物理和卵清蛋白泡沫流变特性受离子强度和罗勒种子牙龈补充

文摘

在这项研究中,离子强度的影响和罗勒种子胶(BSG)蛋白的发泡性能白蛋白(EWA)进行了研究。泡沫制备EWA 1% (w / v)在不同浓度的氯化钠(生理盐水;0、0.5和1% w / v)和BSG(0、0.1和0.3% w / v)。结果表明,泡沫密度和泡沫稳定性EWA显著( )增加而增加BSG浓度从0到0.3% (w / v)。相反,氯化钠浓度的增加从0到1% (w / v)增加泡沫泛滥,但减少泡沫密度。振幅流变参数表示的改善泡沫结构随着氯化钠浓度。此外,一个弹性结构在泡沫的情况下获得更高浓度的氯化钠。弹性模量( )高于损耗模量( )频率范围,有低频率依赖的所有样品。在恒定频率1赫兹,切(δ)是最低的样品含有1%氯化钠(w / v),但没有BSG。有一个屈服应力值随着BSG浓度下降;然而,氯化钠浓度的增加导致屈服应力的增加。最高的屈服应力(37 Pa)属于样品含有1%生理盐水,但没有BSG。总的来说,这是发现氯化钠和BSG可以大大改善流变和发泡性能(特别是,泡沫稳定性)的蛋白白蛋白。

1。介绍

泡沫是异型的系统,气体分散在液相(1]。最常见的组件泡沫生产蛋白质,如鸡蛋。泡沫被认为是最重要的一个属性的食物蛋白质。泡沫蛋白质的性质取决于其内在属性和外在因素如温度、离子强度、pH值和与食物的交互组件(2]。蛋白质和阴离子多糖混合物独自蛋白质相比有更好的表面活性的属性,这意味着这种混合物会导致一个更稳定的泡沫的形成(2),主要是由于粘度的增加相应的解决方案(2]。许多研究人员报道实质性改善发泡和流变特性的食物蛋白质的存在一些多糖(3- - - - - -5]。多糖对发泡的影响的一个方面属性的蛋白质是通过修改气泡分布在液体中气体体积分数和泡沫密度变化1]。在混合与蛋白质、多糖聚合物都可以通过氢键相互作用和静电和疏水相互作用6]。此外,多糖的存在可以改变溶液的流变性质,因为它非牛顿流变特性(例如,粘弹性和触变性)。

蛋清蛋白(EWA)是最重要的食品工业中使用的泡沫剂的最近的研究兴趣在其起泡性在不同的条件和添加剂的影响。Raikos et al。7]研究了蔗糖和食盐(氯化钠)发泡性能的蛋清蛋白质在不同比率的蔗糖氯化钠(12:0,0:12,6:6 w / w)。这些研究人员(7]发现,添加氯化钠蛋清蛋白的解决方案提高了发泡特性(例如,泡沫溢出和泡沫稳定性),相对于样品含有蔗糖或控制样本(不含蔗糖或氯化钠)。

泡沫由EWA通常在生产过程中破坏和存储。因此,为了提高EWA的泡沫稳定性,不同的稳定剂如多糖已被使用。例如,Miquelim et al。6]研究了瓜尔胶的影响,黄原胶,kappa-carrageenan EWA的发泡性能和报道,所有的这些多糖提高泡沫稳定性的蛋白质。胡et al (8]。报道称,添加魔芋葡甘露聚糖EWA增加了泡沫的稳定性。

罗勒种子胶(BSG)是一种新型的多糖,最近被用于食品行业的各种功能角色,如表面活性稳定,乳化、发泡,增厚,和胶凝性能9]。雷夫et al。10BSG]报告原纤维结构包含一个球状结构一样,在分散的棉花。剪切稀化行为,除了高一致性和屈服应力,也报道了BSG [9,11]。

虽然泡沫由蛋白质的性质,有或没有稳定剂,已被广泛研究在过去,大多数的这些调查集中在理解机制的形成和稳定泡沫,泡沫的流变特性得到了更少的关注。的原因之一这一稀缺的信息在这个字段是使用传统的流变仪的问题的过程(例如,杯和鲍勃或平行板系统)用于测量流变特性,因为泡沫的破坏和不可避免的墙滑(12]。巴恩斯和阮13)提出了叶片几何wall-slip问题作为解决方案通过将剪切面内材料。通过使用这种技术,材料的屈服面是定义良好的在测量圆柱表面上的材料的叶片位于材料本身,而不是躺在鲍勃的表面。此外,叶片非常薄的叶片和横截面积很小,所以可以降低叶片的样品没有损坏材料(在这种情况下,泡沫)结构(14]。Pernell et al。14叶片几何)用于测定屈服应力在泡沫制造使用白色和乳清分离蛋白。

