冻干处理对蛋黄颗粒稳定性、结构特性及其乳化性能的影响研究

《Food Hydrocolloids》：The influence of lyophilisation on the stability and structural properties of egg yolk granules and prepared emulsion

本研究针对蛋黄颗粒(EYG)在冻干过程中的结构稳定性与功能变化问题，系统探讨了冻干处理对EYG纳米结构、界面特性及乳化稳定性的影响。通过SAXS、DLS、CLSM等技术手段，发现冻干导致低密度脂蛋白(LDL)流失、高密度脂蛋白(HDL)结构扩张，虽降低胶体稳定性但显著增强高浓度下的乳化界面吸附能力。该研究为开发功能性蛋黄基乳化剂提供了理论依据，对食品工业中天然乳化剂的开发具有重要意义。

　　

在食品工业中，蛋黄作为一种天然乳化剂被广泛应用于 mayonnaise、沙拉酱等乳状液制品中。然而，新鲜蛋黄存在运输不便、保质期短等问题，干燥处理虽能延长保质期，但传统热干燥技术容易导致蛋白质变性，严重影响其乳化功能。蛋黄颗粒(EYG)作为蛋黄的重要组分，具有低胆固醇、高蛋白等营养特性，但其功能稳定性对加工处理极为敏感。因此，如何通过温和的加工方式保持EYG的结构与功能，成为食品工业亟待解决的关键问题。

冻干技术(lyophilisation)作为一种非热力干燥方法，能够最大程度保留生物大分子的结构和功能。尽管该技术成本较高，但其在蛋白质制品加工中的优势日益受到重视。目前，关于冻干处理对EYG纳米结构影响的研究尚不充分，特别是对其乳化性能的作用机制需要深入探讨。

本研究发表在《Food Hydrocolloids》上，系统阐述了冻干处理对EYG结构稳定性及乳化性能的影响机制。研究人员采用小角X射线散射(SAXS)分析纳米结构变化，动态光散射(DLS)测定颗粒粒径和zeta电位，结合背向散射分析和共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)评估乳化稳定性，并通过SDS-PAGE技术分析蛋白质分布情况。

3.1. EYG的纳米结构表征(SAXS分析)

通过SAXS技术发现，冻干处理使EYG的散射曲线在0.19 ?^-1处的特征峰消失，表明低密度脂蛋白(LDL)从颗粒中流失。同时，Porod斜率增大，说明蛋白质-水界面更加清晰。冻干样品的散射强度在低q值区域(q = 0.003-0.01 ?^-1)显著升高，表明颗粒结构扩张、表面更加光滑。HDL相关峰从0.037 ?^-1移至0.031 ?^-1，对应实空间距离增加约20%，证实HDL结构发生膨胀。

3.2. EYG的zeta电位和流体力学尺寸测定

DLS结果显示，冻干EYG的zeta电位为-16.60±0.69 mV，低于未冻干样品(-18.87±0.90 mV)，表明冻干处理降低了胶体稳定性。冻干EYG的流体力学尺寸为1142.89±50.76 nm，显著大于未冻干样品(967.9±103.27 nm)，这与SAXS观察到的结构膨胀现象一致。多分散指数(PDI)结果显示冻干样品具有更宽的尺寸分布，表明冻干引入了结构异质性。

3.3. EYG在乳液中的应用

通过三元相图系统研究了不同浓度EYG乳液的稳定性。结果表明，EYG浓度越高，乳液稳定性越好。10% EYG乳液可稳定存在3小时，而1.5% EYG乳液仅能稳定5分钟。增加水量会降低乳液稳定性，表明EYG浓度是影响乳液稳定性的关键因素。

3.4. 乳液样品的显微镜评估

显微镜观察显示，冻干EYG乳液液滴尺寸更大且分布更宽，但在10%浓度下与未冻干样品差异减小。提高均质速度(从12,000 rpm至20,000 rpm)可使液滴尺寸分布更均匀。冻干处理在低浓度下导致较大液滴形成，但在高浓度下反而促进乳液稳定性。

3.5. 乳液样品的时间依赖性稳定性研究

背向散射稳定性指数(BS-SI)分析表明，10%冻干EYG乳液的稳定性最佳(BS-SI = 0.07±0.04)。冻干处理在高浓度下显著提高乳液稳定性，但在低浓度下效果不明显。所有乳液在最初5小时内稳定性变化最显著，之后趋于稳定。

3.6. 最稳定乳液样品的共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)分析

CLSM结果显示，冻干EYG在油-水界面形成更厚实、连续的蛋白质吸附层，而未冻干样品界面覆盖较稀疏。冻干处理促进HDL-卵黄高磷蛋白(phosvitin)在界面聚集，形成更强的界面膜，这是冻干EYG乳液稳定性提高的结构基础。

3.7. EYG及最稳定乳液样品的蛋白质分析

SDS-PAGE表明，冻干EYG在乳液界面沉积更多高分子量蛋白质(75-130 kDa的卵黄脂磷蛋白(lipovitellin)/HDL和35-45 kDa的卵黄高磷蛋白)。未冻干样品则有更多蛋白质保留在水相中。冻干处理改变了EYG蛋白质的分配行为，促进界面活性蛋白质的吸附。

本研究系统阐明了冻干处理对EYG结构特性及乳化功能的影响机制。冻干导致LDL流失和HDL结构膨胀，虽降低胶体稳定性但增强界面吸附能力。在高浓度条件下，冻干EYG能形成更稳定的乳液体系，这主要归因于HDL-卵黄高磷蛋白复合物在界面的有效沉积。研究结果不仅为EYG在食品工业中的应用提供了理论指导，也为开发新型天然乳化剂开辟了新途径。未来研究可进一步探讨冻干EYG在复杂食品体系中的应用潜力，以及通过界面工程优化其功能特性。