FSAP | 集美大学任中阳副教授：鳙鱼肌球蛋白制备多重乳液的特性研究

集美大学海洋食品与生物工程学院、福建省海洋功能食品工程技术研究中心马宇荷等探讨不同鳙鱼（ Aristichthys nobilis ）肌球蛋白含量对多重乳液表征的影响。采用一步乳化法制备多重乳液。通过Zeta电位、粒径尺寸和粒径分布、光学显微镜和共聚焦显微镜对乳液的性能进行表征。最后，通过絮凝指数、乳析指数和多重光散射对肌球蛋白构建的多重乳液的稳定性进行了评价。本研究有助于鱼类蛋白的进一步开发和利用。

Introduction

乳液是通过表面活性物质来隔绝水油，在油水界面形成保护膜，从而达到水包油或者油包水的状态。而蛋白质乳液则是利用蛋白质替代表面活性物质。蛋白质具有两亲性，能够在水油界面形成吸附层，降低界面张力，从而稳定乳液，是优良的乳化物质。在乳液包封的整个过程中，我们发现单一乳液在很多情况下通常表现出不稳定的特性。然而，多重乳液可以封装亲水和疏水化合物，其中分散相液滴可包含一种或多种更小的分散液滴。

鳙鱼是我国极其重要的经济鱼类。肌原纤维蛋白是肌肉中具有重要功能的一组蛋白质，而肌球蛋白是肌原纤维蛋白的重要组成部分。有部分研究证实鱼类蛋白具有阻碍油滴聚集和脂质氧化的功效，在乳液中能够作为乳化剂使用。其中草鱼肌原纤维蛋白颗粒可以有效地吸附在油滴表面，形成稳定的界面膜，从而形成小的油滴。另外肌球蛋白作为 Arg 辅助超声处理下肌原纤维蛋白的重要成分，可以通过诱导天然肌球蛋白的暴露，促进界面肌球蛋白有序结构的形成，从而提高乳液的稳定性。有文献表明一步乳化法的多重乳液性质优于两步乳化法，其优势在于适宜进行工业化的大规模生产；不存在第二步乳化过程的干扰，体系的稳定性也相对优良。然而，目前鳙鱼肌球蛋白是否可以用于构成稳定的肌球蛋白多重乳液的机制尚不清楚。

Results and Discussion

1 鳙鱼肌球蛋白含量对多重乳液粒径和粒径分布的影响

用水做分散剂时，图1A表明相同油水比条件下，乳滴粒径大小与肌球蛋白含量呈负相关。随肌球蛋白含量（0.5%～4%）增加，包裹油滴的蛋白质界面层变厚，油滴相对体积变小且不易聚集。图1B乳液粒径分布峰随肌球蛋白含量增加而向粒径小的方向移动。同时，由图1C可知，用1%十二烷基硫酸钠（sodium dodecyl sulfate，SDS）作分散剂分散乳液时，发现4 组乳液的粒径均减小。表明肌球蛋白多重乳液的乳滴之间发生了不同程度的絮凝。图1D总体乳液粒径分布峰也随肌球蛋白含量增加而向粒径小的方向移动，与水作为分散相的趋势类似。这说明蛋白含量的增加，使得乳滴粒径减少和乳液粒径分布峰向向粒径小的方向移动。乳滴粒径大小与乳液稳定性呈现负相关关系；认为肌球蛋白含量与多重乳液稳定性呈正相关关系。

A～B.水相；C～D. SDS溶液。

图1 不同肌球蛋白含量下多重乳液的粒径和粒径分布图

2 鳙鱼肌球蛋白含量对多重乳液微观结构的影响

添加不同含量肌球蛋白的乳液在光学显微镜下的显微形态如图2所示，随着肌球蛋白含量的增加，乳液液滴平均粒径进一步减小，液滴内部能观察到大量微小的液滴，不同含量肌球蛋白乳滴均呈现出“三相两膜”多隔室结构，可以明显的展示出多重乳液结构。

相较于普通光学显微镜，激光共聚焦显微镜在展现多重乳液特性方面具有更为突出的优势。如图3所示，乳滴的变化趋势与之前通过光学显微镜图所观察到的结果完全一致。明显发现显著的多重乳液结构，这证明成功地制备出了肌球蛋白多重乳液。当肌球蛋白含量低于1%时，体系中的肌球蛋白不足以完全覆盖油滴表面，导致液滴相互聚集融合。当肌球蛋白含量为2%时，乳液液滴尺寸明显减小，液滴分布均匀。这是因为充足的蛋白质分子能够迅速吸附到均质过程中新生成的油滴表面，使油滴之间产生静电斥力和空间阻力，阻止了油滴因相互碰撞而重新聚合。

