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《食品科學(xué)》:朱秀清教授、王穎教授:植物蛋白-纖維素穩(wěn)定乳液制備、性質(zhì)及應(yīng)用研究進(jìn)展

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乳液是通過乳化過程形成,由兩種無法相互混溶的液體構(gòu)成的混合物,由于重力分離、絮凝、聚結(jié)、奧斯特瓦爾德熟化以及相分離等物理化學(xué)作用的影響,傳統(tǒng)乳液從熱力學(xué)角度來看,普遍呈現(xiàn)出不穩(wěn)定狀態(tài)。為提升乳液穩(wěn)定性,通常會(huì)向乳液內(nèi)加入各種穩(wěn)定劑,如蛋白質(zhì)、多糖和多酚等(圖1)。相比于合成表面活性劑,天然來源的生物聚合物具有可再生、可持續(xù)、低毒性和高生物利用度等優(yōu)勢(shì)。

植物蛋白作為一種天然的兩親性大分子,具有界面活性和膠體穩(wěn)定特性,能夠形成并穩(wěn)定細(xì)小的液滴,借助靜電和空間位阻效應(yīng),一方面有效阻止液滴聚集和聚結(jié),另一方面可以吸附在油水界面上,使界面張力降低,形成致密界面膜結(jié)構(gòu),使乳液體系的穩(wěn)定性提升。

纖維素,作為多糖類生物聚合物里最為豐富的一種,既廣泛地存在于自然界,又能借助微生物合成途徑獲取,經(jīng)酸水解、機(jī)械研磨或微生物途徑改性,可以制備不同形狀和大小的纖維素,如納米纖維素和各種纖維素衍生物。

哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院的朱秀清、宣希寰、黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院的王穎*等結(jié)合國(guó)內(nèi)外最新研究,以植物蛋白和纖維素的相互作用為切入點(diǎn),對(duì)植物蛋白-纖維素穩(wěn)定乳液的原料和制備、復(fù)合乳液的結(jié)構(gòu)性質(zhì)及其影響因素,以及蛋白質(zhì)-纖維素穩(wěn)定乳液的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行綜述,以期為設(shè)計(jì)和開發(fā)高性能的蛋白-纖維素穩(wěn)定乳液提供參考。


1 植物蛋白-纖維素穩(wěn)定乳液的制備

1.1

原料

1.1.1 植物蛋白

植物蛋白通常來源于谷物、豆類、堅(jiān)果和油籽等,谷物是植物蛋白豐富且相對(duì)便宜的來源?;ㄉ蛛x蛋白(PPI)是制備蛋白-纖維素乳液的常用原料,主要包含花生球蛋白和伴球蛋白。但單獨(dú)使用PPI形成的乳液,因其較大的液滴尺寸,很難在實(shí)際生產(chǎn)中滿足穩(wěn)定性需求。大豆分離蛋白(SPI)是大豆蛋白產(chǎn)品中含量最豐富的蛋白質(zhì),據(jù)其沉降系數(shù)分為2S、7S、11S和15S,SPI由親水和疏水基團(tuán)組成,在水油界面分散時(shí)可以降低界面張力,然而天然SPI在加工期間會(huì)發(fā)生部分變性,導(dǎo)致溶解性和乳化性較差。相比于SPI,豌豆分離蛋白(PPIs)較低的半胱氨酸含量和表面電荷數(shù)量以及較高疏水表面結(jié)構(gòu)使其在中性水溶液中表現(xiàn)出非常低的穩(wěn)定性,溶解度差,凝膠性能更弱。鷹嘴豆是世界第三大豆科作物,從中提取的鷹嘴豆分離蛋白(CPI)具有顯著的持水性、持油性和凝膠特性,由CPI穩(wěn)定的乳液通常表現(xiàn)出較差的彈性和松散的結(jié)構(gòu)。另外,玉米種子中玉米醇溶蛋白(Zein)是主要的儲(chǔ)存蛋白,有一定的兩親性,同時(shí)具備生物降解性、良好成膜性以及黏附性等特性。然而,由于其表面親水性和疏水性不平衡,單獨(dú)玉米醇溶蛋白形成的乳液結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,穩(wěn)定性較差。綜上所述,表1列舉了常用于乳液穩(wěn)定劑的植物蛋白來源、優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用。


1.1.2 纖維素

纖維素是一種豐富的、可生物降解且可再生的生物聚合物,可從植物、植物性生物質(zhì)以及細(xì)菌等來源中提取。不同類型纖維素或其衍生物具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能,導(dǎo)致其對(duì)乳液的作用機(jī)制和效果也有所差異。納米纖維素包含纖維素納米纖維(CNF)、纖維素納米晶(CNC)和細(xì)菌纖維素(BC)等多種類型,它是將纖維素經(jīng)過機(jī)械、生物、化學(xué)或多種方法協(xié)同處理后得到的纖維狀物質(zhì),其直徑小于100 nm,長(zhǎng)度處于幾十納米至微米之間。CNF是一種長(zhǎng)半柔性纖維,通常通過機(jī)械方法生產(chǎn)。CNF因其高長(zhǎng)徑比和優(yōu)異的網(wǎng)絡(luò)形成能力,可顯著增強(qiáng)乳液的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和流變特性。CNC是一種通過酸水解或氧化分離的短棒狀纖維素晶體。由于表面高負(fù)電荷,更有利于形成穩(wěn)定的電荷屏蔽效應(yīng),在界面穩(wěn)定方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。BC是一種比CNF更長(zhǎng)的帶狀納米原纖維,可以由不同的細(xì)菌通過生物技術(shù)合成;由于納米原纖維網(wǎng)絡(luò)的空間位阻,配合物通過自組裝靜電吸引表現(xiàn)出纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),減少由于網(wǎng)絡(luò)和橋接造成的液滴聚結(jié)。

而纖維素衍生物,指的是纖維素里的羥基與化學(xué)試劑進(jìn)行酯化或醚化反應(yīng)所生成的產(chǎn)物。通常,纖維素可以用主鏈游離羥基處的官能團(tuán)進(jìn)行修飾。分別用甲基、羧甲基和羥丙基甲基取代表面上的羥基可合成甲基纖維素(MC)、羧甲基纖維素(cCMC)和羥丙基甲基纖維素(HPMC)。如CMC帶負(fù)電荷的性質(zhì)和增稠作用有利于與蛋白質(zhì)靜電絡(luò)合形成厚密層;HPMC和MC因存在相對(duì)疏水的羥丙基和甲基而具有降低界面張力和穩(wěn)定乳液的能力。此外,微晶纖維素(MCC)是一種直徑為幾微米或幾十微米的部分酸水解結(jié)晶纖維素,是食品中最常用的纖維素之一;再生纖維素(RC)可通過特定途徑獲取,即把纖維素溶解于如磷酸、離子溶液等特定溶劑當(dāng)中,然后在反溶劑(如乙醇和水)的作用下沉淀再生。

