摘 要：為研究氧化對豬皮明膠乳化性能的影響，將豬皮明膠與不同濃度（0、10、20、30 mmol/L）過氧化氫溶液孵育進(jìn)行模擬氧化，并利用氧化處理后的明膠制備乳液。結(jié)果表明：隨著過氧化氫濃度的增加，明膠乳化活性指數(shù)從未氧化組的21.1 m2/g增加到30 mmol/L過氧化氫組的34.3 m2/g，乳化穩(wěn)定性指數(shù)隨著過氧化氫濃度的增加而下降；此外，氧化程度的增加還導(dǎo)致明膠水接觸角的增大，促進(jìn)明膠在油-水界面的吸附，降低油-水界面的界面張力；氧化后乳液的Zeta電位值從未氧化組的9.61 mV下降到30 mmol/L過氧化氫組的5.94 mV，表明乳液液滴間靜電斥力減小；激光掃描共聚焦顯微鏡觀察表明，氧化明膠穩(wěn)定的乳液液滴表現(xiàn)出較小的尺寸。綜上，氧化處理增加了明膠的疏水性，促進(jìn)了明膠在油-水界面的吸附，降低了油-水界面的界面張力，從而有利于形成較小的液滴尺寸，增強(qiáng)明膠的乳化活性。然而，乳液液滴間靜電斥力的降低增加了油滴的絮凝和聚集，降低了乳化穩(wěn)定性。

明膠因其出色的凝膠特性、乳化特性、發(fā)泡特性等在食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。眾所周知，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定了其功能特性。研究人員已經(jīng)探索了各種方法來改善蛋白質(zhì)的乳化性能，包括物理、化學(xué)和酶修飾等方法。通過對明膠分子的修飾可以提高其乳化性能，并擴(kuò)大其作為天然乳化劑的使用范圍。據(jù)報道，蛋白質(zhì)的乳化性能與其表面疏水性有很大的關(guān)系。有研究用氧化亞油酸對墨魚皮明膠進(jìn)行改性，發(fā)現(xiàn)改性明膠表面疏水性的增加降低了油-水界面的界面張力，增強(qiáng)了改性明膠的乳化性能。Feng Xin等也利用微波技術(shù)提取明膠，發(fā)現(xiàn)隨著微波提取溫度的提高會導(dǎo)致其α亞基的降解和明膠三螺旋結(jié)構(gòu)的減少，暴露出更多疏水基團(tuán)，從而增加蛋白質(zhì)向油-水界面的遷移并降低油-水界面的界面張力，提高其乳化性能。Yan Huimin等將明膠分別與帶正電荷的精氨酸和帶負(fù)電荷的天冬氨酸混合形成絡(luò)合物，以期與大豆油混合并產(chǎn)生穩(wěn)定的水包油乳液。研究發(fā)現(xiàn)，精氨酸和天冬氨酸在明膠分子中可以充當(dāng)氫鍵的供體和受體，增加其三螺旋結(jié)構(gòu)的比例，從而在連續(xù)相中形成更加緊湊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高明膠乳液的穩(wěn)定性。此外，明膠的乳化性能與乳液液滴的表面電荷也有關(guān)聯(lián)。當(dāng)界面蛋白分子帶高電荷時，由于液滴之間的靜電排斥，乳液的穩(wěn)定性得到提高。相反，液滴之間靜電斥力的下降容易發(fā)生絮凝。Liu Huihua等通過調(diào)節(jié)溶液的pH值觀察對明膠性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)?shù)撵o電排斥可以促進(jìn)蛋白質(zhì)分子的去折疊，促進(jìn)其向界面的遷移，從而提高乳化活性，然而乳液液滴間較弱的靜電斥力也引起乳液穩(wěn)定性的下降。

蛋白質(zhì)在加工和貯藏過程中可能會發(fā)生氧化修飾，引起結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而影響蛋白質(zhì)的功能特性。Li Helin等從米糠中提取不同酸敗程度的米糠蛋白制備乳液。該研究發(fā)現(xiàn)，過度氧化降低了米糠蛋白的界面壓力、擴(kuò)散速率和界面膨脹模量，從而增加了米糠蛋白乳液的不穩(wěn)定性。Chen Nannan等研究氧化對大豆分離蛋白乳化性能的影響，認(rèn)為氧化引起大豆分離蛋白結(jié)構(gòu)的展開，暴露出更多的疏水基團(tuán)并形成結(jié)構(gòu)更加靈活的可溶性聚集體，這些可溶性聚集體很容易附著在界面上并形成更厚的吸附層，從而產(chǎn)生更好的乳化性能。目前，有關(guān)明膠氧化對其功能特性影響的研究較少。在之前的一項研究中，發(fā)現(xiàn)氧化導(dǎo)致明膠凝膠機(jī)械強(qiáng)度和持水能力下降。氧化誘導(dǎo)蛋白疏水性增加和凈電荷減少，從而促進(jìn)明膠分子之間的聚集，進(jìn)一步限制了三螺旋結(jié)構(gòu)的形成，導(dǎo)致松散的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，最終削弱了凝膠強(qiáng)度和持水能力。然而，乳化特性等其他功能特性也受到蛋白質(zhì)氧化的影響。因此，本研究的目的是探究氧化對豬皮明膠乳化性能的影響，以期為明膠在乳液制備方面的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

A型豬皮明膠（貨號V900863）購自Sigma-Aldrich（上海）貿(mào)易有限公司。所有其他化學(xué)品均為分析級，購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑（上海）有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

UW220D電子天平 島津儀器（蘇州）有限公司；HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋 金壇市金分儀器有限責(zé)任公司；H1850R臺式高速冷凍離心機(jī) 湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司；TGL-16gR高速冷凍離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；Marvin激光粒度分析儀 英國Malvern集團(tuán)；Unique-R10超純水凈化系統(tǒng) 廈門銳思捷水純化技術(shù)有限公司；T10均質(zhì)器 德國IKA集團(tuán)；DSA100E液滴形狀分析儀 德國Krüss公司；界面張力儀，芬蘭Kibron公司；TCS SP6激光掃描共聚焦顯微鏡（confocal laser scanning microscope，CLSM）德國Cambridge集團(tuán)。

1.3 方法

1.3.1 明膠樣品的制備

將明膠粉與去離子水混合后，在室溫下靜置30 min，然后放入60 ℃水浴鍋中30 min并用玻璃棒攪拌以完全溶解明膠，制得100 mg/mL明膠溶液，室溫冷卻后用0.1 mol/L NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至7.0。將明膠溶液（100 mg/mL）與不同濃度的過氧化氫溶液（10、20、30 mmol/L）混合，使明膠最終質(zhì)量濃度為70 mg/mL，對照組用蒸餾水替代過氧化氫溶液。為了充分氧化，將樣品60 ℃水浴90 min，冷卻至室溫，并在4 ℃下保存24 h，然后測定相關(guān)指標(biāo)。