图2 不同肌球蛋白含量下乳液的光学显微镜图

图3 不同肌球蛋白含量下多重乳液的共聚焦显微镜图

3 鳙鱼肌球蛋白含量对多重乳液稳定性的影响

图4为乳液的稳定性指数的变化趋势图，随贮藏时间的延长，贮藏1 h后乳液的稳定性指数增大，其中蛋白含量为0.5%时变化最大，随蛋白含量增加，稳定性指数变化逐渐减少。最终6 h过后蛋白含量为0.5%的乳液产生的明显的分层现象，蛋白含量为0.5%和1%稳定性指数变化较大，多重乳液稳定性较差。蛋白含量为2%在开始阶段稳定性指数变化较大，之后正常，多重乳液稳定性一般。蛋白含量为3%和4%稳定性指数变化较小，多重乳液稳定性较好，蛋白含量4%构成乳液稳定性也略微强于蛋白含量3%。多重光散射的结果符合稳定性指数越小、斜率越小的原理，说明蛋白含量越高使得构成多重乳液稳定性越强。

图4 不同肌球蛋白含量下多重乳液的稳定性指数

Conclusion

采用一步乳化法构建了由鳙鱼肌球蛋白和span 60稳定的多重乳液。随着肌球蛋白含量的增加，多种乳剂的Zeta电位的绝对值增加，颗粒尺寸减小。微观结构、乳析指数和絮凝指数等结果均表明，稳定在4%的肌球蛋白含量多重乳液稳定性最好，具有小而均匀的乳滴，吸附的蛋白质分子在油滴表面形成稳定的膜，防止了乳滴之间的聚集。说明鳙鱼肌球蛋白可以形成稳定的多重乳液，为扩大鱼类蛋白的应用提供一定的理论参考。

Abstract

Myosin from bighead carp (Aristichthys nobilis) and span 60 were used to successfully prepare multiple emulsions through a one-step emulsification method. The characteristics of multiple emulsions stabilized by span 60 and myosin from bighead carp were analyzed. The absolute value of the zeta potential of the multiple emulsions increased with the increase of myosin concentration from 0.5 to 4 g/100 mL. Meanwhile, the size of multiple emulsions reduced with the increase of myosin concentration. The optical microscope and laser confocal microscope also verified that the size of multiple emulsions decreased and the emulsion droplets in the emulsion became uniform with the increase of protein concentration. However, the myosin was not enough to cover the oil droplets, and the droplet size increased and aggregation occurred at the concentration of 0.5 g/100 mL. The flocculation index and creaming index showed that increasing protein concentration could enhance the stability of various emulsions stabilized by span 60 and bighead carp myosin and the emulsions were stable for a longer period at 2–4 g/100 mL myosin addition. Furthermore, the stability index of multiple emulsions stabilized by myosin at 4 g/100 mL changed relatively few compared to the others. These results suggest that the emulsion had the best stability when the protein concentration was 4 g/100 mL. These results indicate that bighead carp myosin in conjunction with span 60 could be used as an emulsifier to prepare stable multiple emulsions. This study may be helpful for the development of multiple emulsions constructed using fish proteins.

作者介绍

任中阳 副教授

集美大学海洋食品与生物工程学院

任中阳，工学博士，集美大学海洋食品与生物工程学院副教授，硕士生导师，福建省高层次人才，福建省科技特派员，担任Food Science of Animal Products、Food & Medicine Homology、Journal of Future Foods等多个期刊的青年编委，曾在新加坡国立大学访学。主要从事食品科学领域的科研与教学工作。主要专注于生物大分子乳液递送体系的构建与应用、水产品精深加工及其副产物高质化利用和食品组分的互作及其结构功能特性研究。近年来，在国内外Food Hydrocolloids、Food Chemistry、LWT-Food Science and Technology、Food Research International、International Journal of Biological macromolecules、《食品科学》、《食品工业科技》等食品类主流平期刊发表学术论文30余篇，其中发表SCI学术论文20余篇，ESI高被引论文2 篇。申请发明专利10余件，授权1 件。曾指导学生获得福建省互联网+大学生创新创业大赛金奖、全国大学生生命科学竞赛(创新创业类)二等奖等。参与省部级《“禁塑令”下的蛋白基可食膜制备虚拟仿真实验》和福建省一流本科线下课程《水产品加工工艺学》的建设工作。

马宇荷 硕士研究生

集美大学海洋食品与生物工程学院

马宇荷，女，集美大学海洋食品与生物工程学院2023级硕士研究生，研究方向为水产品加工。获得2023年院二等奖学金；2024年院三等奖学金。目前以第一作者在《食品工业科技》发表EI论文1 篇，Food Science of Animal Products接收1 篇。

文章内容由作者团队提供。

编辑：阎一鸣； 责任编辑：刘莉

为深入探讨未来食品在大食物观框架下的创新发展机遇与挑战，促进产学研用各界的交流合作，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办，西华大学食品与生物工程学院、四川旅游学院烹饪与食品科学工程学院、西南民族大学药学与食品学院、四川轻化工大学生物工程学院、成都大学食品与生物工程学院、成都医学院检验医学院、四川省农业科学院农产品加工研究所、中国农业科学院都市农业研究所、四川大学农产品加工研究院、西昌学院农业科学学院、宿州学院生物与食品工程学院、大连民族大学生命科学学院、北京联合大学保健食品功能检测中心共同主办的“第二届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会”即将于2025年5月24-25日在中国 四川 成都召开。

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