摘要：乳化性質(zhì)是蛋白質(zhì)的一項(xiàng)重要功能性質(zhì)，包括乳化活性和乳化穩(wěn)定性。本文主要通過(guò)對(duì)蛋白乳化性質(zhì)的介紹，綜述了其測(cè)定方法、不同的處理方式和不同的物化因素對(duì)乳化性的影響。
關(guān)鍵詞：蛋白質(zhì) 乳化性 測(cè)定方法 影響因素

1 前言

乳化性質(zhì)（Emulsibility）是蛋白質(zhì)的一項(xiàng)重要的功能性質(zhì)，是指油品和水形成乳狀液的能力，包括乳化活性（Emulsifying Properties）和乳化穩(wěn)定性（Emulsifying stability）兩個(gè)方面。乳化活性是指蛋白質(zhì)在促進(jìn)油水混合時(shí)，單位質(zhì)量的蛋白質(zhì)（g）能夠穩(wěn)定的油水界面的面積（m²）；乳化穩(wěn)定性是指蛋白質(zhì)維持油水混合不分離的乳化特性對(duì)外界條件的抗應(yīng)變能力。
    蛋白質(zhì)乳化性是指蛋白質(zhì)能使油與水形成穩(wěn)定的乳化液而起乳化劑的作用^[1]。

2 乳化性質(zhì)的測(cè)定方法

2.1 乳化活性的測(cè)定方法

2.1.1 分光光度法

阮詩(shī)豐^[2]等人采用722S型分光光度計(jì)對(duì)大豆分離蛋白乳化活性進(jìn)行了測(cè)定。課題中具體的試驗(yàn)方法如下：用微量取樣器取出底部的乳狀液50μL，用0.1%(W/V)SDS(十二烷基硫酸鈉)溶液稀釋到一定倍數(shù)后放入比色皿中，以相同的SDS溶液作參比液，立即測(cè)定其在500nm處的吸光度A。根據(jù)趙G華等^[3]的方法進(jìn)行簡(jiǎn)化，乳化活性EA用零時(shí)刻的吸光度來(lái)表征：
EA=A₀
或用乳化活性指數(shù)，即每克蛋白質(zhì)的乳化面積來(lái)表示^[4]：

式中：C：溶液中樣品蛋白質(zhì)濃度；Φ：油相體積分?jǐn)?shù)；N：稀釋倍數(shù)
用分光光度計(jì)法測(cè)定多種大豆分離蛋白的乳化活性，每種測(cè)定均重復(fù)多次，計(jì)算結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)方差(SD:Standard deviation)和變異系數(shù)(CV:coefficient of variation)來(lái)反映此測(cè)定方法重復(fù)性。
鄧塔^[5]等人在研究大豆蛋白乳化性質(zhì)的課題中，以脫脂大豆粉為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，取一定體積質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%的蛋白質(zhì)溶液，加入同體積的大豆色拉油，以6400r/min的速度高速攪拌2min，之后在0min取樣100，以0.1%（w/v）SDS（十二烷基磺酸鈉，pH=7.0）稀釋50倍，以SDS溶液為空白，測(cè)定500nm處的吸光度值，以0min的吸光度值表示乳化性（EA）。

2.1.2 電導(dǎo)法

    稱取一定量的大豆分離蛋白，溶解后使蛋白質(zhì)溶液濃度在0.3 %~0.5%( w/v)，10000 r/min 高速攪拌，同時(shí)用蠕動(dòng)泵以4.0 mL/min的速度勻速向其中滴加大豆色拉油，用雷磁數(shù)據(jù)采集軟件采集電導(dǎo)值數(shù)據(jù)，當(dāng)電導(dǎo)值發(fā)生突變時(shí)，停止加油，記錄耗油量 V_k。測(cè)定不同質(zhì)量的蛋白質(zhì)乳化油脂的量，通過(guò)多組數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，計(jì)算出蛋白質(zhì)的乳化能力 EC^[6]：
Y=aX+b
    其中
        Y：總耗油量Vk(mL)
        X：蛋白質(zhì)量M(g)
        A：該種蛋白質(zhì)的EC(mL/g)