BSG的影响的物理性质的发泡能力和泡沫稳定性EWA之前已经研究[15),但没有报告BSG的使用,作为一个小说,自然的和具有成本效益的稳定剂,提高EWA泡沫的流变特性。此外,作者而言,没有研究离子强度的影响在EWA的起泡性和流变特性,尤其是在另一个水状胶质的存在(即。BSG)。因此,本研究的目的是探讨影响氯化钠和小说多糖BSG单独和/或结合,物理上(例如,泛滥成灾,密度和稳定性)和流变(例如,振幅扫描、频率扫描和屈服应力)EWA泡沫的性质。因为在许多食品,蛋白质和多糖存在一起,离子强度是最重要的一个参数,它们会影响蛋白质和多糖之间的静电相互作用。相应地,这种互动可以影响起泡性,泡沫稳定性,EWA的流变参数。这是特别感兴趣的研究人员和食品制造商,作为食品的结构不会大大取决于盐和稳定剂,在这类系统中最重要的两个参数。假设,溶解度、展开、粘度、EWA和聚合,对其发泡特性产生影响,可以改变的盐(氯化钠)和/或多糖如BSG。因此,了解生理盐水和BSG的影响在不同的属性EWA可以指导食品制造商更好的生产不会食品和一些可取的发泡性能。

2。材料和方法

2.1。材料

罗勒(罗勒属bacilicuml .)种子在Neka从当地市场购买,伊朗,根据法提取口香糖报道Hosseini-Parvar et al。11(即)在最佳条件。,1 g of the seed in 65 mL water at pH = 8.0 and temperature of 68°C, stirring for 20 min at 300 rpm). Egg white albumin powder (analytical grade ovalbumin, >80% purity, CS: 35021190) was purchased from Applichem (Darmstadt, Germany). Sodium chloride was purchased from Pronalys Chemicals (Auckland, New Zealand).

2.2。卵清蛋白制造解决方案和相应的泡沫

股票白蛋白溶液制备以恒定浓度的2% (w / v)搅拌(300 rpm)蒸馏水的粉2 h (25°C)。BSG也准备的原液浓度为1% (w / v)通过分散口香糖在蒸馏水和在室温下搅拌2 h,然后搅拌在一夜之间在4°C完成水化。EWA股票的解决方案和BSG然后获得混合溶液混合的蛋白质含量1% (w / v)和BSG浓度的0.1 - 0.3% (w / v)。探讨离子强度对泡沫的物理和流变特性,EWA-BSG混合解决方案准备的0.5(85.6毫米)和1%氯化钠(171毫米)。制造新鲜的泡沫材料,不同的解决方案被生在一个玻璃容器(直径7厘米和9厘米高)与电动厨房混合器(百得,250 W,最大rpm)为180秒。

2.3。物理性质的制造泡沫

2.3.1。泡沫泛滥

泡沫泛滥决心根据胡锦涛et al。[方法8与一些修改)。30毫升的样品(解决方案)是用于生产的泡沫,和新鲜的泡沫被转移到一个量筒。泡沫泛滥是使用以下公式计算: 在哪里V_F是泡沫体积达到在搅拌过程和结束吗V₀是初始体积的样品。

2.3.2。泡沫密度

泡沫密度计算根据先前发表的方法(16]。新鲜的泡沫被转移到一个圆柱形容器,和泡沫密度计算是基于 在哪里米和重量(g)和体积(厘米吗³分别的泡沫。

2.3.3。泡沫排水

泡沫的稳定性的评价标准(排水)排出的液体体积分数的30分钟后,根据奋斗的方法等。17与一些修改)。新鲜的泡沫被转移到一个渐进的气缸,和液体排水被记录在30分钟的存储。

2.4。制造泡沫的流变特性

泡沫的流变特性测量与安东洼地自然史流变仪(301年MCR自然史,安东洼地GmbH,德国)配备了叶片几何(身高3.8厘米,直径1.9厘米),四个不同的地区如下列所述。

2.4.1。振幅扫描测量

应变扫描测试在0.01 - -100%的染色范围在20°C和1赫兹的频率。的(储能模量),(损耗模量)策划和应变,谭(δ)在线性粘弹性区域(住),在临界应变和压力(τ_y)确定相应18]。