1.2

相互作用

植物蛋白和纖維素通過相互作用形成復(fù)合物。該復(fù)合物通過蛋白質(zhì)的疏水區(qū)域錨定到油水界面,纖維素則提供靜電相互作用和空間位點(diǎn)阻斷效應(yīng),以此增強(qiáng)乳液的空間穩(wěn)定性。纖維素和植物蛋白的相互作用主要有兩種:共價(jià)結(jié)合作用和非共價(jià)結(jié)合作用。

1.2.1 共價(jià)結(jié)合

共價(jià)結(jié)合作用指的是分子間通過共享電子對(duì)形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵。這種結(jié)合方式包括美拉德反應(yīng)、酶促交聯(lián)、化學(xué)修飾以及自由基交聯(lián)等不同形式?;诿览路磻?yīng)的技術(shù)是較為常用的一種共價(jià)合成蛋白-纖維素復(fù)合物的方法,指的是糖分子和蛋白質(zhì)分子在一定條件下,通過羰氨縮合作用,可以形成穩(wěn)定的糖基化產(chǎn)物。如CMC和酪蛋白通過電合形成共價(jià)鍵穩(wěn)定的CMC-酪蛋白復(fù)合物;CMC與SPI共混之后,經(jīng)美拉德反應(yīng)形成CMC/SPI共軛物。相比于美拉德反應(yīng),酶促交聯(lián)反應(yīng)具有高生物相容性、低毒性和高催化效率,因而成為蛋白質(zhì)糖基化改性的研究熱點(diǎn)。如Cai Xianqun等借助轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶催化交聯(lián)CMC與膠原蛋白實(shí)現(xiàn)了具備優(yōu)異生物相容性和生物降解性的復(fù)合膜的制備。然而目前尚無研究報(bào)道纖維素和植物蛋白通過酶促交聯(lián)等方式形成復(fù)合物用于改善乳液的性質(zhì)。

1.2.2 非共價(jià)結(jié)合

非共價(jià)結(jié)合作用主要包括氫鍵、靜電相互作用、疏水相互作用和空間排斥效應(yīng)等,這些作用力在適當(dāng)條件下會(huì)促進(jìn)形成凝聚物或可溶性復(fù)合物。蛋白質(zhì)-纖維素聚集體可以以單相或兩相系統(tǒng)的形式存在,當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)和纖維素彼此靜電吸引時(shí)相互締合形成大分子復(fù)合凝聚物質(zhì)或沉淀(締合相分離),當(dāng)兩者彼此靜電排斥時(shí),則分別形成均勻分布的纖維素富集相和蛋白富集相(離散相分離)。

基于非共價(jià)作用力穩(wěn)定蛋白質(zhì)-纖維素復(fù)合乳液的方法主要包括“逐層法”和“混合法”?!爸饘臃ā笔侵赶戎苽涞鞍兹橐海偬砑永w維素,形成雙層膜包覆在液滴表面,從而保持其穩(wěn)定性。如Shahbazi等首先制備大豆蛋白穩(wěn)定的Pickering乳液,然后將改性的MCC摻加至乳液體系中,從而形成具有黏彈性和觸變性的基于大豆的乳液凝膠。同樣,將玉米醇溶蛋白膠體顆粒和棒狀親水性CNC逐步添加至乳液中,兩者因靜電吸引互相絡(luò)合,通過形成顆粒-顆粒復(fù)合物界面,從而增強(qiáng)Pickering乳液的穩(wěn)定性。但“逐層法”也存在一定的缺陷,在碳水化合物添加量處于較低水平的情況下,液滴的碰撞速率會(huì)高于碳水化合物與液滴表面蛋白質(zhì)膜的形成速率,這種速率差致使液滴出現(xiàn)絮凝現(xiàn)象。與“逐層法”相比,“混合法”因操作簡(jiǎn)便、成本低、乳液穩(wěn)定性高、適用性廣泛且處理時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛關(guān)注。“混合法”是通過將預(yù)先制備的蛋白質(zhì)-纖維素復(fù)合物添加至液滴中并進(jìn)行均質(zhì)化,從而實(shí)現(xiàn)乳液的穩(wěn)定。

目前基于非共價(jià)作用制備植物蛋白-纖維素復(fù)合物的方法主要包括pH值驅(qū)動(dòng)的共組裝技術(shù)和抗溶劑沉淀組裝法。pH值驅(qū)動(dòng)的共組裝技術(shù)指的是通過將pH值調(diào)節(jié)為酸或堿性改變蛋白質(zhì)表面電荷,促進(jìn)蛋白質(zhì)和多糖的靜電絡(luò)合,形成蛋白多糖復(fù)合物。Lian Ziteng等利用pH值驅(qū)動(dòng)的共組裝技術(shù)成功制備SPI-CMC納米復(fù)合物。具體來說,將SPI水溶液和不同濃度的CMC混合后,調(diào)節(jié)pH值,待pH值為7時(shí)分離上清液,最后凍干獲得“鏈珠狀”SPI-CMC納米復(fù)合物。除此之外,扁豆分離蛋白和CMC、SPI和CMC、RPs和CMC等均由pH值驅(qū)動(dòng)法相互作用形成植物蛋白-纖維素復(fù)合物??谷軇┏恋斫M裝法指的是將蛋白質(zhì)溶解在乙醇水溶液中,然后將其注入含有纖維素的水溶液中,經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)揮發(fā)去除多余的乙醇和水分后得到蛋白纖維素復(fù)合顆粒。如Shen Rui等將細(xì)菌纖維素納米纖維(BCNs)水溶液以2.5∶1的體積比加入SPI溶液中,通過高速剪切混合器攪拌4 min(6 000 r/min),經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)獲得2% BCNs/SPI膠體顆粒。除了固體復(fù)合物,也有一些研究選擇直接制備可溶性蛋白-纖維素復(fù)合物溶液,以此為水相與油相混合制備復(fù)合乳液。例如,Sun Fuwei等將SPI水溶液和CMC水溶液按不同比例混合,通過調(diào)節(jié)pH值實(shí)現(xiàn)SPI/CMC的靜電絡(luò)合,然后將生成的SPI/CMC溶液與油混合成功制備高內(nèi)相Pickering乳液(HIPPEs)。Lin Jieqiong等按照質(zhì)量比30∶1混合CPI水溶液和CNF水溶液,水合過夜后得到CPI-CNF復(fù)合物水溶液,復(fù)合水溶液稀釋后與葵花籽油以9∶1的體積比混合,成功制備穩(wěn)定的CPI-CNF乳液凝膠。


