本文比较了这两种典型的中性多糖对大豆分离蛋白 乳浊液稳定性的影响并探讨了其作用机理。

1 材料与方法

1.1材料、试剂与仪器

瓜尔豆胶印度进口；甲基纤维素（食品级，

55RT600)泰安瑞泰纤维素有限公司厨宝粟米油购

自本地超市硕森大豆分离蛋白哈尔滨黎明植物蛋白

厂；磷酸二氢钠，磷酸氢二钠，氢氧化钠，盐酸， 叠氮钠均为分析纯。

FJ-200高速分散均质器上海标本模型厂高压均

质机上海张堰轻工机械厂PHS-3C精密pH计上海

雷磁仪器厂；XS-18型实验室生物显微镜 南京江南光 电（集团）有限公司；Nikon995数码相机日本；

Mastersizer 2000 Malvern Instruments Ltd.英国。

1.2实验方法

1.2.1瓜尔豆胶溶液的制备

将一定量的瓜尔豆胶（含水量14.50%，wt)分散于 20mmol/L的磷酸盐缓冲液中，加热到80°C，搅拌保温 20min。充分溶解后用自来水冷却到室温，补水定量。

1.2.2甲基纤维素溶液的制备

将一定量的甲基纤维素(含水量6.60%，wt)加到85°C 的少量20mmol/L的磷酸盐缓冲液中，用均质器分散。然 后逐渐加入4C的相同浓度的缓冲液到预定的甲基纤维素 浓度。此时形成澄清透明的多糖溶液。

1.2.3大豆分离蛋白乳浊液的制备

将1.5%的大豆分离蛋白分散于瓜尔豆胶或甲基纤维 素的缓冲溶液中，用1.0mol/L的NaOH和HCl调节pH到 预定值。加入0.04%的叠氮钠抑制微生物繁殖，密封放 置过夜。向大豆分离蛋白分散液中加入油:水=1:9(V/V)的 粟米油。用高速分散均质器分散预均质。然后用高压 均质机一次均质（均质前用同pH条件的缓冲液清洗均质 机，均质压力为：一级3 0MPa，二级10MPa)。新鲜 制备的乳浊液经调节pH值后备用。

1.2.4乳析稳定性试验

取上述新鲜制备的乳浊液10ml于具塞刻度试管中。 25C静置，定期记录乳析层高度。

1.2.5显微拍照

移取1ml放置6d后的乳浊液到烧杯中，同等水相 环境条件稀释50倍。中性多糖对大豆分离蛋白乳浊液稳定性影响的机理探讨,在显微镜下以400倍率观察脂肪滴 絮凝体的变化，用Nikon995数码相机拍片。

1.2.6乳浊液液滴平均粒径的测定

用Mastersizer 2000(Malvem Instruments Ltd., UK)粒度测 定仪测定室温放置9d的乳浊液液滴的平均粒径d3.2(um)。

测定参数设定为：

分析模式常规分柝附件名称Hydro 2000 MU

(A);液滴粒子折射率1.530水折射率1.330相对

折射率 1.530/1.330=1.150测定粒径范围0.020〜

2000.0um;乳浊液粒子吸光度 0.1;

体一面平均粒径(average volume-surface diameter)

dE

K

其中m为直径为di ( um)的液滴的数量。

2结果与分析

2.1瓜尔豆胶和甲基纤维素对大豆分离蛋白乳浊液乳析

〇4— t—//i I I » I i i I I ^»

〇 ddoooddo'dooo MC 浓度(％，W/W)

图2 不同PH条件下甲基纤维索对大豆分离蛋白乳浊液乳析嫌定性的 彩响(室退静置I6d)

Fig.2Effects of methylcollutose concentrations on creaming

stability of emulsions stabilized by soy protein isolates at different pH (standing at room temperature for 16d)

