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不同濃度的過氧化氫模擬氧化對豬皮明膠乳化性能、界面張力、Zeta電位的影響（一）
來源：肉類研究 瀏覽 477 次 發布時間:2025-08-07
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行模擬氧化，并利用氧化處理后的明膠制備乳液。結果表明：隨著過氧化氫濃度的增加，明膠乳化活性指數從未氧化組的21.1 m2/g增加到30 mmol/L過氧化氫組的34.3 m2/g，乳化穩定性指數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致明膠水接觸角的增大，促進明膠在油-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，氧化明膠穩定的乳液液滴表現出較小的尺寸。綜上，氧化處理增加了明膠的疏水性，促進了明膠在油-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，降低了乳化穩定性。
明膠因其出色的凝膠特性、乳化特性、發泡特性等在食品、醫藥等領域得到廣泛應用。眾所周知，蛋白質的結構決定了其功能特性。研究人員已經探索了各種方法來改善蛋白質的乳化性能，包括物理、化學和酶修飾等方法。通過對明膠分子的修飾可以提高其乳化性能，并擴大其作為天然乳化劑的使用范圍。據報道，蛋白質的乳化性能與其表面疏水性有很大的關系。有研究用氧化亞油酸對墨魚皮明膠進行改性，發現改性明膠表面疏水性的增加降低了油-水界面的界面張力，增強了改性明膠的乳化性能。Feng Xin等也利用微波技術提取明膠，發現隨著微波提取溫度的提高會導致其α亞基的降解和明膠三螺旋結構的減少，暴露出更多疏水基團，從而增加蛋白質向油-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電荷的天冬氨酸混合形成絡合物，以期與大豆油混合并產生穩定的水包油乳液。研究發現，精氨酸和天冬氨酸在明膠分子中可以充當氫鍵的供體和受體，增加其三螺旋結構的比例，從而在連續相中形成更加緊湊的網絡結構，提高明膠乳液的穩定性。此外，明膠的乳化性能與乳液液滴的表面電荷也有關聯。當界面蛋白分子帶高電荷時，由于液滴之間的靜電排斥，乳液的穩定性得到提高。相反，液滴之間靜電斥力的下降容易發生絮凝。Liu Huihua等通過調節溶液的pH值觀察對明膠性能的影響。結果發現，適當的靜電排斥可以促進蛋白質分子的去折疊，促進其向界面的遷移，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定性的下降。
蛋白質在加工和貯藏過程中可能會發生氧化修飾，引起結構發生改變，從而影響蛋白質的功能特性。Li Helin等從米糠中提取不同酸敗程度的米糠蛋白制備乳液。該研究發現，過度氧化降低了米糠蛋白的界面壓力、擴散速率和界面膨脹模量，從而增加了米糠蛋白乳液的不穩定性。Chen Nannan等研究氧化對大豆分離蛋白乳化性能的影響，認為氧化引起大豆分離蛋白結構的展開，暴露出更多的疏水基團并形成結構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，從而產生更好的乳化性能。目前，有關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，發現氧化導致明膠凝膠機械強度和持水能力下降。氧化誘導蛋白疏水性增加和凈電荷減少，從而促進明膠分子之間的聚集，進一步限制了三螺旋結構的形成，導致松散的網絡結構，最終削弱了凝膠強度和持水能力。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）貿易有限公司。所有其他化學品均為分析級，購自國藥集團化學試劑（上海）有限公司。
1.2 儀器與設備
UW220D電子天平 島津儀器（蘇州）有限公司；HH-6數顯恒溫水浴鍋 金壇市金分儀器有限責任公司；H1850R臺式高速冷凍離心機 湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司；TGL-16gR高速冷凍離心機 上海安亭科學儀器廠；Marvin激光粒度分析儀 英國Malvern集團；Unique-R10超純水凈化系統 廈門銳思捷水純化技術有限公司；T10均質器 德國IKA集團；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。
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溶液調節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，然后測定相關指標。