1.3

植物蛋白-纖維素Pickering乳液與植物蛋白-纖維素乳液的穩(wěn)定機(jī)制區(qū)別

基于植物蛋白-纖維素形成的傳統(tǒng)乳液通常通過植物蛋白作為兩親性分子在油水界面定向排列形成界面膜并降低界面張力,同時(shí)纖維素通過增加連續(xù)相黏度穩(wěn)定乳液。然而界面膜在極端條件下易受影響,可能被破壞,導(dǎo)致乳液發(fā)生相分離。而基于植物蛋白-纖維素形成的Pickering乳液依靠固體顆粒在油水界面的吸附作用實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定,植物蛋白和纖維素固體顆粒存在相互作用,能夠自發(fā)地吸附在油水界面,形成更緊密堆積的顆粒層。與傳統(tǒng)乳液相比,Pickering乳液的顆粒界面膜具有更高的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性,能夠有效抵抗外界環(huán)境變化的影響,并且展現(xiàn)出獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征。Gao Yin等研究發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)乳液主要依靠表面活性劑降低界面張力實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定,而Pickering乳液通過固體顆粒完全吸附于液-液界面,形成剛性保護(hù)殼;低油相Pickering乳液(5%~20%)呈現(xiàn)出油滴嵌入交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),而高油相Pickering乳液(40%~75%)則形成了由絮凝油滴構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。Liu Zhe等研究表明,BCNs和SPI通過靜電相互作用、空間位阻等作用,在界面形成高能壘,顯著提高Pickering乳液的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性。Zhang Fengrui等研究進(jìn)一步證實(shí),這種穩(wěn)定機(jī)制不僅抑制了液滴的聚并和破乳,還賦予了乳液更優(yōu)異的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和抗破乳能力。

2 植物蛋白-纖維素穩(wěn)定乳液的性質(zhì)及其影響因素

2.1

植物蛋白-纖維素穩(wěn)定乳液的性質(zhì)

由于纖維素具有較高的親水性,未經(jīng)疏水改性的纖維素其表面活性通常弱于蛋白質(zhì),主要通過影響連續(xù)水相的界面結(jié)構(gòu),以及增稠和膠凝作用穩(wěn)定蛋白質(zhì)乳液。纖維素能夠?yàn)槿橐簶?gòu)建具有高機(jī)械強(qiáng)度的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),同時(shí)增加油滴周圍界面層的厚度,實(shí)現(xiàn)乳液的長(zhǎng)期物理穩(wěn)定性的提升。例如,CNF和CPI形成的穩(wěn)定乳液中,CNF促使CPI的二級(jí)結(jié)構(gòu)從α-螺旋向β-折疊轉(zhuǎn)變,使CPI乳液結(jié)構(gòu)變得更加均勻致密。另一項(xiàng)研究同樣發(fā)現(xiàn)CNF的加入降低了PPI乳液中α-螺旋含量,增強(qiáng)了CNF和PPI之間的氫鍵、二硫鍵、靜電相互作用和疏水相互作用等。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)加入CNF之后,PPI乳液的結(jié)構(gòu)更加均勻和致密,形成了絲狀蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)。

另一方面,纖維素通過增加界面張力和接觸角,形成更細(xì)小均勻的乳液滴,增強(qiáng)乳液黏度,進(jìn)而提高植物蛋白的乳化性能。Martins等發(fā)現(xiàn)BC和SPI形成的穩(wěn)定乳液在添加0.1% BC的條件下乳化性能比純蛋白乳液對(duì)照組提高1.5 倍。CNF的高縱橫比形態(tài)促使纖維素分子內(nèi)及分子間發(fā)生糾纏,再結(jié)合水合作用和靜電相互作用,有助于在低CNF濃度下與蛋白質(zhì)形成乳液及乳液凝膠,纖維素在蛋白質(zhì)乳液中形成的靜電復(fù)合層也有助于提升乳液的穩(wěn)定性。

此外,纖維素和植物蛋白的相互作用也有助于提升乳液的流變特性、熱穩(wěn)定性、凝膠特性、消化特性等。林潔瓊利用柑橘皮來源的CNF成功構(gòu)建了豆類蛋白-CNF穩(wěn)定乳液。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),與單獨(dú)的豆類蛋白相比,CNF可通過靜電相互作用和氫鍵改善豆類蛋白質(zhì)的界面特性,通過促進(jìn)3 種豆類蛋白(PPIs、CPI和SPI)乳液凝膠結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變,從粗糙多孔到均勻致密,顯著改善了乳液凝膠的流變特性、凝膠特性、熱穩(wěn)定性和消化特性。另外,Zhong Mingming等發(fā)現(xiàn),添加HPMC可以提高大豆親脂蛋白(LP)乳液在酸性條件下的穩(wěn)定性。LP-HPMC復(fù)合物的結(jié)合受到氫鍵、疏水相互作用和二硫鍵的影響,并且在pH 3時(shí)靜電相互作用起顯著作用,通過調(diào)整油水界面上的分子排列,可以提高乳液的酸穩(wěn)定性。依據(jù)上述原理,將植物蛋白-纖維素形成高酸性穩(wěn)定性乳液的機(jī)制圖總結(jié)為圖2。


2.2

植物蛋白-纖維素穩(wěn)定乳液性質(zhì)的影響因素

相比于單獨(dú)的植物蛋白乳液,植物蛋白-纖維素穩(wěn)定乳液表現(xiàn)出更均勻致密的乳液結(jié)構(gòu)和更加穩(wěn)定的乳液特性。即便如此,植物蛋白與纖維素的結(jié)合主要依賴于靜電相互作用、疏水相互作用以及氫鍵這些非共價(jià)相互作用,但是這些作用力缺乏特異性,且穩(wěn)定性欠佳,極易受pH值、離子強(qiáng)度、溫度等環(huán)境因素的干擾。同時(shí),不同配比的蛋白/纖維素乳液也表現(xiàn)出不盡相同的微觀結(jié)構(gòu)和乳液性質(zhì)。深入了解這些因素對(duì)植物-蛋白纖維素乳液結(jié)構(gòu)和特性的調(diào)節(jié)機(jī)制有助于進(jìn)一步優(yōu)化乳液制備流程,開發(fā)出具有更好性能和更廣泛應(yīng)用的乳液產(chǎn)品。

