.2 pH對乳液黏度的影響

由圖9可知，pH值從3增至11，乳液初始黏度先增加后保持平穩，且各實驗組均呈剪切變稀現象，說明乳滴間發生了絮凝[32-33]。剪切速率為1 s-1時，乳化液的pH從酸性升高至中性，其初始表觀黏度從50.6 mPa增加至 82.2 mPa，達到最大值；當乳化液體系pH從中性轉變為堿性， pH 9、pH 11乳化液初始表觀黏度分別為81.2和79.8 mPa，與pH 7差別不大。但隨著剪切速率的增加，剪切變稀后pH 9的乳液最終黏度比pH 7的乳液更高，表現出較好的剪切抗性，可能是因為其界面蛋白的強度與彈性較好。在實際應用中，乳化液加入到肉糜中后需要進一步地滾揉、均質、混勻，因此無法避免繼續經受剪切作用力。pH 9的乳化液抗剪切能力較其他組好，在實際應用中可能更能發揮保油的作用。pH對乳化液黏度的影響，可能是通過影響體系中蛋白質特性來實現。蛋白質所帶凈電荷隨體系環境pH變化而改變，而其表面凈電荷的數量又會影響蛋白質在溶液中的三維結構，進而影響其溶解度[32]。

圖9 pH對乳化液黏度的影響Fig.9 Effect of pH on viscosity of emulsion

2.3.3 pH對乳化液zeta-電位的影響

zeta-電位廣泛用于描述膠體微粒之間的靜電相互作用，是表征膠體體系穩定性的重要指標。其表示帶電微粒的雙電子層中靠近緊密層和擴散層的交界面上的電勢，是由微粒表面電荷和周圍溶液環境條件共同決定的[34]。其中正負號與電荷數量無關，只表示乳液所帶的是正電荷還是負電荷，zeta-電位的絕對值代表乳液所帶凈電荷數量，一般情況下，該值越大越有利于乳化體系的穩定[31]。

由圖10可知，pH 7的中性環境中，由于質子從堿性與酸性功能基上被移除[35]，酪蛋白酸鈉乳液本身帶負電，電位為-20.15 mV。隨著pH降低，體系中H+使得蛋白表面凈負電荷量減少，且越接近酪蛋白酸鈉的等電點(4.5～5.2)，蛋白包裹的乳滴表面凈電荷越少，zeta-電位越接近于0，乳滴間的靜電斥力也相應減小，易發生聚集。當pH進一步下降到酪蛋白酸鈉等電點以下后，乳滴表面開始帶正凈電荷。堿性環境中，隨著pH的升高，zeta-電位負值增大，OH-作用加速了蛋白質氨基酸側鏈解離，-COO-增多，從而能夠產生促進乳狀液穩定的靜電斥力[35-36]。

圖10 pH對乳化液zeta-電位的影響Fig.10 Effect of pH on zeta-potential of emulsion

2.3.4 pH對乳液油滴平均粒徑及分布的影響

按理論預期來說，pH 5時接近蛋白質等電點，所制得乳液的油滴粒徑應該最大。但圖11可見，pH 3時乳化液的平均粒徑高達55.76 μm，遠超其他幾組，說明在pH 3體系中乳滴間發生的聚合現象最為嚴重。其原因可能是乳液調整pH到3的過程中，經過了蛋白質等電點，且調節pH耗時相對較長，為蛋白質在等電點發生變化影響乳液特性提供了反應時間。當pH處于等電點附近時，蛋白質的溶解度最小，有可能發生變性沉降[31]，從而使蛋白膜的強度和黏彈性受到影響，此時乳液zeta-電位值接近于0，乳滴之間幾乎不存在靜電斥力，受外力作用乳滴間容易發生碰撞而聚結成大油滴，且聚結過程不可逆，不會隨著體系pH值繼續降低遠離等電點而恢復。因此，pH 3組的乳滴平均粒徑最大，其粒徑分布也說明了乳化液失穩現象嚴重，將近24%聚合成粒徑80 μm以上的油滴。pH 5乳化液平均粒徑為45.28 μm，pH 7、pH 9兩組乳化液平均粒徑都在19 μm左右，pH 11乳化液的平均粒徑最小，只有13.19 μm。整體來看，隨著pH值的增大，乳化液平均粒徑呈減小的趨勢，且粒徑分布范圍也逐漸變窄，油相分散越來越均勻，這與崔珊珊[32]、李超[16]、ZHANG等[37]研究結論一致，說明在非長期放置情況下堿性環境有利于形成乳滴粒徑更小、更均一的乳化液。

圖11 pH對乳化液油滴平均粒徑(a)及分布(b)的影響Fig.11 Effect of pH on average particle size (a) and distribution (b) of oil droplets in emulsion

2.4 NaCl濃度對乳化液乳化效果的影響

2.4.1 NaCl濃度對界面蛋白吸附量的影響

由圖12可見，對照組AP%僅為34.56%，而僅將NaCl濃度增加至0.06 mol/L，AP%增加至82.86%，吸附量提高近50%。繼續增加NaCl濃度，蛋白吸附量變化不大(P>0.05)，但是所有添加NaCl的乳化液其AP%值均顯著高于對照組(P<0.05)，說明蛋白質利用率大大提高。這可能是因為鹽的加入使蛋白質的溶解性提高，體系中發揮作用的蛋白質增多。另外，NaCl的加入使乳液界面吸附蛋白量顯著提高，這也驗證了2.4.3中對于zeta-電位變化原因的推測。

圖12 NaCl濃度對乳化液蛋白吸附量的影響Fig.12 Effect of NaCl concentration on protein adsorption in emulsion