不同pH条件下瓜尔豆胶对大豆分离蛋白乳析稳定 性的影响见图1。由图中看出，随着pH从6.5增加到 7.5,乳浊液的乳析层相对高度逐渐下降。这是由于随 着pH值的增加，大豆分离蛋白的溶解度增加，乳化性 能增加的缘故。从图中还可以看出，随着瓜尔豆胶的 浓度从0.005%增加到0.04%，大豆分离蛋白乳浊液的乳 析稳定性大大提高。特别是在pH6.5时，随着瓜尔豆胶 浓度的增加，体系的乳析层相对高度显著降低。当瓜 尔豆胶浓度增加到0.08%时，所有体系乳析层相对高度 又急剧增加。高于0.13%的体系都发生明显的相分离现 象。上层主要为浓缩液滴层，下层为富含瓜尔豆胶的 澄清溶液层。瓜尔豆胶浓度较高时，相分离现象与pH 值的变化没有明显的规律性，仅在pH6.5时下层清液的 高度比pH7.0和7.5的体系高出很多。这可能是在pH6.5 时液滴强烈絮凝导致与瓜尔豆胶的不相容性增加，相分 离加剧。

不同pH条件下甲基纤维素对大豆分离蛋白乳浊液 稳定性的影响见图2。中性多糖对大豆分离蛋白乳浊液稳定性影响的机理探讨,在pH6.5时，随着多糖浓度的增 加，体系的乳析层相对高度呈现U型变化。在MC浓 度<0.13%的范围内，随着MC浓度的增加，体系的乳 析层相对高度逐渐下降。当MC浓度增加到0.18%以上 时，体系的乳析层相对高度急剧增加。此时体系宏观 上分为三层：上部为乳白色的乳析层，中部为较清的浆 液层，而下部为沉淀层。pH7.0的体系乳析层相对高度 随MC浓度的变化也表现出与pH6.5的体系相似的U型 曲线。但在MC浓度达到0.25%时才出现乳析层相对高 度急剧增加的现象，此时的体系宏观上也分成乳析层、 浆液层和沉淀层。当体系pH值增加到7.5时，随着MC 浓度的增加，体系的乳析层相对高度在0.005%〜0.01%时 比未加MC的体系稍有增加，然后随着MC浓度的增加 而逐渐下降。在实验的浓度范围内未出现宏观上分成三 层的现象。从图中还可以看出，在MC浓度为0.04%〜 0.13%的范围内，乳析层的相对高度不明显依赖于pH值 的变化。

2.2 瓜尔豆胶和甲基纤维素对大豆分离蛋白乳浊液絮凝 稳定性的影响

为了进一步研究瓜尔豆胶和甲基纤维素影响大豆分 离蛋白乳浊液稳定性变化的原因，观察了乳析层相对高 度不同的体系液滴的絮凝现象。

图3〜5是pH7.0的条件下，瓜尔豆胶浓度对乳浊液 液滴絮凝稳定性影响的显微照片。由图看出，当瓜尔 豆胶浓度为0%时（图3)，体系呈现轻度的絮凝。随着 瓜尔豆胶浓度增加到0.04%，体系未出现明显的絮凝现 象，液滴分布较均匀（图4)。而当瓜尔豆胶浓度为0.08% 时（图5)，液滴又形成明显的絮凝。pH6.5和7.5的体系 液滴絮凝现象与pH7.0的体系相似，但在0.08%的瓜尔

豆胶浓度时，pH6.5的体系絮凝现象较强烈。这是由于 液滴的蛋白质吸附层表面正电荷较多，絮凝液滴间相互 吸引作用较强的缘故。当瓜尔豆胶浓度为0.25%时，体 系的液滴发生强烈的絮凝(照片未刊出）。结合图1看出， 乳浊液乳析层相对高度于体系的絮凝强烈程度呈现明显 的相关性。随着乳浊液液滴的絮凝程度由较强到弱再强 的变化，体系的乳析层相对高度相应的由高到低再到高 的变化。这表明瓜尔豆胶引起液滴的絮凝是造成体系乳 析稳定性下降的主要原因。

甲基纤维素对pH6.5的大豆分离蛋白乳浊液液滴絮 凝稳定性的影响见图6、7。含0.005%的甲基纤维素的体 系絮凝程度较轻(照片未刊出）。随着浓度增加到0.04%， 体系的絮凝程度进一步降低，但出现大粒径的液滴（图