2.2.1 PH值

pH值變化會(huì)影響蛋白質(zhì)的電荷狀態(tài),使蛋白質(zhì)分子基團(tuán)暴露或折疊并發(fā)生膨脹或收縮,這些變化會(huì)影響蛋白質(zhì)與纖維素之間的相互作用。已有研究表明,不同pH值條件下,蛋白質(zhì)與纖維素之間的相互作用的變化導(dǎo)致乳液表現(xiàn)出不一樣的結(jié)構(gòu)特性。Zhang Fengrui等用BCNs與SPI混合制備BCNs/SPI混合顆粒后形成乳液,發(fā)現(xiàn)pH值通過誘導(dǎo)SPI分子結(jié)構(gòu)的變化影響了BCNs/SPI的自組裝行為。在pH值為5時(shí)(接近SPI的等電點(diǎn)),SPI的表面電荷減少,減弱分子間排斥力,疏水基團(tuán)暴露在外,使得BCNs形成不規(guī)則互連的3D纖維結(jié)構(gòu),并覆蓋在SPI表面。然而在pH值為1、3、7、9時(shí)(遠(yuǎn)離SPI等電點(diǎn)),SPI分子靜電排斥力增強(qiáng),其帶電極性基團(tuán)的側(cè)鏈和亞基逐漸展開,親水基團(tuán)暴露在外,覆蓋到BCNs的表面形成BCNs/SPI層狀結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),在pH值為1~5時(shí)BCNs/SPI的形成主要由靜電相互作用驅(qū)動(dòng),而在pH值為5~9時(shí)BCNs/SPI的形成是由弱分子相互作用驅(qū)動(dòng),包括氫鍵和空間位阻效應(yīng)。Zhang Xingzhong等在研究SPI和TOBC形成的穩(wěn)定Pickering乳液時(shí)發(fā)現(xiàn),當(dāng)pH值為7.0時(shí),乳液表現(xiàn)出較低的界面張力和較高的擴(kuò)散速率,此時(shí)液滴尺寸較小,乳狀液的形狀可調(diào)性較好,同時(shí)帶負(fù)電荷的SPI使得TOBC分子纏結(jié),形成具有良好變形性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),在pH值為4.0時(shí),由豆渣蛋白和CMC穩(wěn)定的乳液隨著CMC濃度的增加絮凝作用減小,帶負(fù)電荷的CMC在界面處與蛋白質(zhì)相互作用,形成延伸網(wǎng)絡(luò),從而阻礙液滴運(yùn)動(dòng),增強(qiáng)排斥力,使乳液在酸性環(huán)境下具有強(qiáng)靜電斥力和絮凝結(jié)構(gòu)。

由pH值誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)構(gòu)象變化也會(huì)導(dǎo)致蛋白-纖維素穩(wěn)定乳液的性質(zhì)發(fā)生變化,據(jù)報(bào)道,Gliadin和疏水EC復(fù)合顆粒穩(wěn)定的Pickering油包水乳液穩(wěn)定性可受到pH值的調(diào)控,溶液pH值為3.0和4.0時(shí),乳液粒徑為200 nm,帶電超過20 mV,顆粒間產(chǎn)生較強(qiáng)的靜電斥力,使其穩(wěn)定地分散在水溶液中;當(dāng)pH值大于5時(shí),乳液粒徑增大和帶電減少均導(dǎo)致顆粒聚集,導(dǎo)致乳液穩(wěn)定性大幅下降。Feng Xumei等將CMC和SPI結(jié)合形成乳液,發(fā)現(xiàn)在pH 4.0時(shí)靜電相互作用和氫鍵起重要作用,CMC在SPI表面連續(xù)吸附,而在pH 5.0時(shí),乳液結(jié)合高度依賴于CMC的高黏度以及空間位阻,并且分別在0.4%和0.5% CMC時(shí)的乳化活性和乳化穩(wěn)定性最高。Li Xueying等發(fā)現(xiàn)在pH值為3.0和7.0時(shí),蛋白通過靜電作用被吸附在CNCs表面,纖維素與蛋白結(jié)合有助于改善乳液的乳化性能。Wan Ying等通過簡(jiǎn)單的pH值循環(huán)方法將疏水RPs與CMC結(jié)合,可以獲得具有優(yōu)異潤(rùn)濕性穩(wěn)定乳液,CMC將RPs/CMC復(fù)合物的潤(rùn)濕性快速?gòu)?.7調(diào)至1.2。綜上所述,將植物蛋白-纖維素在pH 4.0和pH 5.0時(shí)結(jié)合的形成機(jī)制歸納為圖3。


2.2.2 蛋白質(zhì)和纖維素的比例

纖維素和植物蛋白的比例是成功制備纖維素-蛋白乳液的關(guān)鍵因素之一。Zhao Yinyu等研究表明,適量的RC加入有助于提高蛋白乳液的黏度,并形成可長(zhǎng)期穩(wěn)定儲(chǔ)存的乳液狀態(tài),當(dāng)添加0.8%的RC時(shí),乳液呈現(xiàn)出穩(wěn)定的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。He Yang等將CNC和CNF分別添加到SPI-魔芋葡甘露聚糖復(fù)合體系中,發(fā)現(xiàn)添加適當(dāng)?shù)睦w維素(1.0%的CNC,0.75%的CNF)均延緩了乳液體系中的SPI變性,使更隱藏的官能團(tuán)暴露在外,改善分子相互作用,促進(jìn)魔芋葡甘露聚糖中穩(wěn)定蜂窩狀結(jié)構(gòu)骨架的形成。

適當(dāng)比例植物蛋白和纖維素形成的乳液體系也表現(xiàn)出更優(yōu)良的乳液特性。Sun Fuwei等考察由不同配比的SPI/CMC形成的高內(nèi)相乳液,發(fā)現(xiàn)在2∶1的比例條件時(shí),乳液具有更優(yōu)越的乳化特性。植物蛋白乳液的流變特性也會(huì)受到纖維素濃度的影響。隨著體系中MCC濃度比例的增加,大豆水解蛋白穩(wěn)定乳液的彈性指數(shù)和宏觀黏度指數(shù)顯著增大,當(dāng)MCC-SPIH濃度比例為4∶3時(shí),彈性指數(shù)和宏觀黏度指數(shù)最大。這可能是由于較高的液滴間阻力,濃度比例的增加促進(jìn)密集的凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成和液滴的空間重排,乳液穩(wěn)定性的提升源于水相黏度的提高以及液滴間相互作用特性的改變。另一項(xiàng)探究CNC對(duì)豌豆蛋白微凝膠(PPM)乳液特性影響的研究也表明隨著CNC添加量的增加(1%~3%),CNC逐漸吸附在PPM穩(wěn)定的乳液液滴表面,液滴之間的相互作用增強(qiáng),稠度指數(shù)顯著增加,乳液流動(dòng)性降低。