2.4.2。频率扫描测量

频率扫描测试的频率范围是0.1 -100赫兹,在活范围和20°C。和是策划和频率。谭(δ)确定常数1赫兹的频率,根据我们以前的方法(19]。

2.4.3。屈服应力测量

屈服应力是决定使用稳定的剪切试验。不断上升的压力从0.1到100 Pa在20°C。剪切应力的数量最多的粘度,粘度逐渐降低后,被视为屈服应力(20.]。

2.5。数据分析

实验进行了一式三份,使用SPSS软件进行统计分析(美国纽约版16、IBM、阿蒙克)。邓肯执行测试来确定样本之间的显著差异在5%的概率水平( )。分析了流变数据使用较低的软件(版本3.4,Ostfildern,德国),使用Excel 2010和图形绘制。

3所示。结果与讨论

3.1。物理性质的制造泡沫

发泡能力和泡沫稳定性的最重要的功能是泡沫。泡沫能力可以由泡沫体积的增加,泡沫稳定性可以通过测量液体的速度从制造泡沫排水21]。获得的数据的物理性质并给出了泡沫和讨论如下。

3.1.1。泡沫能力(泛滥和密度)

氯化钠和BSG浓度的影响在泡沫泛滥和泡沫密度数据所示1(一)和1 (b),分别。根据图1(一)泡沫溢出明显高于( )在泡沫的情况下补充1%氯化钠和没有BSG。为样例补充0.3% BSG没有氯化钠,泡沫泛滥是190%,显著( )低于其他样品( )。泡沫密度表现出反向趋势泛滥和显著( )高0.3% BSG和补充的示例没有氯化钠(0.296克/厘米³)。泡沫密度属于最低的样品含有1%氯化钠和没有BSG的存在(0.193克/厘米³)。

结果表明,当氯化钠提升泡沫泛滥,BSG这个属性下降引起的。例如,在样本的情况下常数量的1%氯化钠和可变数量的BSG(即。,0,0。1,和0。3%), foam overrun ranged from 370% (0% BSG) to 225% (0.3% BSG), whereas it was 271%, 295%, and 322% for the samples with constant amount of 0.1% BSG and containing 0%, 0.5%, and 1% NaCl, respectively (Figure1(一))。

图1 (b)表明,泡沫密度的样品有1%氯化钠和含有0%,0.1%,和0.3% BSG为0.193,0.208和0.272克/厘米³分别在样本的情况下,常数量的BSG(0.1%)和包含0,0.5和1%的氯化钠,它是0.242,0.226和0.208克/厘米³,分别。泡沫密度的增加与持水性不BSG浓度的增加是由于BSG的增稠性能,使泡沫更重。水绑定会导致技术新泡沫的质量,例如,易于制造和泵,以及抵抗破坏(22]。

为了形成一个泡沫,需要水溶性蛋白质和空气界面吸附能力(5,21]。在这方面,氯化钠的存在可以影响蛋白质溶解度和吸附空气接口(5]。由于起泡性与蛋白质的溶解性,在目前的实验中,白蛋白的泡沫泛滥氯化钠的浓度的增加而增加。氯化钠可以影响蛋白质分子带电,因为它提高了蛋白质的吸附在空气与界面减少nonadsorbed和吸附蛋白质分子之间的静电斥力5]。戴维斯et al。12]和Ercelebi Ibanoğlu [5]类似的报道,氯化钠的添加显著提高乳清分离蛋白的吸附空气与接口。Raikos et al。7)还指出,添加氯化钠增加EWA的泡沫泛滥,由于蛋白质吸附在空气与接口的便利化。戴维斯et al。12)报告了类似的结果对氯化钠的作用在乳清分离蛋白吸附空气与接口。有趣的是,在当前的研究中在BSG的存在,添加氯化钠代表同样的效果在EWA的泡沫溢出BSG(图的缺失1(一))。氯化钠浓度的增加增加泡沫泛滥和减少泡沫密度。相反,BSG和增加其浓度显著( )降低泡沫泛滥。降低泡沫泛滥成灾BSG浓度增加可以归因于增加溶液的粘度,防止空气渗入。类似的行为已经报道了乳清分离蛋白和在果胶/瓜尔胶(5]。Protein-polysaccharide交互可以改善界面层的稳定,从而导致一个更稳定的泡沫与泡沫聚结(23]。

