碱提取花生多糖-蛋白质复合物的特性及其作为Pickering乳化剂的能力

背景介绍

根据美国农业部的数据，2019年脱皮花生油库存高达2580万磅，不可避免地产生了大量的花生油生产残留物。到目前为止，副产品的利用主要集中在蛋白质上，但从花生油的副产品中回收花生多糖开始逐渐引起研究者广泛的兴趣，花生多糖与蛋白质的复合物（PECs）有望被开发为新型Pickering稳定剂。

Pickering颗粒能将液体油转换成固体样质地并具有优秀的稳定性质。迄今为止，碳水化合物、蛋白质、多糖和蛋白质复合物是作为有效的Pickering乳液稳定剂的主要几类食品级颗粒，它们分别面临着疏水性差、分子结构敏感性差、制备条件复杂和需要严格控制等问题，这些问题亟待解决。 

本研究采用梯度碱溶液从花生饼粕中提取多糖和蛋白质复合物，以获得乳化性能好的组分。探究对该复合物的流体力学、显微形态和接触角等性质。随后采用使用相对较高浓度的花生多糖和蛋白质复合物制备不同油体积分数的乳液。考察乳液微观结构、液滴尺寸、流变性能，评价其稳定性，在此基础上揭示乳液的稳定机理。

研究方法

将分散在蒸馏水中的花生沉淀物分别调节到ph8.0、ph10.0和ph12.0，在121℃孵育40min，将制得的淀粉浆离心，上清液用耐热α-淀粉酶酶解90min，在反应液中水解淀粉。水解后经过超滤脱盐，喷雾干燥，最后根据提取pH值（pH=8.0、10.0、12.0），将得到的含蛋白质的复合物命名为PEC8.0，PEC10.0和PEC12.0。

并采用动态光散射分析仪、SDS-PAGE凝胶电泳、透射电镜、接触角测量仪对花生多糖和蛋白质复合物进行表征。

以8800rpm将花生油与花生多糖和蛋白质复合物分散液混合1min制备得到Pickering乳液。并采用共聚焦激光扫描显微镜、流变仪、离心稳定性分析法对乳液的性能进行分析。

结果与分析

如图1所示，在0.5% 浓度下，PEC8.0、PEC10.0、PEC12.0均呈现近单模态粒径分布，其流体动力学直径分别为264.1±5.1 nm、403.3±7.9 nm和360.5±13.5nm，PEC10.0和PEC12.0比PEC8.0具有更大的粒径和更高的纵横比；

如图2所示，染色的蛋白质呈蓝色，而染色的多糖呈粉红色，当提取pH值增加到10.0时，PECs的部分蛋白质与大尺寸多糖相连，这可能是因为颗粒复合物中蛋白质浓度较高，从而增加了多糖与蛋白质反应的可能性；

如图3所示，油相为绿色，PECs颗粒为红色，油相位于液滴的内部，而颗粒则吸附在液滴的边界上，属于典型的O/W型乳液，PECs 颗粒与蒸馏水之间的接触角来评估润湿性，PECs的接触角小于90°，表明相对亲水性的特征；

如图4所示，随着储存时间的增加新鲜制备的乳液凝胶结构进一步加强，这可能意味着颗粒间的相互作用对凝胶结构的强化的影响比液滴间相互作用更为重要。

图1 在0.5%（w / w）浓度（A）和2.0%（w / w）浓度（A-1）下花生多糖和蛋白质复合物（PECs）颗粒的流体动力直径分布；以及0.5%（w / w）浓度（B）和2.0%（w / w）浓度（B-1）的PECs颗粒的透射电镜图像

图2（A）花生多糖和蛋白质复合物（PECs）的SDS-PAGE电泳图片。0：预染色蛋白标记物，用于监测电泳分离；1：PEC8.0；2：PEC10.0；3：PEC12.0；4：蛋白质标记物作为碳水化合物染色的阴性对照。（B）各种微扰溶剂对浓度为2.0％（w/w）的PECs的流体动力直径的影响。

图3（A）用花生多糖和蛋白质复合物（PECs）稳定的乳液在油含量（φ）= 0.4、0.5、0.6和0.7时的激光共聚焦扫描显微镜图像，放大倍数为250倍。油相为绿色，PECs颗粒为红色；（B）新鲜制备的乳液的d4,3分布

图4用花生多糖和蛋白质复合物（PECs）在φ= 0.4、0.5、0.6和0.7（分别存储0和20 d）下制备的乳液的外观。（A-1&2）放在黑色桌面上存放20天然后的乳液的照片；（B）新鲜制备的乳液离心后的外观

结论

本研究证明，花生饼粕中蛋白质与多糖的结合和多糖构象的去折叠促进了PEC10.0和PEC12.0中颗粒尺寸的扩展；其中PEC10.0和PEC12.0比PEC8.0具有更大的粒径和更高的纵横比；4.0% PECs在油含量（φ）=0.4-0.7时能很好地稳定乳剂，吸附在界面中的颗粒与连续相中的颗粒的相互作用维持了Pickering乳液稳定性和强的凝胶结构；PEC10.0和PEC12.0可以稳定高内相Pickering乳液。

以上实验结果为开发花生多糖和蛋白质复合物作为一种新型Pickering 稳定剂提供理论指导，提高了实现花生加工中残留物的高附加值利用的可能性。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813020336989

供稿人：

冯新玥