適當(dāng)比例纖維素和植物蛋白穩(wěn)定的乳液具備更優(yōu)的環(huán)境穩(wěn)定性和流動(dòng)性,這有利于降低其活性成分在胃腸道消化中的損耗。CNC-PPM穩(wěn)定的Pickering乳液比單獨(dú)用PPM穩(wěn)定的Pickering乳液在胃消化穩(wěn)定性方面表現(xiàn)更優(yōu)。高添加量CNC(3%)在乳液中形成的強(qiáng)凝膠狀結(jié)構(gòu)能夠結(jié)合或捕獲負(fù)責(zé)消化的胃蛋白酶,使PPM中可用底物位點(diǎn)得到保護(hù),增強(qiáng)乳液的胃穩(wěn)定性。Wang Wenjuan等將不同取代度和重均分子質(zhì)量的PPI和CMC制備了PPI/CMC復(fù)雜顆粒,以此穩(wěn)定HIPPEs。PPI/CMC復(fù)合顆粒穩(wěn)定的乳液,在觸變性、熱穩(wěn)定性以及凍融穩(wěn)定性方面均表現(xiàn)很好。更進(jìn)一步的研究表明,在負(fù)載姜黃素后,該乳液在體外消化過程中依舊能夠維持穩(wěn)定狀態(tài)。結(jié)果表明,用取代度為0.9和分子質(zhì)量250 kDa的CMC與PPI制備的復(fù)合顆粒穩(wěn)定的HIPPEs表現(xiàn)出最佳的胃和腸穩(wěn)定性。

2.2.3 鹽離子

溶液中的鹽離子濃度會(huì)影響到植物蛋白的結(jié)構(gòu)特性。例如,大豆蛋白在不同離子強(qiáng)度下會(huì)表現(xiàn)出解離-締合行為,在離子強(qiáng)度0.5 mol/L時(shí),大豆蛋白主要以11S的形態(tài)存在,當(dāng)離子強(qiáng)度降低到0.01 mol/L時(shí),其主要存在形式轉(zhuǎn)變?yōu)?S,而對(duì)于大豆蛋白β-伴大豆球蛋白,在離子強(qiáng)度0.5 mol/L時(shí),主要以7S形式存在,而當(dāng)離子強(qiáng)度降至0.1 mol/L時(shí),則主要以9S形式存在。在不同濃度的鹽離子環(huán)境下,植物蛋白本身結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,由此影響乳液整體的顆粒結(jié)構(gòu)和乳液特性。Taha等使用高強(qiáng)度超聲制備具有不同離子強(qiáng)度(NaCl)的蛋白穩(wěn)定乳液,發(fā)現(xiàn)SPI乳液在高鹽濃度(>50 mmol/L NaCl)條件下形成穩(wěn)定的凝膠狀結(jié)構(gòu),同時(shí)表現(xiàn)出更大的粒徑、更高的吸附蛋白含量和較低的乳化穩(wěn)定性。

適當(dāng)?shù)碾x子強(qiáng)度可以改變蛋白質(zhì)和纖維素之間的相互作用,促進(jìn)穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成。例如,加入5~15 mmol/L Ca2+能夠增強(qiáng)CNC和PPI的交聯(lián),形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),Ca2+一方面通過減弱靜電斥力并誘導(dǎo)“鈣離子橋”的形成,促進(jìn)蛋白分子間的相互作用,另一方面促使CNC有序積累并均勻分布,進(jìn)而推動(dòng)CNC與PPI分子間借助氫鍵和疏水相互作用實(shí)現(xiàn)連接和相互影響,最終,在Ca2+誘導(dǎo)下,形成了致密、有序且均勻的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。與此類似的是,另一項(xiàng)研究也巧妙地利用鈣離子橋優(yōu)化燕麥多肽和羧化微晶纖維素的相互作用,提升了Pickering乳液的穩(wěn)定性、流動(dòng)特性和體外消化特性。鈣離子橋通過氫鍵作用力分別連接燕麥多肽和纖維素形成復(fù)合物,其在乳液中分散形成穩(wěn)定的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),隨著液滴數(shù)量增多,粒徑相應(yīng)地變小,并且液滴的分布狀態(tài)變得比之前更為均勻。Zhong Mingming等發(fā)現(xiàn)在Na+和Ca2+存在條件下,LP和HPMC顆粒間的相互作用增強(qiáng),當(dāng)鹽離子濃度從50 mmol/L增加到200 mmol/L時(shí),鹽離子發(fā)生解離,這種解離對(duì)弱電解質(zhì)的解離起到抑制作用,使蛋白質(zhì)表面電荷下降,蛋白質(zhì)分子在液滴表面的吸附量減少,最終使液滴產(chǎn)生聚集。當(dāng)添加100 mmol/L的鹽離子時(shí),乳液的凍融穩(wěn)定性最好,并且Na+比Ca2+對(duì)提升乳液性能更有利。同時(shí)適當(dāng)添加鹽離子有效延緩了LP-HPMC穩(wěn)定乳液中游離脂肪酸(free fatty acid,F(xiàn)FA)的釋放,降低乳液的消化率,延長(zhǎng)飽腹感。結(jié)合上述機(jī)理,圖4為植物蛋白-纖維素穩(wěn)定乳液受離子調(diào)控消化過程示意圖。


2.2.4 溫度

通常來說,蛋白基乳液在熱力學(xué)上不穩(wěn)定,在一定溫度范圍內(nèi),溫度的變化顯著影響蛋白質(zhì)本身的結(jié)構(gòu),進(jìn)而破壞乳液的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)特性。例如,SPI的結(jié)構(gòu)會(huì)受到不同冷凍溫度的影響。在-5 ℃和-20 ℃冷凍后,SPI熒光強(qiáng)度紅移,結(jié)構(gòu)變得疏松,暴露的Phe、Tyr、Trp比例增加,進(jìn)而降低其乳化性能。植物蛋白的熱穩(wěn)定性會(huì)因類型的不同而有所差異。以花生球蛋白為例,其堿性亞基的耐熱性極差,當(dāng)在100 ℃的條件下處理10 min后,堿性亞基會(huì)徹底分解,而花生伴球蛋白的各個(gè)亞基容易形成二硫鍵,次級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性更強(qiáng),即使在高溫環(huán)境下也能保持整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

