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单双脂肪酸甘油酯对高蛋白鲜核桃乳液稳定性的调控机制研究
来源: 食品工业科技 浏览 38 次 发布时间:2026-09-04
2.2.3 基于斯托克斯定律的乳液沉降稳定性分析
流变参数的变化调控着乳液的沉降行为,低沉降速率值是宏观稳定性良好的直接证据。为此,基于斯托克斯定律进行了定量分析。结果表明(表4),在FWE-0.5%中,沉降速率表征值降至最低,说明粒径的极小化与粘度的适度增高在此条件下形成最优协同,从而最大程度抑制乳液分层,稳定性最佳。FWE-0.6%与FWE-0.5%差异不显著,表明过量MG/DG所引起的粒径回升对稳定性的负面效应,可能已抵消部分高粘度的正向贡献。
表4 基于斯托克斯定律计算的FWE相对沉降速率| MG/DG(%) | D[4,3]²/η₀ |
|---|---|
| 0 | 897.83±25.43cd |
| 0.1 | 5458.07±171.64a |
| 0.2 | 2011.11±65.11b |
| 0.3 | 1965.07±162.27bc |
| 0.4 | 155.01±25.91cd |
| 0.5 | 54.22±0.42d |
| 0.6 | 28.21±0.76d |
2.2.4 界面张力表征
FWE-0.5%的高稳定性可能与其界面张力行为有关。采用芬兰Kibron dIFT双通道动态界面张力仪,基于悬滴法测定了FWE与花生油间的动态界面张力。如图5所示,所有FWE样品在600 s内界面张力迅速下降,表明其能快速吸附至油水界面。在600 s时,各浓度(0%~0.6%)对应的界面张力依次为4.40、4.32、3.79、3.41、3.17、3.15和3.54 mN/m。
整体上,界面张力随浓度增加先降后升,在FWE-0.5%处达到最低,在FWE-0.6%时略有回升。值得注意的是,相近的界面张力未必对应相同界面结构。表面张力会随着乳化剂浓度的增加而降低;当乳化剂浓度过高时,则会与界面竞争吸附分子,导致界面张力反而升高。图5表明,在FWE-0.6%中,界面张力-时间曲线下降速率较FWE-0.5%有所减缓,表明其吸附速率降低,并可能导致界面最终吸附密度略有下降,因此其界面张力高于FWE-0.5%。这一现象表明,当MG/DG浓度从0.5%增至0.6%时,已超过其在本体系中的浓度范围。
以上结果证实了前文的推测:在FWE-0.6%中,过量MG/DG与界面的竞争吸附削弱了界面膜效率,从而出现粒径反弹(图3B)。
2.3 MG/DG添加对鲜核桃乳液微观结构表征及稳定机制阐释
2.3.1 共聚焦激光扫描显微镜分析
CLSM图像(图6)直观地呈现了不同MG/DG添加量的乳液微观结构的调控作用。其中,绿色荧光信号标记蛋白质,红色荧光信号标记油相。随着MG/DG添加量的增加,乳液液滴的尺寸分布趋于均匀。在FWE-0.5%中,乳液可观察到蛋白质清晰地包裹在油滴外围,证明了蛋白质从水相向油水界面迁移,形成蛋白包裹油脂的结构特征。
然而在FWE-0.6%中,液滴尺寸分布变宽,与前述激光粒度仪测量的粒径趋势相同,且蛋白质和油滴的结合开始变松散,展现出部分油脂包裹蛋白的结构特征。这一转变从微观层面直接证实了前述推论:过量MG/DG(>0.5%)添加会导致乳液稳定性的破坏。
2.3.2 扫描电子显微镜分析
采用扫描电子显微镜对不同MG/DG添加量的乳液经冷冻干燥后的微观结构进行观察(图7)。未添加MG/DG的样品呈现破碎且不连续的岛状形貌,这可能是由于界面膜强度不足,在干燥过程中发生坍塌和破裂所致。随着MG/DG浓度的增加,样品表面凹凸不平的颗粒形貌在逐渐减少,颗粒之间逐渐开始融合;在FWE-0.5%时发生显著转变:颗粒团聚,形成连续的、表面光滑的平面结构,暗示乳化性能得到了提升。这种转变从新的宏观层面说明,在FWE-0.5%条件下,乳化剂可在油水界面处形成稳定、连续的界面膜。
2.3.3 原子力显微镜分析
采用原子力显微镜对不同MG/DG添加量的乳液的微观结构进行了观察(图8)。结果显示,与未添加MG/DG的对照组相比,添加组的界面粗糙度显著降低。随着MG/DG添加量从0.1%增至0.3%,粗糙度由9.32×10⁻³ V降至4.70×10⁻³ V,表明其在油-水界面逐渐吸附并形成更为均匀的界面膜。当添加量进一步提高至0.5%时,界面处的脂质晶体形态由针状结构转变为块状结构,界面整体更趋于平整,粗糙度降为4.06×10⁻³ V。该转变与前述理化性质的突变临界点相一致,为乳液稳定性提升的微观基础。这种结构重排标志界面膜的结构达到了优良状态,能够更有效地抵抗液滴的聚集与形变。
2.3.4 衰减全反射傅里叶变换红外光谱分析
采用ATR-FTIR技术分析不同MG/DG添加量的乳液(图9)。光谱结果显示:O-H伸缩振动峰(3200~3600 cm⁻¹)变宽且红移,表明MG/DG中的羟基与乳液蛋白质等组分的极性基团形成氢键。C-H伸缩振动峰(~2928、2855 cm⁻¹)强度增强并出现红移,证实脂肪链的引入及其所处的疏水环境。酯羰基C=O伸缩振动峰(~1745 cm⁻¹)发生红移,且无羧酸特征吸收,排除了水解,表明羰基氧作为氢键受体参与了相互作用;酯键C-O振动峰(~1182 cm⁻¹)的增强进一步支持了这一结论。
这些分子间作用力的协同增强,共同指向一个结论:MG/DG通过其亲水部分(羟基、酯基)的氢键作用和疏水部分(脂肪链)的疏水相互作用,在油水界面有效稳定了乳液结构。
2.3.5 MG/DG添加对FWE界面稳定机制示意图
基于上述粒径、流变、界面张力及多尺度微观结构的分析结果,本研究提出了MG/DG调控FWE稳定性的作用机制示意图。如图10所示:当MG/DG添加量较低时(0.1%~0.4%),分子在油-水界面吸附不足,排列稀疏;当添加量适中时(0.5%),MG/DG分子充分吸附并紧密排列于界面,体系表现出最佳的物理稳定性;当添加过量时(0.6%),过量MG/DG分子在水相中聚集,与界面竞争吸附分子,导致界面膜完整性下降,乳化性能与稳定性均降低。
3 结论
本研究通过构建高蛋白鲜核桃乳液体系,探明了MG/DG对该体系的稳定作用机制。结果表明,适量添加MG/DG(0.5%)可在油-水界面通过氢键和疏水作用形成致密界面膜,显著改善乳液的流变性能与微观结构,具体表现为粒径最小、界面张力最低及流变参数最优;而添加量过高(0.6%)则会引发MG/DG在水相中竞争吸附,降低界面效率,导致乳液稳定性下降。上述结果从界面与流变学角度系统揭示了MG/DG在鲜核桃乳液中的稳定机理,为高蛋白植物乳的开发提供了理论依据。
但当前研究尚未涉及口腔加工适应性以及MG/DG在复杂加工条件下与多糖等其他组分的协同机制。后续可围绕上述方向开展深入研究,推动该体系向实际产品转化,进一步优化其综合性能。