6)，当多糖浓度为0.2 5%时，体系的液滴絮凝程度加 剧，同时出现较多的大粒径液滴（图7hpH7.0的体系 絮凝现象与pH6.5的体系相似(照片未刊出），极少量的 MC不能显著降低体系液滴的絮凝现象，当MC浓度达 到0.04%时，能有效的抑制絮凝现象，同时体系也出现 大粒径的液滴，随着MC浓度达到0.25%，体系的絮凝 现象加剧，大粒径的液滴也增多。当pH值增加到7.5 时，甲基纤维素浓度为0.005%的体系出现轻度絮凝，而 浓度为0.04%的体系表现出良好的絮凝稳定性，液滴较 均匀的分散于水相中，也未见大粒径的液滴出现（照片 未刊出）。浓度为0.25%的体系的絮凝现象也不明显，但 己经出现大粒径的液滴。与pH6.5和7.5的体系相比， 大液滴的数量和粒径都显著下降。

瓜尔豆胶和甲基纤维素对体系液滴平均粒径的影响 见表1。由表看出，在研究的p H值范围内，随着 pH值的增加，液滴的平均粒径逐渐下降，体系的乳 析稳定性逐渐增加。随着瓜尔豆胶浓度由0.005%增

加到0.04%，液滴的平均粒径逐渐降低。由絮凝体的显 微结构可知，粒径的降低是由体系絮凝现象降低引起 的；随着MC浓度的增加，液滴的平均粒径一般都降 低。不同的是pH6.5时含0.005%MC的体系粒径显著高 于未加MC的体系，这可能是此浓度下MC吸附到液滴 表面引起桥连絮凝的缘故。

3瓜尔豆胶与甲基纤维素对大豆分离蛋白乳浊液稳定

性影响的机理探讨

一般认为非离子型多糖与蛋白质不发生相互作用， 中性多糖对大豆分离蛋白乳浊液稳定性影响的机理探讨,当这两种高分子共存于乳浊液体系中时，多糖分子不吸 附到蛋白质覆盖的界面上。相反，多糖分子被蛋白质 分子排斥，在液滴周围形成排斥多糖分子的排斥区。在 两个液滴相互接近时，排斥区相互重叠，液滴间多糖 分子的浓度比体相的多糖分子浓度低。由此产生一个渗透 压梯度，这种渗透压梯度增加了液滴间溶剂流出排斥区。 结果排斥区的体积下降，液滴更加接近，从而形成排斥 絮凝。这种絮凝体的相互吸引相互作用相当弱[4〜6]。

非吸附的大分子(稳定剂)也可以通过排斥稳定作用稳 定乳浊液[7]。当足量未被吸附的高分子对液滴接近造成 渗透压障碍时，排斥稳定作用就能发生。这种排斥稳 定作用通过具有一种自由的聚结高分子以足够高的浓度 占据液滴间的空间而达到（当造成排斥絮凝时，则需要 更高的高分子浓度）。如果大分子是一种水溶胶，这意 味着同时增加体系的粘度。

生物多糖分子为线性高分子，除了导致乳浊液体系 发生絮凝现象外，还引起乳浊液体系的相分离。当两 个胶体粒子表面间的距离小于自由卷曲的高分子的直径 时，高分子从这两个胶体粒子间的区域排斥出来。由 此造成的渗透压不平衡增加了胶体粒子间有效吸引的排 斥力。在足够高的高分子浓度下，这种排斥力使分散 液分成富含胶体的相和贫含胶体的相。乳浊液的液滴粒 径远比线性高分子的直径大，当体系中存在足够高浓度 的高分子时，乳浊液滴间的排斥现象就会发生[8]。 Koczo等[«认为球形液滴和杆状稳定剂分子间几何形状的 差异造成体系的热力学不稳定性及由此导致相分离。这 种相分离与排斥絮凝造成的相分离相似。

表1不同pH条件下瓜尔豆胶和甲基纤维素浓度对液滴平均粒径d3,2的影响

Table 1 Effects ofguar gum and MCconcentrations onemulsion droplet diameter d3,2at different pH

