高强度超声改善酪蛋白预乳化大豆油乳液的界面性质、结构及氧化稳定性

搁浅

高强度超声改善酪蛋白预乳化大豆油乳液的界面性质、结构及氧化稳定性（DOI: 10.1016/j.lwt.2020.109755）

近年来，植物蛋白替代动物脂肪成为肉制品行业的重要趋势。然而，高含油量（>50%）的预乳化体系往往存在分层、氧化快等稳定性问题。郑州轻工业大学李柯团队在国际食品期刊《Journal of Food Engineering》发表的最新研究指出，仅需6 min 的20 kHz、450 W 高强度超声（HIU）处理，即可让酪蛋白（SC）预乳化大豆油乳液在14 d 内“零分层”，并将脂质过氧化值（POV）和硫代巴比妥酸反应物（TBARS）分别降低55%和48%，为清洁标签肉制品的脂肪替代提供了可行方案。
一、研究亮点速览

• 粒径“断崖式”缩小：无超声对照平均粒径1529 nm，6 min 超声降至352 nm，分布窄、无团聚。
• 界面张力再创新低：平衡界面张力由19.2 mN m⁻¹ 降至13.5 mN m⁻¹，蛋白吸附量提升3 倍。
• 氧化稳定性“逆袭”：尽管超声使水中H₂O₂ 浓度升高至53.5 μmol L⁻¹，但乳液POV 与TBARS 反而显著下降，证实界面蛋白膜对自由基的屏蔽效应占主导。
• 微观结构“铁证”：TEM 显示6 min 超声形成～10 nm 厚、连续致密的界面蛋白层，为迄今SC 乳液报道中最厚界面层之一。
  

二、实验设计
油水比55:45，SC 1%（w/w）；超声参数20 kHz、450 W、探头Ø13 mm、冰浴控温<12 ℃；处理时间0、3、6、9 min。系统评价了储存稳定性、粒径、界面张力、吸附蛋白浓度（Γ）、SDS-PAGE、POV/TBARS 及TEM。

三、结果与讨论

• 宏观稳定性：未超声乳液1 d 即出现13% 乳析，14 d 达20%；而超声组无肉眼可见分层，CI≈0。
• 粒径与CLSM：随着超声时间延长，主峰值从2305 nm 左移至295 nm；CLSM 显示油滴均匀、无聚并。
• TSI 动态扫描：6 min 超声组30 min 的Turbiscan 稳定性指数仅0.32，显著低于9 min（0.36），提示过度超声反而诱发轻微絮凝。
• 界面蛋白行为：
  
  • 非吸附蛋白比例由88.8% 降至6.9%（6 min）；
  • SDS-PAGE 显示αs1-、αs2-、β-酪in 吸附量显著增加；
  • Γ 值：6 min 组4.21 mg m⁻² 最高，9 min 略降至3.89 mg m⁻²，与粒径继续缩小、表面曲率增大有关。
    
• 氧化稳定性：37 °C 加速储存14 d，6 min 超声组POV 仅8.3 meq O₂ kg⁻¹ 油，对照组达18.5 meq；TBARS 趋势一致。厚界面膜+高吸附量有效阻隔自由基与金属离子。
• 安全性考量：超声空化虽致H₂O₂ 升高，但其被界面蛋白迅速淬灭，未加剧脂质氧化。
  

四、机理图解
超声空化→蛋白柔性↑+疏水基团暴露→快速吸附至O/W 界面→形成致密厚膜→（1）静电/空间位阻阻止聚并；（2）物理屏障抑制自由基攻击脂质→氧化稳定性↑。

五、产业启示

• 工艺简单：现有工业超声设备（≤1000 W）即可实现，处理量放大仅需并联探头或连续流腔。
• 清洁标签：无需合成乳化剂或抗氧化剂，满足“零添加”诉求。
• 应用出口：可直接用于法兰克福香肠、肉糜、植物肉等，替代30–50% 动物脂肪，降低饱和脂肪酸30% 以上。
• 参数窗口：6 min 为“甜蜜点”，过长时间（9 min）边际效益递减，企业可据此设定在线超声流速。
  

六、结论
该研究首次阐明“超声时间–界面蛋白厚度–氧化稳定性”定量关系，证实高强度超声不仅不会加剧氧化，反而通过构筑“纳米级蛋白盔甲”实现物理抗氧化，为高油预乳化体系的工业化提供了绿色、高效、低成本的解决方案。