南极磷虾是地球上生物量最为庞大的物种之一。南极磷虾油（AKO）富含磷脂结合的n-3多不饱和脂肪酸（n-3 PUFAs），而且含有大量的生物活性成分，如虾青素、甾醇、生育酚、VA、类黄酮和矿物质等，具有很高的营养价值。然而，AKO中高n-3 PUFAs含量使其容易发生氧化酸败，极大降低了其商业价值。已有研究表明，筛选适宜类型和比例的乳化剂构建AKO乳液体系，不仅可有效降低n-3 PUFAs的脂质氧化易感性，还能够拓宽AKO在健康食品体系中的应用场景。乳清分离蛋白（WPI）作为一种天然乳化剂，可在O/W乳化液中发挥其高效的乳化性。作为奶酪工业的副产物，WPI营养价值极高。
郑州轻工业大学食品与生物工程学院段子强、秦晓鹏、白艳红*等通过探究不同质量分数的WPI对高载油量（30%，m/m）AKO乳液的理化特性和物理稳定性的影响规律，并从剪切和微流变特性和微观结构层面剖析了WPI调控AKO乳液稳定性的作用机理，旨在为高载量高稳定性AKO乳液凝胶型体系的构建提供一定理论依据，也为拓宽AKO在健康食品中的应用提供一定思路。 
1、WPI添加量对AKO乳液平均粒径、Zeta电位的影响
如图1A可知，依赖内源性磷脂乳化制成的AKO乳液平均粒径为（516.67±25.87）nm。添加WPI的AKO乳液的平均粒径显著降低，最低值为（298.23±6.79）nm，降低了42.28%。未添加WPI的AKO乳液Zeta电位值为（-14.03±0.38）mV，随着WPI质量分数逐渐增加，AKO乳液Zeta电位绝对值整体呈显著增大趋势（P＜0.05），WPI添加量为6%时，AKO乳液Zeta电位绝对值增加了18.05%，说明乳液脂滴之间静电斥力增强，有助于减缓脂滴的沉降，增加脂滴分散性，形成稳定的乳液体系。
如图1B所示，未添加WPI的AKO乳液的粒度分布存在两个峰，表明粒径不均一。添加WPI的AKO乳液粒度分布只有一个峰，且随WPI质量分数的增加，乳液向低粒度方向偏移且峰形越来越尖，表明WPI的添加使AKO乳液粒径变小且趋于均一。
TSI用来表征AKO乳液的物理稳定性，TSI越小，表明乳液体系物理稳定性越高。如图2所示，测定开始的前1 500 s内，AKO乳液的TSI逐渐升高，之后趋于稳定，说明乳液在25 min左右趋于稳定。随着WPI质量分数逐步增加，TSI曲线呈先降低后趋于稳定的趋势，最终WPI添加量为3%与6%的AKO乳液TSI曲线相差不大。这表明，适宜浓度的WPI添加能够改善乳液的物理稳定性，这可能是因为WPI中大量暴露的疏水残基增加了蛋白质分子对油水界面的亲和力，同时缩短了降低表面张力所需的时间，从而产生小脂滴。然而，WPI添加量大于3%时，吸附在油滴表面的蛋白载量达到饱和，过多的蛋白可能会与磷脂等小分子表面活性剂在油水界面存在竞争性吸附，乳液发生絮凝，导致乳液物理稳定性变差。
由图3A可知，剪切频率范围为0.01～10 Hz时，所有乳液样品都表现出剪切变稀行为，说明该乳液属于假塑性流体。此外，WPI质量分数越高，表观黏度越大，这可能与脂滴界面形态和连续相中WPI质量分数增加有关。较高的表观黏度有助于减缓脂滴的沉降速率，改善AKO乳液的物理稳定性。
由图3B可知，所有乳液样品的G′值与G″值均随角频率的增加整体呈增加趋势，且G′值均大于G″值，表明该乳液为非牛顿流体，表现出明显的弹性流体特征，乳液形成了较好的弹性网络结构。随着WPI质量分数的增加，G′值与G″值都呈逐渐增大的趋势。其中，WPI添加量为1.5%和3%的AKO乳液样品的G′值和G″值较为接近。同一角频率下，添加WPI的乳液样品的G′值和G″值均大于未添加WPI的AKO乳液样品，说明由WPI稳定的AKO乳液样品具有更高的黏度。总之，WPI可通过增加空间位阻，提升乳液体系黏度进而提升AKO的稳定性。