2.4.2 NaCl濃度對乳液黏度的影響

由圖13可知，隨著離子濃度的不斷增加，黏度呈增長趨勢，NaCl濃度為0.84 mol/L時乳液黏度最高，從對照組的83.3 mPa增加到125.5 mPa。隨著剪切速率的增加，各組呈剪切變稀現象，說明乳液發生了絮凝。當剪切速率增大，絮凝體會發生形變，沿剪切方向排列；當剪切力超過液滴間的聚合力時，聚集體被破壞,發生解聚，體系剪切黏度下降[24]。趙正濤等[38]認為，NaCl的加入一定程度上爭奪了蛋白質的水分，使蛋白質濃度間接升高，因此NaCl能顯著增加體系的黏度值，與本研究結果一致。另外，鹽離子濃度會對蛋白質的溶解性及表面疏水性產生作用，進而影響黏度。添加了Na+的乳化液初始表觀黏度雖然比對照組的大得多，但是鹽離子會使蛋白質膠體的水化層變薄[32]，在剪切過程中，蛋白質更容易出現凝聚現象，因此鹽離子濃度越高的乳化液，出現剪切變稀的程度越嚴重，所以最終各組的黏度差距縮小。

圖13 NaCl濃度對乳化液黏度的影響Fig.13 Effect of NaCl concentration on viscosity of emulsion

2.4.3 NaCl濃度對乳液zeta-電位的影響

由圖14可知，除對照組，隨著NaCl濃度的增加，zeta-電位絕對值逐漸減小，這與葉進富[34]、曹燦[39]等研究結果一致。NaCl濃度為0.06和0.12 mol/L時，乳化液所帶凈電荷數量高于對照組，原因可能是因為NaCl的加入使界面蛋白膜變得更加致密，蛋白吸附量升高，R基帶負電的蛋白增加，而此時低Na+濃度對zeta-電位的影響較弱，因此總體表現為zeta-電位負值增長。但隨著NaCl濃度進一步增加，界面蛋白吸附量不再顯著變化，帶正電的 Na+成為影響zeta-電位的主要因素。由雙電層理論可知，帶電微粒表面緊密吸附的反離子到達上限后，其他反離子雖然仍繼續被微粒吸引，但同時也會受到“緊密層”相同離子的排斥作用，因此只能在緊密層外部，即距離微粒較遠處形成擴散層[34]。由此可推測，本研究中NaCl濃度達到0.36 mol/L時，乳滴表面緊密吸附的Na+可能已接近臨界值，因此NaCl濃度繼續增加后，其對乳液zeta-電位的影響程度相對減小，表現為電位絕對值下降稍顯緩慢。

圖14 NaCl濃度對乳化液zeta-電位的影響Fig.14 Effect of NaCl concentration on potential of pre-emulsion

2.4.4 NaCl濃度對乳液油滴平均粒徑及分布的影響

如圖15-a所示，隨著NaCl濃度的增加，乳化液平均粒徑先減小后增加，在NaCl濃度0.12 mol/L時達到最小值，約為15.36 μm，NaCl濃度為0.06、0.36和0.6 mol/L時，平均粒徑相差不大，均在19 μm左右，均小于對照組。這說明在一定范圍內，加入NaCl可以降低乳液液滴的平均粒徑。結合圖15-b， NaCl濃度為0.06～0.6 mol/L時，小粒徑的乳滴占比較對照組明顯提高，因此乳液整體的平均粒徑下降。但NaCl濃度為0.84 mol/L時，乳滴平均粒徑上升，并且超過對照組。前文提到，NaCl濃度為0.06和0.12 mol/L時，乳化液所帶凈電荷數量高于對照組，少量的NaCl使蛋白吸附量升高，R基帶負電的蛋白增加，zeta-電位表現為負增長。隨著NaCl濃度進一步增加，界面蛋白吸附量不再顯著變化，帶正電的 Na+成為影響zeta-電位的主要因素。由雙電層理論推測，本研究中NaCl濃度達到0.36 mol/L時，該組乳液中粒徑在30 μm以上的乳滴占比明顯增大，說明小乳滴發生聚合變大，原因可能是此時較多NaCl競爭吸附水分，使蛋白質水化層遭到一定程度地破壞，導致部分乳滴聚合[38]。

圖15 NaCl濃度對乳化液平均粒徑(a)及分布(b)的影響Fig.15 Effects of NaCl concentration on mean particle size (a) and distribution (b) of emulsion

3 結論

研究發現，大豆油乳化效果與體系條件(蛋白添加量、脂水比、pH、NaCl)密切相關。蛋白添加量的增加使乳液黏度及界面蛋白吸附量均顯著提高；液滴平均粒徑由60 μm下降至7.28 μm，粒徑分布范圍變窄，得到更加均一、穩定的乳液。在脂水比1∶2～2∶1范圍內，隨著脂水比增加，乳液黏度增大；除了脂水比2∶3和1∶1變化不顯著外，乳液的界面蛋白吸附量呈上升趨勢；在脂水比<1∶1時,乳滴粒徑和分布差別不大，隨后粒徑先減小后又有所增加。乳液pH在3～11范圍內，乳液在pH為7、9時黏度較高；pH為3、5時乳滴聚集嚴重，平均粒徑及分布范圍較其他組高，在pH為7、9時粒徑較小且分布均勻。NaCl可以顯著提高乳液黏度和界面蛋白吸附量，NaCl濃度≤0.6 mol/L時，乳液粒徑均小于對照組，濃度為0.12 mol/L時達到最小值，在NaCl濃度為0.84 mol/L時，乳滴中出現較大粒徑乳滴，NaCl濃度≥0.36 mol/L時，乳液zeta-電位絕對值較對照組小。綜上，乳化的適宜條件為：酪蛋白添加量0.5%，脂水比3∶2， pH 7～9， NaCl濃度≤0.6 mol/L。