甜菜果胶乳化活性及稳定性

乳化技术是食品生产的一项关键技术，乳化剂种类不同，其乳化能力和制备的乳液的性质也存在较大差异。而在前期实验中又发现，柑橘果胶的乳化性质要优于苹果果胶；因此本研究中选择了柑橘果胶与甜菜果胶进行各方面理化性质的比较。甜菜粕是甜菜榨糖的主要副产物，目前甜菜粕主要被用作动物饲料，开发利用率极低，且在加工利用过程中，存在着产业链短、利用率低、资源浪费、环境污染等问题。因此，拓宽甜菜粕的应用范围，提高其附加值，实现甜菜粕的综合利用和多层次开发，不仅能提高其商业价值，更是减少环境污染的有效途径。

甜菜果胶在甜菜粕中含量丰富，具有良好的乳化特性和凝胶特性，是食品中常见的增稠稳定剂。来自山东大学（威海）海洋学院的陈浩、中国农业大学北京食品营养与人类健康高精尖创新中心的张凯华和威海海洋职业学院食品工程系的刘世永等人主要从这3 个甜菜主产区中选择了5 个县市的甜菜粕，进行果胶提取研究。分析了不同产地甜菜果胶的结构组成及理化性质差异。优选蛋白质含量较高产地的甜菜粕，进行提取方法研究。本研究对甜菜果胶制备的O/W乳液的乳化特性进行了分析，并以柑橘果胶作为对照，考察了果胶质量浓度、pH值、温度、盐对乳液特性（粒径分布、平均粒径、Zeta-电位和浊度变化）的影响，为其应用开发提供理论依据。

1.不同产地甜菜果胶的理化性质

对5 个产地甜菜粕提取的甜菜果胶做进一步的成分分析。所得到的甜菜果胶的半乳糖醛酸的质量分数均在65%以上，达到商品果胶的要求。甜菜果胶中蛋白质含量丰富，除前旗地区外，其余均大于65 mg/g，远高于柑橘果胶中蛋白质含量（36.7 mg/g）。

果胶的酯化度信息：甜菜果胶的酯化度均大于50%，属高甲酯果胶，且酯化度均在53%～57%范围内，属于甲酯化程度相对较低的高甲酯果胶。甜菜果胶的Zeta-电位在－35 mV左右，pH值在3左右，是一种酸性阴离子多糖。甜菜果胶的HLB值为12，属于亲水性乳化剂。甜菜果胶质量浓度为5 mg/mL时，磁力搅拌2 h即可溶于水中；当质量浓度升高到25 mg/mL时，需搅拌过夜；当质量浓度为30 mg/mL时，甜菜果胶溶液流动性较差，呈现半固体状。因此，甜菜果胶在30 mg/mL以下使用较好。由于博城甜菜粕提取果胶蛋白质含量最高（73.6 mg/g），因此后续实验选取该果胶做更全面的乳化性质评价。

2.果胶质量浓度对乳液特性的影响

对乳液粒径分布的影响

5 mg/mL甜菜果胶溶液制备的乳液呈现钟罩型曲线，随着质量浓度增加，粒径分布向更小粒径范围移动，但出现了双峰。当甜菜果胶质量浓度达到10 mg/mL时，乳液粒径分布几乎不发生变化。

对乳液粒径变化的影响

随质量浓度的增加，甜菜果胶制备的新鲜乳液平均粒径逐渐降低。且10、15 mg/mL和20 mg/mL甜菜果胶乳液的粒径之间不存在显著性差异（P＞0.05）。柑橘果胶制备的新鲜乳液的粒径也随果胶质量浓度升高逐渐减小，且不同质量浓度间均存在显著差异（P＜0.05）。甜菜果胶乳液的粒径小于柑橘果胶乳液，25 mg/mL柑橘果胶溶液制备的新鲜乳液粒径为（1.35±0.01）μm，而5 mg/mL甜菜果胶溶液制备的新鲜乳液粒径仅为（1.26±0.02）μm。可见，甜菜果胶的乳化能力优于柑橘果胶。室温放置4 周后，各乳液的粒径均有所增加，尤其是5 mg/mL的柑橘果胶乳液，由（2.79±0.03）μm增加到（4.70±0.70）μm。甜菜果胶粒径增加程度小于柑橘果胶。

对乳液Zeta-电位的影响

乳液Zeta-电位均为负值，不同质量浓度甜菜果胶溶液制备的乳液，其Zeta-电位均在－40 mV左右。而5 mg/mL柑橘果胶溶液Zeta-电位仅为－24.6 mV，其他质量浓度果胶的Zeta-电位均低于－30 mV。乳液Zeta-电位绝对值高于30 mV时，电荷间的静电排斥力才能维持乳液的稳定。因此，5 mg/mL柑橘果胶乳液4 周后粒径增加最为显著，乳化稳定性最差。