2.2 乳化穩(wěn)定性的測(cè)定方法

2.2.1 分光光度法

    分光光度法測(cè)蛋白乳化穩(wěn)定性的原理是乳化性越好，顆粒越小，吸光度越??；乳化穩(wěn)定性越好，吸光度隨時(shí)間的變化越小，也即是粒徑變化不大。
    高麗^[7]等人對(duì)大豆蛋白乳化穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，課題中以優(yōu)質(zhì)大豆為研究對(duì)象，采用分光光度法測(cè)定的大豆蛋白的乳化穩(wěn)定性。具體方法如下：將豆乳用蒸餾水稀釋28倍，用離心機(jī)以4000r/min離心5min，于785nm波長(zhǎng)下測(cè)定離心前后的吸光度A。用下式計(jì)算豆奶的穩(wěn)定性
R＝A₂/A₁
式中，R為穩(wěn)定性系數(shù)；A₂為離心后的吸光度；A₁為離心前的吸光度。R≤1，R值越大，說(shuō)明豆乳的穩(wěn)定性越好。
    管軍軍^[8]等人采用分光光度法對(duì)大豆分離蛋白的乳化穩(wěn)定性進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果表明，用吸光值比K可較好地表示乳化穩(wěn)定性。取9 mL0.1%(W/V)待測(cè)樣品蛋白液（樣品蛋白溶于0.2 mol/L、pH7.0磷酸緩沖液中），加入3 mL大豆色拉
油，在10 000 r/min，25℃下攪拌1 min，分別在攪拌后0 min、5 min取樣。以0.1%(W/V)SDS(pH7.0)稀釋50倍，測(cè)定在500 nm處的吸光值，以SDS溶液為空白，以0時(shí)刻的吸光值表示乳化性(EA)。乳化穩(wěn)定性(ES)用乳化穩(wěn)定指數(shù)(ESI)表示：

式中：A₀———0時(shí)刻的吸光值；
      ΔT———時(shí)間差，min；
      ΔA———ΔT內(nèi)的吸光值差
上式可寫成：

式中：At———t時(shí)刻的吸光值。
    令K=A_t/A₀，則當(dāng)ΔT一定時(shí)，K與ESI成正比關(guān)系。為了避免計(jì)算時(shí)出現(xiàn)ΔA為0及負(fù)值，我們引進(jìn)吸光值比K來(lái)描述乳化穩(wěn)定性，這里K=A₅/A₀(A₅為t=5 min時(shí)的吸光值)。
顧楠^[9]等人在研究不同處理方式對(duì)鷹嘴豆分離蛋白乳化性質(zhì)的影響實(shí)驗(yàn)課題中，采用分光光度法測(cè)定乳化穩(wěn)定和乳化活性。具體方法如下：取一定量的鷹嘴豆分離蛋白溶于100mL的蒸餾水( 或一定離子強(qiáng)度的鹽溶液) 中，調(diào)節(jié)所需的pH，量取一定體積的大豆色拉油于蛋白溶液，以10000r/min的速度高速攪拌 2min，制成白色乳狀液。分別在0min和15min時(shí)取0.5ml乳狀液置于50mL的容量瓶中，加入0.1%(w/v)SDS(pH7.0)溶液定容并搖勻，以0.1%SDS溶液作空白，在500nm處測(cè)定其吸光度A，其中0min時(shí)吸光度A#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#₀表示為乳化活性EA，乳化穩(wěn)定性用ES表示：

式中：A₀：乳化液在0min時(shí)的吸光值;；A₁₅：乳化液在靜置15min后的吸光值。
    分光光度法測(cè)定蛋白質(zhì)的EA（乳化活性）和ESI（乳化穩(wěn)定性）時(shí)，要選擇合適的吸光度測(cè)定值范圍，一般應(yīng)在0.200~0.800之間。

2.2.2 離心法

     配制 1 %(w/v) 的蛋白質(zhì)溶液，用 0.1 mol/L 的氫氧化鈉調(diào)** pH7.0，取一定體積的蛋白質(zhì)溶液和同體積的大豆色拉油混合，以 10000 r/min 的速度高速攪拌1 min，所得乳狀液移3支10 mL 的離心管中，在70 ℃的水浴中恒溫25 min，用自來(lái)水冷卻**室溫，然后在2000 r/min的速度下離心10 min，根據(jù)乳化層體積計(jì)算乳化穩(wěn)定性^[6]。