相比于單獨(dú)的蛋白基乳液,蛋白質(zhì)-纖維素穩(wěn)定的乳液表現(xiàn)出更加優(yōu)良的熱穩(wěn)定性。明膠(GLT)是多肽和蛋白質(zhì)的混合物。由GLT制備的乳液經(jīng)熱處理后(60 ℃升至90 ℃),GLT疏水性氨基酸暴露,GLT在油水界面處發(fā)生吸附重排,導(dǎo)致液滴粒徑由65.3 μm下降至53.1 μm。而GLT和0.5% CNF相互作用形成的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的乳液在同等溫度變化下保持相對(duì)穩(wěn)定。由于纖維素誘導(dǎo)的液滴之間的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)限制了液滴的運(yùn)動(dòng)和GLT解吸的重排,乳液液滴大小變化不大。盡管纖維素的引入能夠提高蛋白質(zhì)乳液的熱穩(wěn)定性,植物蛋白-纖維素乳液結(jié)構(gòu)在極端溫度下也會(huì)發(fā)生改變。例如,在不同pH值條件下,添加0.4% CMC的MBPI乳液在60~80 ℃的熱處理?xiàng)l件下,未出現(xiàn)明顯分層現(xiàn)象。然而,當(dāng)溫度升高至100 ℃時(shí),乳液會(huì)明顯發(fā)生微觀相分離現(xiàn)象,粒徑顯著增大,體系穩(wěn)定性下降。由此可見,植物蛋白-纖維素乳液在不同溫度下表現(xiàn)出不同的穩(wěn)定性特征。適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂朴兄诰S持乳液的穩(wěn)定性和功能性。

2.2.5 其他因素

蛋白質(zhì)-纖維素穩(wěn)定乳液的形成是一個(gè)復(fù)雜的過程。內(nèi)在因素如蛋白的結(jié)構(gòu)和親疏水性、纖維素的尺度和形貌,其他因素如蛋白/纖維素原料的添加順序、油/水相比例、復(fù)合顆粒的尺寸和濃度等也會(huì)影響乳液的性質(zhì)。

不同蛋白因其結(jié)構(gòu)和疏水性差異,在油水界面的吸附能力和方式不同,進(jìn)而影響乳液穩(wěn)定性。如SPI、PPI和CPI等豆科植物蛋白,分子結(jié)構(gòu)及親疏水性不同導(dǎo)致乳化性能有差異,其中SPI因較小的界面張力和較大的疏水性,在油水界面吸附效果好,乳液顆粒尺寸小,乳化性能相對(duì)較好;具有合適親疏水性的蛋白如pH值小于6.2時(shí)玉米醇溶蛋白納米顆粒(ZNPs)具有一定疏水性,有利于和親水性極強(qiáng)的CNC在油水界面發(fā)生靜電吸附,形成穩(wěn)定的Pickering乳液。纖維素的尺度對(duì)乳液性質(zhì)影響明顯,較小尺度的纖維素,如納米級(jí)的CNC和CNF,能與植物蛋白相互作用,減小乳液顆粒尺寸并使其分布更均勻,同時(shí)由于比表面積大、吸附能力強(qiáng),可在油水界面形成穩(wěn)定界面膜,增強(qiáng)乳液穩(wěn)定性,比如CNF能通過形成空間位阻層和三維凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提升穩(wěn)定性。纖維素的形貌與乳液整體的穩(wěn)定性也存在一定關(guān)聯(lián),球形顆粒可憑借良好的空間位阻效應(yīng)構(gòu)建致密界面膜,顯著增強(qiáng)乳液的穩(wěn)定性;棒狀顆粒由于自身排列、重疊,伴隨強(qiáng)烈碰撞與糾纏,會(huì)形成無序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使乳液穩(wěn)定;而片狀顆粒在界面排列時(shí)會(huì)由于顆粒間相互作用從而影響界面膜的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。另外通過調(diào)節(jié)纖維素的表面修飾,可以顯著改善其在界面的吸附行為,Wong等通過化學(xué)修飾賦予纖維素納米顆粒更好的兩親性,進(jìn)一步增強(qiáng)其作為Pickering乳液穩(wěn)定劑的性能。

合理的原料添加順序、油水比例以及復(fù)合顆粒的尺寸和濃度也會(huì)提高乳液的性能,Shang Xiaolan等以SPI和CNF為原料制備水包油乳液,使用0.5% SPI和0.5% CNF作為乳化劑可以達(dá)到更好的乳化效果,改變SPI和CNF的添加順序會(huì)改變?nèi)橐褐幸旱未笮 ⑽⒂^結(jié)構(gòu)、凝膠結(jié)構(gòu)形成能力和FFA的釋放速率。Ma Qin等將PPI和CNC通過靜電吸引和疏水相互作用形成具備良好乳化性能的復(fù)合物,使Pickering乳液流變特性和物理穩(wěn)定性均有所提高。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)油水比從3∶7變?yōu)?∶3時(shí),基于蛋白/纖維素復(fù)合物的Pickering乳液的平均液滴尺寸從5.0 μm增加到89.0 μm,液滴均勻性增加,凝膠強(qiáng)度也顯著提升。在ZNPs和CNCs共同穩(wěn)定的乳液中,ZNPs的尺寸會(huì)影響乳液的液滴大小和乳液內(nèi)部液滴的排列,乳液的結(jié)構(gòu)還受ZNPs的濃度調(diào)控,隨著顆粒尺寸增大,復(fù)合乳液穩(wěn)定性呈下降趨勢(shì);與此同時(shí),當(dāng)顆粒濃度增加,更多粒子吸附于界面,這促使液滴尺寸減小,液滴數(shù)量也隨之減少。

3 植物蛋白-纖維素穩(wěn)定乳液的應(yīng)用

3.1

3D打印

3D打印作為一種增材制造技術(shù)在食品工業(yè)中引起了廣泛關(guān)注,例如人造肉和固體或蛋糕、冰淇淋和巧克力等半固體食品,由于乳液系統(tǒng)具有可調(diào)節(jié)的假塑性、黏彈性和觸變性行為,是3D打印中理想且有前途的材料。然而,蛋白質(zhì)基乳液在3D打印過程中保持物理穩(wěn)定性仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

已有研究表明,引入纖維素可以改善在3D打印過程中蛋白質(zhì)的乳液對(duì)物理變形的穩(wěn)定性。Wan Ying等在研究中發(fā)現(xiàn),RPs-CMC復(fù)合物穩(wěn)定的HIPPEs可以用作3D打印的食品油墨。通過控制CMC的取代度(0.7~1.2),可以很容易地調(diào)整HIPPEs的流變性、注射性和印刷性行為。較高取代度的CMC促進(jìn)了自支撐剛性網(wǎng)絡(luò)的形成,從而提升了HIPPEs的3D打印性能。Shahbazi等通過沒食子酸和月桂酸精氨酸酯的雙重接枝引入改性MCC,成功制備基于MCC-SPI的Pickering乳液凝膠。該乳液凝膠可以作為一種多功能油墨,具有黏彈性、觸變性和突出的生物活性。由于機(jī)械強(qiáng)度的提高,基于該乳化凝膠系統(tǒng)的3D打印具有更高的層分辨率和幾何精度。同年,該研究團(tuán)隊(duì)又通過茶多酚和ε-聚賴氨酸的雙重接枝制備了另一種表面活性MCC偶聯(lián)物,協(xié)同穩(wěn)定基于SPI的Pickering乳液凝膠用于3D打印,接枝的MCC促進(jìn)了黏彈性和觸變性乳液凝膠的形成,具有減小的液滴尺寸和長(zhǎng)期的抗絮凝穩(wěn)定性,顯示出具有高分辨率和永久變形的明確3D打印結(jié)構(gòu)。

