南京农业大学Weiyi Zhang等在Food Hydrocolloids期刊上发表了《Oil unsaturation degree dictates emulsion stability through tuning interfacial behaviour of proteins》文章（通讯作者：Xue Zhao）
01 背 景
脂肪替代类乳化肉制品近年来受到广泛关注。在这类产品中，富含不饱和脂肪酸的植物油脂以预乳液的形式，部分或全部代替富含饱和脂肪酸的动物脂肪，以满足消费者对于健康饮食的需求。但是，不同油脂的不饱和度差异会影响乳液稳定性，进而影响乳化肉制品的加工特性与感官品质。虽然早在1971年便有研究学者对油脂不饱和度影响乳液稳定性的规律进行了探究，该科学问题如今仍处于争论之中。早期研究认为高不饱和度油脂有利于减小乳滴粒径，促进形成均一、稳定的乳液；但是，近年来部分研究提出了截然相反的结论。这归因于油脂不饱和度影响乳液稳定性的界面机制仍未得到深入揭示。因此，阐明油脂不饱和度调控蛋白质乳化剂界面行为的规律对于分析油脂不饱和度与乳液稳定性间的关系，进而改善脂肪替代类乳化肉制品品质至关重要。
02 摘 要
本研究系统探讨了油脂不饱和度对于蛋白质界面特性（界面构象转变、吸附动力学、界面流变特性、界面层厚度）与乳液稳定性的影响。油酸、亚麻酸分别与十二烷混合，以调控极性一致，制备模型油脂；三种类型的蛋白质（纤维状：肌原纤维蛋白，MP；球状：乳清蛋白，WP；无规卷曲状：酪蛋白酸钠，SC）被选作为模型乳化剂。研究发现，蛋白质向高不饱和度油-水界面处扩散较慢，导致界面压力较低。这造成高不饱和度油脂乳液初始粒径较大。但是，蛋白质在高不饱和度界面上解折叠程度较大，因此渗透和重排速率更高。这促进形成了更坚硬、更厚的界面膜，从而赋予高不饱和度油脂乳液更佳的短期贮藏稳定性。另一方面，高不饱和度界面上更坚硬的界面层在大振幅应变下易发生应力屈服，从而导致乳液长期稳定性下降。
研究成果
01
图1. 模型油脂的筛选：（a）油酸/亚油酸/亚麻酸与十二烷不同体积比例复配后的油-水界面张力；（b）最终筛选得到的两种模型油相的界面张力（DD@OA和DD@LNA）；（c）相同体积下，DD@OA与DD@LNA分子内的碳-碳双键比例
02
图2. （a）MP，（b）WP和（c）SC在不同饱和度界面上吸附时的界面压力。*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ns无显著差异
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图3. （a-b）油脂不饱和度影响蛋白质界面吸附动力学的机制示意图；界面（c）MP，（d）WP和（e）SC的归一化前表面荧光光谱。*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001
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图4. 线性粘弹区域内（振幅10%），不同饱和度界面上（a）MP，（b）WP和（c）SC界面膜的弹性模量；（d）MP，（e）WP和（f）SC界面膜的膨胀模量-界面压力关系图。*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001
05
图5. 非线性粘弹区域内（振幅30%），不同饱和度界面上（a）MP，（b）WP和（c）SC界面膜的利萨茹图像；通过GSD算法得到的（d）MP，（e）WP和（f）SC利萨茹图像的τ1, τ2, τ3, τ4分解组分；根据τ1, τ2, τ3, τ4计算得到的（g1-g4）MP，（h1-h4）WP和（i1-i4）SC的Eτ1L，Eτ1M，Eτ4模量与S-因子。*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001
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图6. QCM-D试验：（a）MP，（b）WP和（c）SC在不同饱和度界面上吸附时的共振频率迁移（Δf）与能量耗散迁移（ΔD）；（d）MP，（e）WP和（f）SC在不同饱和度界面上形成的吸附层厚度
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图7. 乳液的形成特性：（a）MP，（e）WP和（i）SC乳液的粒径分布；（b）MP，（f）WP和（j）SC乳液的D3,2与D4,3；（c-d）MP，（g-h）WP和（k-l）SC乳液的激光共聚焦图像。*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001
08
图8. 乳液短期稳定性：（a）MP，（b）WP和（c）SC乳液的Turbiscan稳定性系数；（d）乳液贮藏3小时后的外观图；（e）MP，（f）WP和（g）SC乳液的背散射光谱图。*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001
09
图9. 乳液长期稳定性：（a）MP，（b）WP和（c）SC乳液的乳析指数；（d）乳液贮藏12小时和168小时后的外观图；（e1-e4，f1-f4）MP，（g1-g4，h1-h4）WP和（i1-i4，j1-j4）SC乳液贮藏24小时后的冷冻电镜微观结构图。*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001
03 结 论
蛋白质向高不饱和度界面处扩散更慢，导致该处界面压力较低。因此，高不饱和度油脂乳液初始粒径较大。相反，蛋白质在高不饱和度界面上渗透、重排更快，这是因为蛋白质在该处解折叠程度增加，暴露出更多疏水基团；这进一步促进界面蛋白的横向互作和3D自组装，形成弹性更高、厚度更大的界面膜；此外，GSD分析证实在高不饱和度界面上，蛋白质吸附层在大振幅应变下更加坚硬。因此，高不饱和度油脂乳液的短期稳定性更佳。但是，较大的硬度会降低界面膜的延展性和灵活性，导致应力屈服和破裂现象的发生，使得高不饱和度油脂乳液在长期贮藏过程中较快发生失稳。
04 致谢
本文作者感谢瓦赫宁根大学Anteun de Groot博士在GSD分析方面给予的帮助；以及Biolin科技有限公司Weiwei Li博士和Peng Liu博士在QCM-D试验方面给予的技术支持。
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原文链接
Weiyi Zhang, Rui Zheng, Xinglian Xu, Xue Zhao. Oil unsaturation degree dictates emulsion stability through tuning interfacial behaviour of proteins[J]. Food Hydrocolloids, 2024, 158: 110588.
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文字：张维义
校编：赵 雪
排版：张大卫
审核：李春保