3.1.2。泡沫稳定性

发现虽然BSG浓度提高泡沫稳定性增加,氯化钠对这个参数没有显著影响。图1 (c)显示了BSG浓度对泡沫稳定性的影响在缺乏生理盐水。BSG浓度增加水相粘度增加,这可能影响吸附高分子层的厚度和粘弹性行为导致薄板的稀释率的降低和提高泡沫稳定性(8]。在更高浓度的BSG的情况下,一种不溶性复杂的可能形式,轮流可以促进粘弹性界面的发展网络在空气与接口(16]。

3.2。振幅扫描测量

应变扫描测量是在0.01 - -100%的应变范围20°C和一个常数1赫兹的频率来确定线性粘弹性区域(活)。为了更好地理解动态流变特性,损耗角正切活地区(tan (δ)_而活)和剪切应力的尽头住区域(τ_y)测定。根据这些结果,增加了两个区域应变:活区域和非线性区域。活地区和是常数,而在非线性区域和随应变增加而降低(数据没有显示)。谭(δ),τ_y从振幅扫描数据提取。谭(δ)_而活是来比活地区,这个参数可以制造泡沫的物理性质的指标(16]。谭BSG和氯化钠浓度的影响(δ)_而活如图2(一个)。因此,样品没有BSG和氯化钠(控制泡沫)显示最高的棕褐色(δ)_而活(0.241)。增加氯化钠和BSG浓度降低引起tan (δ)_而活生理盐水中展示了一个更大的影响。较低的样本数量的棕褐色的结构(δ)_而活强相比其他样本(图2(一个))。较高的储能模量可以是由于形成一个网络跨层导致高模(24]。τ_y在年底住压力区域的非线性区域开始后压力(25]。相反,削弱结构的应力值时将开始超过样品τ_y。τ_y值显著降低( )在样品BSG和氯化钠(0.281 Pa),控制相比,它随着氯化钠浓度的增加而增加。的最高金额τ_y属于样品含有0.3% BSG(图2 (b))。τ_y价值BSG浓度的增加而增加。

根据流变参数获得振幅扫描测试,增加浓度的氯化钠或BSG改进制造泡沫的结构。盐在这种情况下的功能是它可以绑定到组蛋白,引起静电生物聚合物之间的相互作用(5]。减少静电斥力可以改善泡沫结构。BSG可能形成一些灵活的电影在泡沫泡沫和改善泡沫结构(2]。BSG表面活性的性质,降低表面张力,形成一个膜表面的气泡(26]。这种多糖能显著刺激粘弹性性质和吸附高分子层的厚度(tan低δ),这可能导致降低薄板的稀释率和提高泡沫稳定性更高τ_y)[8]。在氯化钠的存在,特别是在浓度越高,大部分的水分子可以绑定到盐离子,同时周围的水分子会发生重组蛋白质(即。EWA)。这可能导致更强的表面疏水蛋白质-蛋白质之间的关系相比protein-water交互。离子盐可以减少蛋白质之间的静电相互作用(EWA)和多糖(BSG),因为他们可以与面对面互动EWA带电荷基团形成双层,反过来导致蛋白质溶解度的增加与盐(27]。这种行为可以提高泡沫的流变特性,由于泡沫的形成与固体行为(tan低δ(高)和强大的结构τ_y)。

3.3。频率扫描测量

在目前的研究中,小振幅振荡技术被用于泡沫的情况下含有不同数量的BSG和氯化钠活地区(从振幅扫描测试)。评估的影响生理盐水和BSG浓度EWA泡沫的流变特性,动态测量进行了超过0.1 -100赫兹的频率范围;的机械光谱样本数据所示3(一个)- - - - - -3 (c)。这些发现表明,占主导地位的在所有的频率扫描范围,代表所有的样品(固体状的行为28]。我们可以看到在图3在任何情况下,和与低斜率值增加随着频率的增加,表明低频率依赖性在所有的泡沫样品。低频率的依赖关系的特点是弹性材料(18]。这些结果表明,频率没有显著性差异的结构泡沫。没有交叉点的频率扫描测试,这表明制造泡沫的固体状的行为(29日]。