3.2

薄膜材料

為實(shí)現(xiàn)食品的有效保護(hù)與儲(chǔ)存,借助多糖、蛋白質(zhì)及其復(fù)合物等生物聚合物研制食用薄膜和涂層,開拓了全新的路徑。研究發(fā)現(xiàn),相較于單一蛋白質(zhì)膜,蛋白質(zhì)與多糖復(fù)合而成的膜在諸多性能上更勝一籌。例如在水蒸氣阻隔性、吸水性、表面疏水性以及機(jī)械強(qiáng)度方面優(yōu)勢(shì)顯著,還能維持出色的生物降解特性。Fu Menghan等選擇CNC修飾SPI、WGP和Zein脂蛋白膜,發(fā)現(xiàn)添加CNC后,Zein基膜的硬度和不透明度分別降低了16.61%和54.12%?;赟PI的膜展現(xiàn)出較低的硬度和更高的拉伸強(qiáng)度,而基于WGP的膜厚度和不透明度都有提升。Qin Qingyu等以辣椒葉蛋白和CNF為原料,成功制備新型蛋白質(zhì)基生物納米復(fù)合薄膜,薄膜的機(jī)械性能和疏水性得到增強(qiáng);還以辣椒葉蛋白和CNC為原料制備復(fù)合薄膜,發(fā)現(xiàn)抑菌圈直徑增加且都具有阻擋紫外線的特性。

由天然聚合物制備的可食用復(fù)合涂層以及可降解薄膜,一方面具備可安全食用的特性,另一方面能切實(shí)有效地延長(zhǎng)新鮮農(nóng)產(chǎn)品的保存期限。例如,Qi Weijie等制備了SPI-殼聚糖-CNF復(fù)合可食用薄膜。當(dāng)SPI添加量為1%時(shí),薄膜屬性顯著增強(qiáng),拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率提高,水蒸氣滲透率降低,接觸角升高。在此條件下,膜對(duì)2,2’-聯(lián)氮雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(ABTS)陽離子自由基和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基的清除能力有不同程度提高,并且薄膜無毒、可食用。此外,Chen Yi’an等采用木質(zhì)纖維素納米纖維與小麥面筋混合涂層和包裝,可以有效延長(zhǎng)水果的保鮮期,該混合涂層和包裝具有優(yōu)異的氧氣和水蒸氣阻隔性能,以及出色的防紫外線、防水、可重復(fù)使用和可回收性能。

3.3

脂肪替代物

長(zhǎng)期攝入過量的飽和脂肪會(huì)顯著提高患肥胖、心血管疾病和代謝綜合征等慢性疾病的風(fēng)險(xiǎn),隨著飲食健康意識(shí)的不斷提高,使用脂肪替代物制備低脂食品已成為趨勢(shì)。乳液作為液態(tài)植物油的新型結(jié)構(gòu)形式,可以將液態(tài)油的形式轉(zhuǎn)化為固體/半固體油的形式,展現(xiàn)出作為脂肪替代物的巨大潛力。

纖維素具有高保水、界面/網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定和增稠作用,以及作為膳食纖維的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,可以改善蛋白基乳液脂肪替代品的營(yíng)養(yǎng)、質(zhì)地和感官特性。例如,在CNFs和PPI制備的乳液體系中,PPI鑲嵌于CNF網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,從而包裹油滴,形成具有更高黏度的高內(nèi)相乳液。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),由CNF-PPI高內(nèi)相乳液替代豬肉脂肪制備的脂肪替代型熟制肉餅,具有良好的蒸煮得率、保水保油性和體外蛋白消化率。Gao Yin等利用BCNs/SPI復(fù)合顆粒制備的低油相Pickering乳液具有良好的抗融性和質(zhì)構(gòu)特性,可作為冰淇淋中脂肪替代品。同樣,Guo Yan等制備的SPI/BC復(fù)合物具有很高的乳化能力,改善了冰淇淋的質(zhì)地、流變及感官性能,是冰淇淋模型中潛在的脂肪替代品。

3.4

封裝遞送系統(tǒng)

許多天然生物活性成分,如姜黃素、類胡蘿卜素和多酚,在食物、藥物系統(tǒng)中以及胃腸道內(nèi)的穩(wěn)定性、溶解性和生物利用度較低,制約了其實(shí)際應(yīng)用,基于乳液的封裝和遞送系統(tǒng)可以用于保護(hù)生物活性成分免于降解,提高生物可及度。纖維素可以改變界面或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),提高蛋白質(zhì)乳液的穩(wěn)定性,從而促進(jìn)蛋白質(zhì)乳液基包封和遞送系統(tǒng)的利用。

Sun Fuwei等通過糖基化加入CMC,改善SPI凝膠的流變學(xué)特性和核黃素的傳遞能力,理化性質(zhì)的改變顯著提高了SPI-CMC偶聯(lián)凝膠的核黃素包封效率和核黃素遞送能力。Wei Yang等發(fā)現(xiàn)相比于單一蛋白穩(wěn)定的乳液,用玉米醇溶蛋白膠體顆粒和CNC共同穩(wěn)定的乳液負(fù)載

-胡蘿卜素效果更好,該乳液展現(xiàn)出較高的 β -胡蘿卜素保留率,在體外消化過程中,能有效抑制脂肪分解,同時(shí)維持較高的 β -胡蘿卜素生物可及度。Li Lijia等 使用LP/MC復(fù)合物制備了含有VB 12 的水/油/水(W/O/W)乳液。當(dāng)LP/MC比例為3∶1時(shí),W/O/W乳液形成了更厚的界面層和更堅(jiān)硬的凝膠網(wǎng)絡(luò),促使包封率得到提升,且在體外消化過程中使VB 12 持續(xù)釋放。另外,相比于單層乳液遞送姜黃素,用BC/SPI/殼聚糖穩(wěn)定的雙層乳液顯著將姜黃素的生物可及度提升至(77.4±3.25)% 。