多糖浓度 (%, W/W)d3,2(um)

pH 6.pH 7.0pH 7.5

瓜尔豆胶甲基纤维素瓜尔豆胶甲基纤维素瓜尔豆胶甲基纤维素

02.6592.6592.1962.1962.0882.088

0.0052.7413.0802.0772.2872.0142.023

0.042.5491.9691.9651.9551.8951.820

实验表明，瓜尔豆胶浓度较低时（彡0.04%)，明显

改善了大豆分离蛋白乳浊液的稳定性。微观照片和平均 粒径的变化表明这种在多糖浓度下，瓜尔豆胶降低了液 滴的絮凝现象，提高了体系的乳析稳定性。这是由于 非吸附的多糖分子充斥于蛋白质包被的油滴之间形成 “次级保护层”的缘故，油滴间因多糖的存在而保持分 散状态。在这种情况下，多糖的浓度还不能高到足以引 起液滴的排斥絮凝。但当瓜尔豆胶浓度增加到0.08%以 上时，足够高的多糖分子导致液滴呈现强烈的排斥絮 凝，使乳浊液的乳析层相对高度急剧增加，更高浓度 的瓜尔豆胶分子因热力学不相容性最终导致乳浊液发生 各向同性和各向异性相分离。

甲基纤维素在较低浓度时能显著增加大豆分离蛋白 乳浊液的乳析稳定性，并且随着多糖浓度的增加，乳 析稳定性逐步增加。Dipak等[10H人为甲基纤维素能和蛋 白质结合形成复合物。在蛋白质乳浊液体系中，如果 存在较低浓度的甲基纤维素，则被吸附到液滴的蛋白质 吸附层上形成复合膜。这种复合膜稳定液滴不发生絮 凝。当甲基纤维素浓度较高时，甲基纤维素可以置换 出液滴表面的蛋白质。

由图1和表1说明，加入较低浓度的甲基纤维素导 致体系的乳析稳定性明显增加，液滴的平均粒径显著降 低。显微镜观察发现体系具有良好的的絮凝稳定性。这 可能是甲基纤维素吸附到液滴的蛋白质吸附层而形成一 个次级吸附层，从而保护液滴不发生絮凝。较高浓度 的甲基纤维素导致pH6.5的体系发生蛋白质沉积现象。 显微镜下观察发现体系的絮凝现象并不很明显，但却形 成了粒径远比蛋白质包被的液滴大的高亮度大液滴。这 种大液滴可能是甲基纤维素置换出蛋白质而形成的。因 为在pH6.5时，大豆分离蛋白的乳化活性较低，而甲基 纤维素是具有良好乳化活性的多糖。因此，两种乳化 剂共存与同一体系而发生竞争吸附的可能性是存在的。

随着pH值的增加，大豆分离蛋白的乳化活性和乳 浊液的稳定性增加，中性多糖对大豆分离蛋白乳浊液稳定性影响的机理探讨,需要更高浓度的甲基纤维素才能发 生置换作用，因此在pH7.0时发生置换作用的甲基纤维 素的浓度要比pH6.5时的体系高，而pH 7.5时大豆分离 蛋白的乳化活性和乳浊液的稳定性大大提高，在实验的 多糖浓度范围内不发生明显的置换现象。随着甲基纤维 素浓度的增加，乳析稳定性逐步增加，显微镜下观察 到的大液滴的数量和粒径也明显降低。

4结论

瓜尔豆胶和甲基纤维素对大豆分离蛋白乳浊液稳定 性的影响机理不同。前者可能的作用机理是，在低浓 度时K0.04%)，非吸附的多糖分子充斥于蛋白质包被的 液滴之间，液滴间因多糖的存在而保持分散状态。当 瓜尔豆胶浓度增加时(0.08%以上），多糖分子导致液滴发 生排斥絮凝，使乳浊液的乳析层相对高度急剧增加，更 高浓度的瓜尔豆胶分子因热力学不相容性最终导致乳浊 液发生各向同性和各向异性相分离。后者可能作用机理 是，当甲基纤维素浓度较低时，具有乳化活性的甲基 纤维素吸附到液滴的蛋白质吸附层而形成一个次级吸附 层，从而保护液滴不发生絮凝；甲基纤维素浓度较高 时，置换出液滴吸附的蛋白质而形成沉淀和大粒径的液 滴。尤其是在pH6.5时，大豆分离蛋白的乳化活性较 低，这种竞争吸附和置换作用更容易发生。随着pH值 的增加，大豆分离蛋白的乳化活性和乳浊液的稳定性增 加，需要更高浓度的甲基纤维素才能发生置换作用。