想象一下,我们有一种特别的油水混合物,这种混合物中油的比例超过了,被称为高内相乳液(简称HIPEs),这种凝胶状混合物因其独特性,可用作替代高油产品如部分氢化油或蛋黄酱,甚至作为可食用的3D打印油墨。
通常,我们需要添加表面活性剂来保持其稳定,但市面上多数是化学合成的,营养价值有限。因此,研究人员转向天然大分子如蛋白质、多糖作为替代稳定剂。然而,天然稳定剂面临环境因素的挑战,如温度、酸碱度的影响,需进一步研究以优化其稳定性和流动特性,以便更广泛应用。
2023年10月,西华大学食品与工程学院陈祥贵教授课题组在《Food Hydrocolloids》发表题为“High internal phase emulsions stabilized by walnut protein amyloid-likeaggregates and their application in food 3D printing”的研究成果(IF=10.7),研究了核桃分离蛋白(WPI)固化的高内相乳液(HIPEs)及其淀粉样聚集体(WPIA)的流变性能,并测试了WPIA稳定的HIPEs作为可食用食品油墨用于3D打印的打印性能,为蛋白质类淀粉样纤维聚集对稳定HIPEs流变特性的影响提供了重要的实验视角。
研究团队首先通过特殊方法制备了核桃淀粉样蛋白聚集体(WPIA),并使用了两种不同的染料来标记蛋白质和油滴,借助SOPTOP CLSM600激光共聚焦扫描显微镜观察HIPEs中油滴的形态和微观结构,发现乳化剂浓度和酸碱值(pH值)对高内相乳剂
在酸性环境(pH 3.0)下,核桃分离蛋白能有效稳定高内相乳液,形成了以固体颗粒为乳化剂的Pickering型HIPEs。相比之下,核桃分离蛋白稳定的HIPEs具有更好的储能能力和较低的屈服应力。
在中性pH 7.0下,虽然核桃分离蛋白的稳定效果减弱,核桃蛋白淀粉样聚集体(WPIA)仍可一定程度上维持乳液结构,而单独的核桃分离蛋白由于溶解性差,在中性环境中几乎不能稳定HIPEs。
WPI和WPIA在pH 3.0下稳定的HIPEs以及在pH 7.0下WPIA稳定的HIPEs的CLSM600镜下图像
相比于普通倒置荧光显微镜,共聚焦显微镜能够提供更高的分辨率和图像清晰度,减少背景信号的干扰,提高图像的对比度。
同时,激光光源具有较高的亮度和穿透性,对于观察HIPEs这类结构复杂或者较为不透明的样品更有优势。
此外,研究团队还发现WPI和WPIA在pH 3.0稳定的HIPEs都表现出优良的3D打印性能,为同一蛋白质在不同聚集情况下形成的HIPEs性能提供了一系列有价值的见解,也为扩大核桃蛋白在食品工业中的应用提供了一种新方式。
论文信息
He C, Xu Y, Ling M, et al. High internal phase emulsions stabilized by walnut protein amyloid-like aggregates and their application in food 3D printing[J]. Food Hydrocolloids, 2024, 147: 109444.
DOI: 10.1016/j.foodres.2023.112858
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