如图4所示，WPI质量分数为0%～3%的AKO乳液的MSD曲线分布比较密集，MSD与去相关时间曲线成线性关系，说明乳液中脂滴的布朗运动范围比较固定，表现出较强的黏性行为。此外，WPI质量分数为6%的AKO乳液示踪粒子的MSD与去相关时间的曲线为非线性，MSD曲线中出现了平台区，表明脂滴的运动受到了限制，该体系展现出明显的弹性行为，这与WPI质量分数为6%的AKO乳液的黏度较高有关，也可能是因为添加过多的蛋白导致乳液发生絮凝，从而显示出更多的固体行为。
EI是计算平台区高度的倒数值，用来表征弹性的变化。如图5A所示，随着WPI质量分数的增加，AKO乳液的EI呈递增趋势；说明WPI质量分数的增加导致其弹性增大，乳液网络尺寸减小，硬度增大，这与剪切流变学分析的结果一致。EI、FI、SLB分析FI是去相关时间的倒数，FI值越大，表明样品的流动性越好，反之具有很强的固体特征。如图5B所示，WPI添加量为0%～3%时，AKO乳液的FI相差不大；而WPI添加量为6%时，AKO乳液的FI显著降低，说明其固体行为显著增加。
微流变学中，SLB常被用于表征被测样品的固液平衡状态，该曲线平台区域的斜率值即为SLB，其含义为示踪粒子的移动速率。如图5C所示，AKO乳液的SLB值随着WPI质量分数的增加而降低，WPI质量分数为0%～3%时，SLB在0.5～1.0之间，此时示踪粒子移动速率快，说明这3 组样品表现出更明显的液体行为，即黏性行为；WPI质量分数为6%时，AKO乳液的SLB＜0.5，乳液脂滴运动表现出更多的固体行为，即弹性行为。 由图6可知，依赖内源性磷脂乳化制成的AKO乳液脂滴被束缚在内源性磷脂形成的腔室结构中，但腔室结构不完整，分布并不均一，存在许多游离在框架之外的大颗粒脂滴。WPI的加入，AKO乳液体系中形成了较为完整的网络结构，乳液脂滴被束缚在基于磷脂-蛋白交互作用形成的乳液网络结构中。随着WPI质量分数的增加，由于吸附在脂滴上的WPI与内源性磷脂分子之间交互作用增强，使乳液网络结构逐渐趋于完整且均一，大颗粒脂滴被乳化成小脂滴，均匀分散在网络结构中。但在WPI添加量为6%的AKO乳液中，乳液网络结构的腔体壁较厚，说明过多的蛋白添加形成的乳液网络结构过于牢固，同时多余的蛋白可能发生聚集导致乳液发生絮凝，进而影响了乳液的稳定性。
在构建AKO乳液体系的基础上，探究WPI质量分数对AKO乳液理化稳定性、流变学行为和微观结构的影响。研究发现，随着WPI质量分数从0%增加至6%，AKO乳液平均粒径显著降低，Zeta电位绝对值明显增加，乳液TSI值降低，体系趋于稳定。剪切和微流变学特性分析发现，WPI的引入使AKO乳液表观黏度值增大，弹性行为更显著，而流动性降低。进一步微观结构观察显示，随着WPI质量分数的增加，AKO乳液脂滴尺寸变小，并进一步被束缚在网络结构中，蛋白质网络结构更加致密且趋于均一。但过多WPI的添加，会导致界面吸附蛋白达到饱和，多余的蛋白可能会与小分子表面活性剂产生竞争性吸附，使蛋白聚集，乳液发生絮凝，从而削弱乳液稳定性。总之，适量的WPI添加能够减小脂滴粒径、增加空间位阻和脂滴电斥力，增强对AKO乳液脂滴的束缚，从而改善AKO乳液体系稳定性。本研究阐明了WPI添加量对高载油量AKO乳液理化稳定性和流变学特性的影响，为构建高载量高稳定性的AKO乳液体系提供了理论依据。
本文《乳清分离蛋白-南极磷虾油乳液理化稳定性和流变特性》来源于《食品科学》2023年44卷10期15-21页.作者：段子强，秦晓鹏，禹晓，望运滔，吴楠，白艳红，邓乾春，李可. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220922-223.