对乳液乳化活性和乳化稳定性的影响

随质量浓度增加，甜菜果胶乳液浊度逐渐增大，在质量浓度为25 mg/mL时达到最大值，4 周后，浊度均有所下降，高质量浓度果胶溶液由于其较高黏度和更厚的界面膜更具乳化稳定性。柑橘果胶乳液的浊度变化较为不明显，与Zeta-电位的变化趋势相近。

3.pH值对乳液特性的影响

pH值对乳液粒径的影响

pH值的变化对乳液的粒径分布影响较小。在pH 3～6的变化范围内，乳液粒径分布几乎不发生变化。pH值从3到6的变化对两种果胶乳液的粒径没有出现显著变化（P＞0.05），同粒径分布结果相一致，甜菜果胶平均粒径均在1.1 μm左右，柑橘果胶粒径约为2.2 μm。

pH值对乳液浊度的影响

新鲜乳液的浊度可以表征该乳液乳化活性的优劣，浊度越高说明其乳化活性越好，贮藏4 周后乳液浊度与原浊度的比值越大，乳液稳定性越好。

pH 3～6范围内，浊度大小总体保持稳定，与粒径变化趋势相近，说明pH值对果胶的乳化性质影响相对较小。随着pH值增加，甜菜果胶新鲜乳液浊度先升高后降低，pH 4时浊度最高，故pH 4时甜菜果胶乳化活性最好；而柑橘乳液在pH 3时浊度最大，随pH值升高，浊度逐渐降低，可能与两种果胶不同的解离常数pKa有关。贮藏4 周后，各乳液浊度均有一定程度的降低，pH值变化对乳液的稳定性也有一定影响，从浊度比可以看到，两种果胶乳液浊度比均在80%左右，具有良好的稳定性。甜菜果胶乳液在pH 4时，浊度比最大，浊度下降幅度最小，稳定性最高，pH 6时，稳定性最差，但均在80%以上。

4.温度对果胶乳液特性的影响

温度对果胶乳液粒径分布的影响

两种果胶制备的乳状液表现出不同的热稳定性：甜菜果胶乳液有着较佳的热稳定性，65 ℃和85 ℃加热20 min，其粒径分布仍未发生明显变化。

温度对乳液浊度的影响

随温度升高，两种乳液的浊度均呈降低趋势，柑橘果胶乳液下降尤为明显，浊度从25 ℃时的78.70×103 m1下降到85 ℃时的35.62×103 m1，与粒径分布结果基本一致。

温度对乳液粒径的影响

加热温度由25 ℃升至65 ℃，甜菜果胶新鲜乳液粒径变化不显著（P＞0.05），85 ℃加热时，粒径显著增大（P＜0.05）。柑橘果胶新鲜乳液的粒径随加热温度升高不断增大（P＜0.05），从（2.11±0.06）μm大幅度升至（6.13±0.22）μm。乳液放置4 周后，乳液粒径均有一定程度的增加。

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结 论

产地不同对甜菜果胶结构组成影响较大，以甜菜果胶制备的乳液粒径显著小于柑橘果胶乳液，且乳化活性更高。当甜菜果胶质量浓度为10～25 mg/mL时，乳液在4 周的贮存期内保持良好的稳定性，而柑橘果胶乳液粒径显著增加。pH 2～6的范围内，果胶粒径基本保持不变。25～85 ℃升温过程中，柑橘果胶乳液粒径大幅增加。说明甜菜果胶具有良好的乳化活性和稳定性。

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本文《甜菜果胶乳化活性及稳定性》来源于《食品科学》2018年39卷1期65-72页，作者：陈浩，张凯华，刘世永，岳晓强，甘晶，邱爽，吉爱国，殷丽君。DOI:10.7506/spkx1002-6630-201801010。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑：李莹；责编：张睿梅
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为进一步深入研究食品产业科技创新基础理论，保障食品质量与安全，研发具有营养和保健功能的食品，推动食品科学研究的进步，带动食品产业的技术创新，更好地保障人类身体健康和提高生活品质，北京食品科学研究院、中国食品杂志社《食品科学》杂志，将与国际谷物科技学会（ICC）、合肥工业大学生物与食品工程学院、安徽农业大学茶树生物学与资源利用国家重点实验室、南京财经大学食品科学与工程学院、华美食品学会（CAFS）共同于2018年8月2-3日在安徽合肥举办“第十届食品科学国际年会”，

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