不同单宁含量高粱蛋白成分的乳化稳定性能

《Food Hydrocolloids》：EMULSION-STABILIZING PROPERTIES OF SORGHUM PROTEIN INGREDIENTS WITH VARIOUS TANNIN CONTENTS

　　

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  高粱蛋白原料可制得物理稳定的乳液。
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  乳液会发生絮凝和上浮，但对聚结具有很高的稳定性。
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  絮凝和上浮在pH 5以下时主要被促进。
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  单宁和蛋白悬浮液的预处理可调节乳液的形态。
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  本文描述了一种独特的结构，表现为油滴从聚集体上萌发。

引言

使用植物基原料制备食品乳液是一个快速发展的领域；然而，这并非一项简单的工作，因为乳液本质上是一种物理上不稳定的体系，需要合适的乳化剂来确保其亚稳态。当考虑食品配方、加工、储存和消费过程中常见的不利条件时，这往往是一个挑战，如高温或低温、搅拌、剪切和pH变化（Liu等，2016）。分散相分数、液滴尺寸分布、液滴表面电荷以及由此产生的液滴-液滴相互作用也是决定乳液物理稳定性的关键参数。除了分散相分数外，所有这些参数都直接取决于所选择的乳化剂类型及其浓度。例如，当乳化剂浓度不足以在均质化过程中完全覆盖新生成的液滴表面时，可能会发生絮凝或聚结（Berton-Carabin等，2018；McClements，2015）。许多经典乳化剂在这方面已被证明非常高效，并经过深入研究，如乳蛋白或合成表面活性剂（Bos & Vliet，2001；Dickinson，2001；Tcholakova等，2008）。然而，由于其动物来源或合成来源，它们目前较不受青睐，这与全球蛋白质转型和清洁标签趋势一致，这些趋势是过去十年乳液配方策略和相关研究的主要驱动力。因此，对源自植物的小表面活性分子、蛋白质或胶体颗粒的需求日益增加，这些物质能够提供与经典乳化剂相似的功能性（Ferraro等，2015；Ozdal等，2018）。目前，植物蛋白作为乳化剂的广泛应用仍面临局限性，这主要归因于它们在为乳化体系提供足够稳定性方面效率和韧性有限（Liu等，2016；Nicoletti Telis，2018）。为了克服这一局限，通过利用共价或非共价相互作用形成的蛋白质-多酚复合物（如Ozdal等，2018；Wang等，2015）来提高蛋白质的乳化性能引起了极大兴趣。遗憾的是，这些方法尚未掌握得足够成熟，无法支持一种广泛策略来解锁各种植物蛋白原料在乳液中的应用。特别是，仍需努力理解植物蛋白原料中的内源性成分（如多酚）如何与蛋白质相互作用并影响乳液稳定性质。这是一个重要问题，因为这类分子的出现可能因同一作物的不同品种、作物在栽培过程中可能经历的压力以及从种子或谷物中提取蛋白原料所采用的工艺而异。

高粱是最具通用性的谷物之一，种植可盈利，而且是一种适应干旱的植物，这在全球变暖的背景下是一个重要特征。高粱也是蛋白质的重要来源（de Mesa-Stonestreet等，2010；Girard & Awika，2018），可作为乳化剂使用。某些高粱品种天生含有大量单宁（原花青素）（Barros等，2014），这些单宁具有与蛋白质结合形成不溶性复合物的能力。关于高粱蛋白质乳化稳定性能的报告文献仍然稀缺，因此该领域具有很高的探索潜力和机制研究前景。

在此背景下，本研究旨在探讨高粱蛋白和高粱蛋白-多酚复合物——天然存在于富含单宁的高粱品种中——作为乳化剂的潜在应用。为探索其在与食品体系相关的各种条件下的潜力，评估了乳液在储存期间以及在不同pH值范围内的物理性质和稳定性。

章节摘要

样品和试剂

四种不同高粱品种的蛋白提取物（两种不含单宁的BR501(T-)和BRS310(T-)，两种富含单宁的BRS305(T+)和SC782(T+)）通过热乙醇提取法制备，详细方法见近期发表的文章（Gallo等，2024）。为清晰起见，后缀(T-)和(T+)分别用于样本代号（对应高粱品种）旁，以提示内源性单宁的缺失或存在。

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液滴尺寸分布

所有乳液，无论使用未经预处理还是HPH预处理的悬浮液（图1），均表现出单峰分布，平均液滴尺寸差异较小。例如，使用未经预处理的悬浮液所制备的乳液中观察到略大的液滴，这表明蛋白质悬浮液的HPH预处理对后续乳液液滴的形成没有太大影响。

相比之下，在乳液之间观察到显著差异

结论

本研究探讨了使用不同单宁水平基因型获得的高粱蛋白提取物所制备的乳液的形成和物理稳定性，包括在各种食品体系相关的不同pH值范围内。使用HPH预处理蛋白悬浮液制备的乳液在平均液滴尺寸、乳液结构、表面负载量和吸附蛋白组成方面与未经预处理的乳液相比仅有微小差异

CRediT作者贡献声明

Vania Regina Nicoletti：撰写——审稿与编辑、验证、监督、项目管理、经费获取、概念化。Claire Berton-Carabin：撰写——审稿与编辑、验证、监督、项目管理、方法论、经费获取、概念化。Thais Cristina Benatti Gallo：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、可视化、项目管理、调查、形式分析。Valérie Beaumal：撰写——审稿与编辑，

资金支持

本研究的开展得益于巴西联邦研究生教育与评估支持机构（CAPES）的奖学金资助，范围为CAPES-PrInt项目，流程编号88887.194785/2018-00，流动编号88887.570753/2020-00。Claire Berton-Carabin感谢南特都会区（Nantes Métropole）和卢瓦尔河地区大区（Région Pays de la Loire）通过其Connect Talent津贴VESTA（2021-2025）对本研究的财政支持。

利益冲突声明

? 作者声明不存在已知的竞争财务利益或个人关系，这些利益关系或个人关系可能被认为会影响本文所述工作的内容。

THAIS CRISTINA BENATTI GALLO|VALERIE BEAUMAL|HANITRA RABESONA|ALAIN RIAUBLANC|V?NIA REGINA NICOLETTI|CLAIRE BERTON-CARABIN