蛋白质与脂类在界面上的特性及其交互作用

蛋白质与脂类在界面上的特性及其交互作用

Characteristics and interaction of protein and lipid in interface 孙哲浩1黄剑波1赵谋明2

SUN Zhe-hao1HUANG Jian-bo1ZHAO Mou-ming2

（1.佛山科学技术学院食品科学与工程系,广东佛山528000；2.华南理工大学轻工食品学院,广东广州510640）

(1.Food Science and Engineering Department,Foshan

University,Foshan,Guangdong528000,China；2.Food College,South China University of Technology,Guangzhou,Guangdong510640,China)摘要:探讨了蛋白质与脂类物质在油-水及气-水界面上的物理化学特性及分子间的交互作用。蛋白质与脂类在油-水及气-水界面上表现出不同的界面特性，一些小分子乳化剂等脂类物质在界面上能够降低界面张力，达到良好的乳化效果。蛋白质在界面上形成一粘弹性的网络结构，从而能够稳定乳浊液。当蛋白质与小分子乳化剂等脂类共存时，发生竞争性吸附和合作吸附两种作用，溶液体系中其它溶质的特性及蛋白质与脂类在溶液中的比率等因素决定这两种分子发生交互作用的类型。

关键词:蛋白质；脂类；界面特性；交互作用

Abstract:The paper discuss the interfacial properties of protein and lipids(especially small molecular emulsifier)and the molecular interaction.Protein and lipid show different interfacial properties such as surface rheology,diagram,adsorption etc.Protein and lipids perform competitive adsorption and cooperative adsorption in interface, resulting in food emulsion and foam instability or.Stability. Keywords:Protein；Lipid；Interface Characteristics；Interaction 食品是由多元成分构成的复合体系，各功能性组分分子间在体系中会发生相互作用，赋予了食品一定的结构和外观形态。蛋白质和一些小分子乳化剂等脂类物质是食品组分中二个重要的组成部分，其分子在界面上的特性及分子间的相互作用对形成食品乳浊液和泡沫的稳定性产生重要的影响，了解其分子在界面上的特性及分子间相互作用的机理对于食品的配方设计、加工工艺确定及良好稳定性食品产品的生产具有重要的意义[1～6]。

1蛋白质与脂类在油-水界面上的特性

1.1脂类在油-水界面上特性

当一些类脂化合物，如单甘酯添加到油-水溶液中后，在液滴表面的分布过程有3个步骤：（1）表面活性分子通过扩散粘附到界面表面；（2）已经吸附的分子延伸和打开；（3）吸附层分子的重新排列。3个过程是连续发生的，这些过程决定了界面的表面张力和表面膨胀模量。后边的2个过程包括了分子或表面活性剂分子基团在界面的转移，低分子量表面活性剂在界面上的吸附动力学是靠扩散作用来完成的[7]。

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作者简介：孙哲浩(1971-)，男,佛山科学技术学院食品科学与工程系博士,工程师。

E-mail：sunzhehao@

收稿日期：2006-04-11

Juan等研究发现，当溶液中脂类的浓度不断增加时，界面的表面张力和表面

膨胀模量也增加，说明高浓度时，脂类在界面的表面活性也很高。然而油相在较高的棕榈酸单甘油酯浓度时，吸附的脂类在油-水界面会形成结晶，反而又会影响其表面特性，因此合理的脂类浓度是界面形成的重要影响因素之一。当脂类物质在界面上吸附时，液滴丧失了自身的拉普拉斯液滴构型[8～9]。

流变学研究表明：单纯脂类物质形成的界面膜具有以下特性：（1）表面膨胀模量值与表面弹性值很相似；（2）表面膨胀模量中粘性模量值很低且几乎是零；（3）损耗角正切值几乎是零；（4）流变参数与频率无关。这些特性是难溶脂质所具有的典型特性，因此在油水界面上单独脂类形成的吸附膜表现出纯粹的弹性性质[10]。

1.2蛋白质在油-水界面上的特性

蛋白质分子在溶液中溶解后，其分子也是在油-水界面上首先进行延伸，然后打开分子结构，再进行分子的重排。乳清蛋白形成的膜表面动力学特性研究发现，其一些特性与时间有相关性，随着时间的延长，其表面张力及表面流变特性在增加，尤其是表面膨胀模量及表面弹性模量，这些特性都与蛋白质在界面上的吸附紧密相关的。

蛋白质表面特性与其在溶液中的浓度紧密相关。一般地，当蛋白质的浓度增加时，表面拉伸率和表面膨胀模量随着时间在发生变化，浓度越高，表面活性和表面膨胀模量也越高，这说明溶液中高的蛋白质浓度有利于蛋白质分子在界面的吸附。当蛋白质浓度升高到一定浓度时，其表面膨胀模量不再增加，蛋白质形成的膜达到了稳定的表面活性特性，界面被蛋白质所饱和，此时的蛋白质浓度称为临界浓度[11]。

1.3蛋白质与脂类共存时在油-水界面上的交互作用

蛋白质与脂类在食品乳浊液和泡沫中的分配由两类分子在界面的竞争性吸附和合作吸附来决定。在油-水界面上是竞争性吸附还是非竞争性吸附决定于蛋白质的浓度、蛋白质的种类、脂类的种类及在溶液中的浓度，以及蛋白质与脂类的比率。蛋白质与脂类的交互作用影响了这些体系的吸附特性和表面流变学性质。这些作用的结果影响了食品乳浊液的形成、组织结构以及稳定性。

Juan等研究了乳清蛋白与脂类模式体系的表面特性[12～15]。不同的脂类分子与乳清蛋白表现出不同的表面特性。乳清蛋白与油酸单甘油酯混合膜的研究发现，当高浓度的油酸单甘油酯时，分子间发生竞争性吸附，而当低浓度时，膜主要由蛋白质来主导，在长时间的吸附中发生了合作性的吸附作用。而乳清蛋白与单甘酯的模式体系研究却表现出不同的特性，即使在很低的分子浓度下也发生竞争性的吸附作用。

2蛋白质与脂类在气-水界面上的特性

2.1脂类在气-水界面上的特性

脂类分子在气-液界面上形成单分子排列的薄膜层，主要形态有液体-扩散态、液体-浓缩态、固体状态以及崩溃态等，其中液体-浓缩态是脂类形成界面膜最稳定的一种状态。外界溶液的环境如溶质的种类及性质，温度等会影响到脂类以哪一种形态存在。在水相介质中，乙醇的添加能够使单分子结构变得致密，成为液体浓缩状态，而蔗糖却达到相反的效果[16～18]。

Cecilio等通过相图的研究，发现了脂类在界面上不同分子形态的转变。在蔗糖或甘油存在的酸性水溶液中，液体-浓缩状态结构在增加，而固态结构在减