氯化钠的作用和谭BSG浓度(δ在恒定频率的1 Hz如图4。谭(δ)是一个重要的参数,可以描述样品的结构。当谭(δ)超过1,粘性和结构值大于(16]。棕褐色的最低水平(δ)(即。,0。165)belonged to the sample containing %1 NaCl, with no BSG, while the samples with 0.3% BSG showed the highest tan (δ)。结果显示在图4谭,氯化钠浓度的增加降低了(δ),同时增加了BSG浓度增加tan (δ)。这意味着氯化钠的泡沫样品含有更高的价值提供了一个更有弹性特性与样品含有更高价值的BSG粘胶的行为。这样的行为可以解释泡沫泛滥;即。,the lower overrun is a consequence of the reduced bubble formation, which has an effect on the rheological properties of the manufactured foams. The lower air bubble formation resulted in a more viscose behavior, higher tan (δ),和较低的固体属性(16]。一般来说,蛋白质相互作用和蛋白质凝固可以提高盐的加入,因此,它会导致吸附蛋白质的交互接口,因此,起泡性的增加(30.]。增加空气形成氯化钠的存在可能会导致较低的棕褐色(δ)、高弹性行为,和高固体属性(16]。BSG浓度的增加,相反,可能导致减少在空气泡沫形成和分数,这可能导致粘胶制造泡沫的行为。

3.4。屈服应力测量

很重要的屈服应力研究泡沫从EWA获得含有不同浓度的BSG和生理盐水,因为屈服应力是一种最重要的蛋白质泡沫流变特性。泡沫可以忍受小值的压力,但在更高的压力,他们将成为流式的液体(31日]。泡沫的结构,一般来说,有一个过渡的重要影响固体状的行为的行为。屈服应力可以被描述为一个压力低于流动观测(31日]。

的屈服应力的泡沫在不同浓度的存在生产BSG和氯化钠如图5。1%的泡沫补充生理盐水,没有BSG,显示最高的屈服应力(37 Pa),而样品含有0.3% BSG显示最低数量的屈服应力。屈服应力增加氯化钠浓度增加,同时增加BSG浓度降低屈服应力。戴维斯et al。12)报道,屈服应力的泡沫用乳清分离蛋白显著增加的氯化钠(pH值7.0)。运气et al。32)报道,氯化钠和CaCl₂屈服应力的增加乳清分离蛋白泡沫。这些研究人员报道,离子强度超过100毫米时,离子的双扩散层周围胶体太小,没有提供任何对聚合稳定。这可以减少静电屏障的蛋白质吸附在界面。

4所示。结论

在最近的研究中,离子强度的影响以及BSG浓度在物理和EWA泡沫的流变特性研究。结果表明,离子强度增加显著(通过添加氯化钠)( )改善发泡EWA的能力。与生理盐水的浓度的增加,泡沫泛滥增加,泡沫密度降低。BSG浓度的增加泡沫密度和泡沫稳定性增加,而降低泡沫泛滥。结果表明,振幅测试主要是在在所有的应变范围。压力的尽头住区域(τ_y)浓度的氯化钠和BSG的增加而增加。频率扫描结果证实振幅扫描的结果,因此,一个弹性结构的所有样品确认。屈服应力随着离子强度的增加而增加,而增加BSG浓度降低这个参数。因此,这项研究的结果显示,添加氯化钠和BSG建议改进的发泡特性(特别是泡沫稳定性)和EWA的流变特性。然而,关于BSG的影响,了解最优浓度是至关重要的,在高浓度测试在目前的实验中,水状胶质增加粘度,从而影响制造泡沫的一些参数(例如,溢出)。本研究的结果也证实EWA的补充与氯化钠溶液仅是一个简单的和具有成本效益的方式改善发泡性能的解决方案,由于物理上的盐效应和制造泡沫的流变特性。

球状蛋白等蛋白质的主要成分是白蛋白泡沫生产。EWA的发泡特性依赖于溶解度,展开,粘度、和聚合的蛋白质,可以改变所有这些添加不同浓度的盐和多糖如BSG。不会食品如牛轧糖,蛋白糖饼,虚张声势,鲜奶油,和巧克力慕斯在流行的营养,尤其是西方国家。因此,了解泡沫做的鸡蛋清蛋白的性质是研究人员和食品制造商的一个有趣的话题。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

附加分

突出了。氯化钠浓度的增加增加泡沫泛滥和减少泡沫密度。BSG增加泡沫的稳定性和泡沫密度虽然减少泡沫泛滥。振幅扫描测试表明:氯化钠泡沫结构有所改善。存储和损失模低斜率随着频率的增加。由于氯化钠添加屈服应力值增加,但降低了BSG补充。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

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