2.2.3 混濁度法

     張根生^[10]等人在大豆分離蛋白乳化性的研究中采用混濁度法對(duì)蛋白乳化性進(jìn)行測(cè)定。在0.2mol/L、pH7.0磷酸鈉緩沖液中配制 1%大豆分離蛋白溶液(W/V)，加入大豆色拉油 0.025L/L，均質(zhì)后形成均勻的乳化液。分別在0min 和10min 取1ml 新制備的乳化液，加99ml 蒸餾水稀釋100 倍，然后取1ml 被稀釋的乳化液加入到39ml的十二烷基磺酸鈉(SDS 1g/kg)稀釋40倍，**終稀釋度為4000倍。將**后溶液在500nm下測(cè)定吸光值(測(cè)定9次取平均值)。EAI和ESI采用如下公式進(jìn)行計(jì)算：

式中，ESI —乳化穩(wěn)定性(min）：
      A₀—均質(zhì)后迅速被稀釋的乳化液的吸光值；
      A₁₀—乳化液在靜止10min 后的吸光值；
      t—時(shí)間(本實(shí)驗(yàn)是10min)

式中，EAI —乳化活性(ml/g)；
      T=2.303；
      C—乳化液形成前蛋白質(zhì)水溶液中蛋白濃度(g/ml)；
      Φ—乳化液中油的體積分?jǐn)?shù)(本實(shí)驗(yàn)是0.025)；
稀釋倍數(shù)是 4000

3 不同物化因素對(duì)乳化性質(zhì)的影響

3.1 pH值

   顧楠^[9]等人研究鷹嘴豆分離蛋白乳化性時(shí)，采用不同pH值梯度對(duì)其進(jìn)行測(cè)定。pH值范圍選定為3、5、7、9、11，分別測(cè)量在不同pH處理過(guò)后的蛋白的乳化活性和乳化穩(wěn)定性。結(jié)果如下：

圖1 pH對(duì)鷹嘴豆分離蛋白乳化活性及乳化穩(wěn)定性的影響
在圖中很明顯的看出pH為5時(shí)，蛋白溶解度**小，即鷹嘴豆分離蛋白的等電點(diǎn)，此時(shí)蛋白溶解度**差，表面電荷為零，親水能力下降，吸附在油-水界面上的蛋白含量減少，故乳化活性降低；在靜置的過(guò)程中，由于不存在靜電排斥作用，蛋白質(zhì)進(jìn)一步在油-水界面重排乳化，同時(shí)在油-水界面堆積促進(jìn)了高彈性膜的形成，阻止油滴聚集上浮從而提高了乳狀液的穩(wěn)定性。pH從等電點(diǎn)向兩側(cè)變化，蛋白質(zhì)的溶解度增大，蛋白質(zhì)向油-水界面擴(kuò)張能力增強(qiáng)，界面面積增大，乳化活力又開始增強(qiáng)，乳化穩(wěn)定性又逐漸下降。
鄧塔^[5]等人在研究大豆乳化性質(zhì)的課題中，采用不同梯度的pH值對(duì)大豆蛋白粉進(jìn)行處理，加熱溫度為60℃下，采用1mol/L的鹽酸調(diào)節(jié)大豆蛋白溶液的pH，范圍為2.0-6.0，處理30min，測(cè)定其乳化性。結(jié)果如圖：
在此反應(yīng)溫度下，隨著酸處理pH降低，大豆蛋白的溶解性降低，經(jīng)酸處理時(shí)11S和7S發(fā)生變性，其中11S基本是全部變性，而7S是部分變性。變性蛋白在高溫下運(yùn)動(dòng)加劇而發(fā)生聚集，使蛋白質(zhì)分子疏水性/親水性比值降低，減少油表面結(jié)合，影響蛋白質(zhì)乳化性。同時(shí)蛋白質(zhì)分子柔韌性降低，在界面不能迅速展開，影響大豆蛋白的乳化性。另一方面可能是在一定濃度下的大豆蛋白溶液隨pH升高，發(fā)生羧基去質(zhì)子化，電荷排布改變，有利于乳化性的提高。
圖1 pH值對(duì)乳化性的影響

3.2 含油量

顧楠^[9]等人在研究鷹嘴豆分離蛋白的乳化性時(shí)，設(shè)置不同梯度的含油量，分別為10、15、20、25、30mL，測(cè)定其乳化活性和乳化穩(wěn)定性，結(jié)果如下：
 