3.5

其他應(yīng)用

除了在3D打印、薄膜材料、脂肪替代物和封裝遞送系統(tǒng)中的應(yīng)用,植物蛋白-纖維素穩(wěn)定乳液在其他方面也展現(xiàn)出巨大潛力。例如:在生物材料方面,F(xiàn)an Xin等利用CNF/Zein穩(wěn)定的Pickering乳液制備了分層結(jié)構(gòu)的全生物材料空氣過濾器,通過將CNF/Zein乳液與木漿(WP)超細(xì)纖維混合,成功開發(fā)出能凈化顆粒物和CO等化學(xué)氣體的CNF/Zein@WP材料;在油性食品應(yīng)用方面,基于蛋白質(zhì)-纖維素穩(wěn)定乳液的創(chuàng)新產(chǎn)品:SPI和CNF制成的油粉及BCNs和SPI制成的食用泡沫;另外,蛋白質(zhì)-纖維素穩(wěn)定乳液在益生菌遞送系統(tǒng)中也呈現(xiàn)出巨大的潛力。

結(jié) 論

植物蛋白屬于天然的兩親性生物聚合物,其表面活性良好,可高效發(fā)揮對(duì)乳液的穩(wěn)定作用,纖維素具有良好的生物相容性、機(jī)械性能、高長(zhǎng)徑比和羥基豐度等優(yōu)點(diǎn),是蛋白質(zhì)乳液理想的結(jié)構(gòu)改性劑和增強(qiáng)劑。得益于蛋白和纖維素間的相互作用,植物蛋白-纖維素復(fù)合乳液表現(xiàn)出穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和良好的乳液性能。然而,蛋白質(zhì)和纖維素之間的相互作用會(huì)受到pH值、纖維素濃度、離子強(qiáng)度、溫度等因素的影響。理解這些因素對(duì)植物-蛋白纖維素乳液結(jié)構(gòu)和特性的調(diào)節(jié)機(jī)制有助于進(jìn)一步優(yōu)化乳液制備流程,促進(jìn)其在3D打印、新型材料制備、脂肪替代物和封裝遞送等方面的應(yīng)用。然而,植物蛋白-纖維素復(fù)合乳液的研究仍面臨諸多挑戰(zhàn):1)需深入解析纖維素內(nèi)部結(jié)構(gòu)的可變性,精準(zhǔn)調(diào)控其與蛋白質(zhì)的界面相互作用;2)通過化學(xué)修飾優(yōu)化乳液界面性質(zhì),提升環(huán)境適應(yīng)性;3)系統(tǒng)研究復(fù)合乳液在不同誘導(dǎo)條件下的性能變化機(jī)制;4)重點(diǎn)關(guān)注復(fù)雜體系的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和安全性,特別是作為藥物及活性物質(zhì)載體的潛在風(fēng)險(xiǎn)。未來研究將重點(diǎn)關(guān)注深化蛋白質(zhì)-纖維素界面調(diào)控機(jī)理,開發(fā)更穩(wěn)定的界面修飾策略,并拓展復(fù)合乳液在生物醫(yī)藥和功能材料領(lǐng)域的應(yīng)用可能性。

本文《植物蛋白-纖維素穩(wěn)定乳液制備、性質(zhì)及應(yīng)用研究進(jìn)展》來源于《食品科學(xué)》2025年46卷第17期412-423頁,作者:朱秀清,宣希寰,郭汝杞,劉思淼,朱穎,王穎*,趙自力。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250316-120。點(diǎn)擊下方閱讀原文即可查看文章相關(guān)信息。

實(shí)習(xí)編輯:王小云;責(zé)任編輯:張睿梅。點(diǎn)擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網(wǎng)

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南書房
2026-01-06 09:30:03
我媽90歲還能生活自理,她的長(zhǎng)壽秘訣就一句:“別老想著走動(dòng)”

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蟬吟槐蕊
2025-12-28 14:32:30
我退休取公積金時(shí),財(cái)務(wù)偷偷告訴我:千萬別銷戶

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科學(xué)發(fā)掘
2025-12-30 11:30:13
峨眉山全山寺院永久免費(fèi)開放

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界面新聞
2026-01-02 10:57:39
韓國(guó)人為何集體破防?他們終于發(fā)現(xiàn):原來韓國(guó)的“根”在中國(guó)!

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流云隨風(fēng)去遠(yuǎn)方
2026-01-05 03:15:48
技術(shù)看市:A股迎近年最佳開局,多個(gè)危險(xiǎn)信號(hào)消失,未來一周沒有賣出理由,堅(jiān)定持股!

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金融界
2026-01-06 20:33:55
馬杜羅還有救,聯(lián)合國(guó)召開大會(huì),6國(guó)出面救人,朝鮮下令發(fā)射導(dǎo)彈

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軍機(jī)Talk
2026-01-06 10:23:09
國(guó)羽5勝1負(fù)!石宇奇力壓格姆克,王昶梁偉鏗出局,混雙爆大冷

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三秋體育
2026-01-06 17:30:29
59年張國(guó)燾在香港窮困潦倒,毛主席:可考慮予以補(bǔ)助,但有一要求

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海佑講史
2026-01-04 09:30:15
一旦開戰(zhàn)中國(guó)必?cái)。课覈?guó)著名院士批主戰(zhàn)派,要懂得甲午戰(zhàn)爭(zhēng)的慘敗

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文史旺旺旺
2025-11-14 20:30:09
史上第一富!4.7萬億!馬斯克個(gè)人財(cái)富打破人類紀(jì)錄

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牛牛叨史
2025-12-22 22:53:16
99年,山東一男子預(yù)感鋼材要大漲,在2千一噸時(shí)砸下重金囤了500噸

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卡西莫多的故事
2025-12-31 10:08:32
輕度抑郁癥的人,多半有這 5 句“口頭禪”,盡早發(fā)現(xiàn)盡早避免

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心理老師劉聰
2024-04-28 10:28:51
1949年中英沖突發(fā)生后,丘吉爾欲派遣航母以武力報(bào)復(fù)中國(guó),毛澤東對(duì)此質(zhì)問:你報(bào)復(fù)什么?

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史海孤雁
2026-01-05 13:43:12
朝陽一起“約炮”事件!

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朝陽通
2026-01-06 16:35:45
媒體關(guān)注:鄭麗文聘任王金平為“最高顧問”

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2026-01-06 15:58:09
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向航說
2025-12-31 00:40:02
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二瘋說球
2026-01-06 08:54:43
河北一市醫(yī)院內(nèi)發(fā)生沖突!

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新牛城
2026-01-06 19:46:16
王石 "離婚風(fēng)波" 首現(xiàn)身?豪宅聚餐打牌,年輕女孩陪玩網(wǎng)友說對(duì)了

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好賢觀史記
2026-01-06 17:11:39
2026-01-06 22:15:00
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