《Journal of Future Foods》:Effect of oil/water phase modifications on the structural and sensory properties of emulsions stabilized with pea proteins
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双相改性改善了蛋白乳液的润滑性与感官感知。这归因于液滴尺寸减小及两相流变行为改变。油相与水相改性分别增强滑感(slipperiness)与厚重感(thickness)。低变性F-PPI乳液较常规PPI具有更优感官属性。其机制为增强的润滑性与更少的风味不良化合物
双相改性改善了蛋白乳液的润滑性与感官感知。这归因于液滴尺寸减小及两相流变行为改变。油相与水相改性分别增强滑感(slipperiness)与厚重感(thickness)。低变性F-PPI乳液较常规PPI具有更优感官属性。其机制为增强的润滑性与更少的风味不良化合物(off-flavor compounds)。
研究背景方面,随着可持续与健康膳食需求增长,植物蛋白稳定食品乳液在风味奶、儿童营养奶及动植物双蛋白乳制品等应用中快速发展。然而常规植物蛋白稳定乳液存在不良涩感与粗糙口感,降低消费者接受度,成为产业创新瓶颈。食品乳液感官口感与流变(rheology)及摩擦学(tribology)性质密切相关,油相、水相及界面性质均可影响润滑行为与感知。现有研究多关注结构稳定性,油/水相改性对口腔加工中润滑行为、感官感知及二者机制关联仍不清楚。此外,提取工艺会改变蛋白结构与功能,常规碱提等电沉淀豌豆分离蛋白(PPI, pea protein isolate)易变性聚集,而轻度自凝聚获得的低变性豌豆蛋白(F-PPI, pea protein from flour via self-coacervation)溶解性、乳化性及酸性条件下润滑潜力更优。因此,研究人员以F-PPI与PPI为对比,系统探究油相改性剂蜂蜡(BW, beeswax)、大豆卵磷脂(SL, soy lecithin)与水相改性剂菊粉(IN, inulin)、瓜尔胶(GG, guar gum)对乳液结构、唾液环境下摩擦学与感官属性的影响,论文发表于《Journal of Future Foods》。
主要关键技术方法包括:以8名25岁志愿者(4男4女)未刺激全唾液经离心取上清,用于模拟口腔环境;激光粒度与电位仪测液滴尺寸及ζ电位(zeta potential);共聚焦激光扫描显微镜(CLSM, confocal laser scanning microscopy)观察含唾液乳液微观结构;流变仪测37℃剪切变稀黏度;球-盘构型的聚二甲基硅氧烷(PDMS, polydimethylsiloxane)摩擦测试表征边界、混合及弹流润滑;20名25岁受试者(10男10女)以率一切适用(RATA, rate-all-that-apply)法评价厚度、滑感、奶油感、黏着感、覆膜感与豆腥味。
3.1 油/水相改性乳液的结构表征:研究人员通过液滴尺寸与ζ电位分析发现,pH 7.0时SL降低界面张力使液滴变小并提升负电荷,BW略促聚集;IN与GG提高连续相黏度抑制聚并,液滴更小更均匀。pH 3.5时ζ电位绝对值降低,F-PPI与PPI乳液液滴均增大,PPI由0.289 μm增至1.77 μm,聚并更明显。
3.2 唾液对乳液结构性质的影响:含唾液结果显示,pH 7.0时液滴与唾液黏蛋白同带负电,静电排斥强,无可见絮凝;改性剂增强界面层机械强度,防止 depletion flocculation。pH 3.5时乳液带正电(约9 mV),与负电唾液黏蛋白及胱抑素、血清白蛋白、α-淀粉酶等发生桥联絮凝,液滴由纳米级转为20–35 μm大聚集体,CLSM可见超25 μm絮团,预示涩、粗、干感官。
3.3 含唾液乳液黏度:pH 7.0时油相改性黏度无显著变化,水相IN、GG通过高分子链缠结与水合增稠,F-PPI黏度由2.78 mPa·s升至IN的3.13 mPa·s与GG的3.63 mPa·s。pH 3.5时唾液诱导大絮团使基础黏度升高,但改性剂形成刚性界面与坚固液滴,桥联效率下降,弱结合絮团受剪切破碎,表观黏度反而降低。
3.4 含唾液乳液润滑行为:F-PPI边界摩擦系数在pH 7.0由PPI约0.65降至约0.43,pH 3.5由约0.19降至约0.11,源于F-PPI在PDMS表面润湿性更强。pH 7.0油相改性靠抗变形液滴的滚珠轴承(ball-bearing)机制降边界与混合摩擦;水相改性靠小液滴增多卷入及高黏度促混合润滑,F-PPI混合区起始速度由45 mm/s提前至27 mm/s。pH 3.5时大絮团在摩擦剪切下促油析出铺展成膜(oil plate-out),整体摩擦更低;油相改性因疏水保留增强成膜,水相IN、GG在酸中质子化增稠,阻碍油滴聚并铺展,边界摩擦略升。综上,油相改性跨pH更稳健。
3.5 乳液感官感知:油相改性在pH 3.5与7.0均提升滑感,对应边界/混合区摩擦下降;水相改性在pH 7.0因黏度提升厚重感。奶油感、黏着感、覆膜感因流体停留短而差异不显著。pH 3.5桥联絮凝致涩、干、粗,虽摩擦系数更低但接受度下降;F-PPI因保留异黄酮、皂苷等不良风味物少,豆腥味显著低于PPI,感官接受度更优。
讨论部分总结:研究人员指出,乳液口感不仅由摩擦学决定,唾液介导的电荷相互作用与絮凝结构是关键。pH 7.0静电稳定带来脂肪感、滑感与厚重感;pH 3.5正电液滴与阴离子唾液基质桥联产生不良口感。低变性F-PPI相较PPI在酸性环境仍保持更优润滑与更低豆腥。油相改性通过界面刚化与疏水成膜改善润滑,水相改性通过增稠与小液滴调控流变与混合润滑,但酸性下受限。该工作把结构—流变—摩擦—感官链条在唾液真实环境中打通,为可口、稳定、可持续植物基乳液设计提供依据。
结论部分翻译:本研究中,研究人员系统评价不同pH下油相与水相改性对豌豆蛋白稳定乳液结构及感官性质的影响。无唾液时BW增大液滴、其余改性不同程度减小液滴;人唾液存在时pH 7.0无明显絮凝,pH 3.5形成尺寸大幅增加的大聚集体。摩擦学显示pH 7.0油/水改性改善F-PPI与PPI乳液润滑,pH 3.5油相改性降摩擦更显著。感官上相改性提升滑感、奶油感与厚重感;pH 3.5两类乳液涩感粗糙增强、滑感奶油感减弱,但低变性F-PPI始终优于PPI。研究证明F-PPI联合油/水相改性可有效提升植物基乳液感官品质,为设计诱人、营养、可持续植物基食品提供见解。