圖2 加油量對(duì)鷹嘴豆分離蛋白乳化活性及乳化穩(wěn)定性的影響
    因?yàn)榈鞍踪|(zhì)是油和水的兩親物質(zhì)，可自發(fā)地遷移**油-水界面，降低表面張力，形成穩(wěn)定的乳狀液，隨著加油量的增加，所形成的界面面積增大，因而乳化活力增大；而且隨著加油量的增加，乳化穩(wěn)定性呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)，因?yàn)楫?dāng)油含量增高時(shí)，乳狀液油滴形成的保護(hù)膜較薄，導(dǎo)致蛋白質(zhì)相互聚集下沉或油滴相互聚集上浮，從而使乳狀液失去穩(wěn)定性，故乳狀液的穩(wěn)定性隨油量的增加而降低。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

3.3 離子濃度

   顧楠^[9]等人在研究鷹嘴豆分離蛋白乳化性質(zhì)時(shí)，選用不同梯度的離子濃度，分別為0.1、0.2、0.4、0.6、0.8mol/L的NaCl溶液，測(cè)定乳化活性和乳化穩(wěn)定性。結(jié)果如下：
    鹽濃度可以對(duì)蛋白表面疏水性和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。在低鹽濃度時(shí)，溶液中的Na⁺通過(guò)離子鍵吸附在蛋白質(zhì)表面，中和蛋白質(zhì)表面的負(fù)電荷，使蛋白質(zhì)的親水性降低，疏水性增強(qiáng)，造成蛋白質(zhì)構(gòu)象發(fā)生變化，形成更加剛性的結(jié)構(gòu)，使蛋白質(zhì)的溶解性降低，從而使擴(kuò)散到油-水體系中的蛋白質(zhì)減少，界面面積減少，乳化活力下降。隨著NaCl濃度的升高，更多的Na⁺吸附**蛋白質(zhì)表面，使蛋白質(zhì)的親水性增加，蛋白質(zhì)分子溶劑化，使蛋白質(zhì)的溶解性增大，從而使擴(kuò)散到油-水體系中的蛋白質(zhì)增多，界面面積增大，乳化活力上升。
 

圖3 NaCl濃度對(duì)鷹嘴豆分離蛋白乳化活性及乳化穩(wěn)定性的影響
鄧塔^[5]等人采用不同濃度的NaCl處理改性后（加熱溫度為50℃、pH=6.0、加熱時(shí)間為60min）的大豆蛋白，分別向5份40mL2.0%的大豆蛋白溶液中添加不同劑量的NaCl，形成0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、3.0%系列濃度。不同濃度的Na⁺對(duì)改性大豆蛋白乳化性影響見圖4：
適當(dāng)濃度的Na⁺形成水合鹽與蛋白質(zhì)分子上帶電基團(tuán)微結(jié)合，提高了蛋白質(zhì)結(jié)合水的能力，促進(jìn)大豆蛋白溶解度增加和改善分子柔韌性，使其表面活性得到充分展示。
圖4 Na⁺對(duì)改性蛋白乳化性的影響

4 不同的處理方式對(duì)蛋白乳化性質(zhì)的影響

4.1 微波處理對(duì)蛋白質(zhì)乳化性質(zhì)的影響

顧楠^[9]等人對(duì)鷹嘴豆分離蛋白應(yīng)用不同處理方式，并研究了這些處理方式對(duì)蛋白乳化性質(zhì)的影響。課題中取100ml濃度為0.5%(w/v)的蛋白質(zhì)溶液，用 0.5mol/L的NaOH調(diào)節(jié)pH為7.0，然后置于微波爐中處理，微波爐功率為800w，處理時(shí)間分別為0、20、40、6080、100s，處理完后加入20mL大豆色拉油，高速攪拌后根據(jù)2.2.1中所述方法測(cè)定EA和ES。
測(cè)定結(jié)果如下圖所示：
從圖中可以很明確的看出整體趨勢(shì)呈增加后減少，在微波處理時(shí)間為60s時(shí)，乳化活性和乳化穩(wěn)定性都達(dá)到**大值。文中分析其原因是，蛋白分子在微波場(chǎng)的誘導(dǎo)下產(chǎn)生極化現(xiàn)象，使維持蛋白空間結(jié)構(gòu)的非共價(jià)鍵（疏水相互作用、二硫鍵、靜電相互作用）被破壞，蛋白分子部分展開，分子的柔性提高，更多的蛋白分子結(jié)合到油-水界面，同時(shí)，蛋白分子內(nèi)部的疏水殘基暴露在蛋白表面，蛋白表面的疏水性增強(qiáng)，故蛋白的乳化活性和乳化穩(wěn)定性增強(qiáng)。但是，當(dāng)微波處理的時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)時(shí)，蛋白分子進(jìn)一步展開，極化的蛋白分子之間相互吸引，通過(guò)疏水相互作用、二硫鍵、靜電相互作用及氫鍵等重新形成分子聚集體，分子的柔性降低，表面疏水性減弱，蛋白表面積縮小，故乳化性及乳化穩(wěn)定性呈下降趨勢(shì)。

圖1 微波處理對(duì)鷹嘴豆分離蛋白乳化活性和乳化穩(wěn)定性的影響

4.2 超聲波處理對(duì)蛋白乳化性質(zhì)的影響

顧楠^[9]等人的研究中采用超聲波對(duì)鷹嘴豆分離蛋白進(jìn)行處理，觀察超聲波不同的處理時(shí)間對(duì)其乳化活性及乳化穩(wěn)定性質(zhì)的影響。試驗(yàn)方法類同微波處理，所選用的超聲波功率密度為0.3W/cm²，處理時(shí)間分別為0、1、2、3、4、5min，結(jié)果如下：
從圖中明確看出，處理時(shí)間為4min時(shí)，乳化活性和乳化穩(wěn)定性達(dá)到**大值。這是因?yàn)樵诔暡ㄗ饔孟?，蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)變得疏松，使疏水性多肽部分展開朝向脂質(zhì)，極性部分朝向水相，故乳化活力增加。但繼續(xù)延長(zhǎng)超聲波處理時(shí)間，蛋白質(zhì)變性程度增大，不溶性蛋白質(zhì)含量增多，乳化活力及乳化穩(wěn)定性隨之又降低。
 

圖2 超聲波處理對(duì)鷹嘴豆分離蛋白乳化活性和乳化穩(wěn)定性的影響

4.3 超高壓處理對(duì)蛋白乳化性質(zhì)的影響

顧楠^[9]等人在研究鷹嘴豆分離蛋白的課題中，采用不同梯度的超高壓進(jìn)行處理，壓力梯度為100、200、300、400、500MPa，處理時(shí)間均為15min。測(cè)定結(jié)果如下：

 #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
圖3 超高壓處理對(duì)鷹嘴豆分離蛋白乳化活性和乳化穩(wěn)定性的影響
    在壓力為400MPa時(shí)，其乳化活力和乳化穩(wěn)定性達(dá)到**大值，這是由于超高壓使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，蛋白質(zhì)分子內(nèi)部疏水相互作用逐漸受到破壞，更多的疏水性區(qū)域暴露，增加了蛋白的表面疏水性，疏水基團(tuán)的暴露使蛋白質(zhì)更易于吸附**油-水界面上并展開，從而提高了乳化性。隨著壓力的進(jìn)一步增加，蛋白發(fā)生進(jìn)一步聚集使得溶解性下降，導(dǎo)致吸附到油-水界面上的蛋白濃度下降，所以乳化性和乳化穩(wěn)定性又出現(xiàn)下降。

4.4 加熱時(shí)間對(duì)蛋白乳化性質(zhì)的影響

    鄧塔^[5]等人采用不同梯度的加熱時(shí)間對(duì)大豆蛋白進(jìn)行處理，在60℃，pH=5的條件下，處理10~60min大豆蛋白溶液，測(cè)定其乳化性。結(jié)果如圖：

圖2 加熱時(shí)間對(duì)乳化性的影響
適當(dāng)熱處理初始階段蛋白質(zhì)受熱而發(fā)生部分變性，多肽鏈展開增加了分子柔順性，有利于蛋白質(zhì)分子在界面快速展開，乳化性得到顯著提高。隨時(shí)間的延長(zhǎng)，變性的蛋白質(zhì)減少，其乳化性增加變緩。