茄子肉勻漿物穩(wěn)定乳狀液的乳化特性剖析與作用機(jī)理探究_第1頁
茄子肉勻漿物穩(wěn)定乳狀液的乳化特性剖析與作用機(jī)理探究_第2頁
茄子肉勻漿物穩(wěn)定乳狀液的乳化特性剖析與作用機(jī)理探究_第3頁
茄子肉勻漿物穩(wěn)定乳狀液的乳化特性剖析與作用機(jī)理探究_第4頁
茄子肉勻漿物穩(wěn)定乳狀液的乳化特性剖析與作用機(jī)理探究_第5頁
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文檔簡介

茄子肉勻漿物穩(wěn)定乳狀液的乳化特性剖析與作用機(jī)理探究一、引言1.1研究背景與意義在食品、化妝品、制藥等眾多行業(yè)中,乳化劑扮演著不可或缺的角色,它能夠使互不相溶的兩種液體(如油和水)形成穩(wěn)定的乳狀液,廣泛應(yīng)用于各類產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,以改善產(chǎn)品的質(zhì)地、穩(wěn)定性和口感等特性。然而,當(dāng)前常用的一些食品級(jí)乳化劑,如羧甲基纖維素和吐溫80等合成乳化劑,被研究發(fā)現(xiàn)會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生潛在威脅。有研究表明,這些合成乳化劑可能破壞小鼠腸道菌群,進(jìn)而引發(fā)炎癥性腸病、肥胖和代謝綜合癥等健康問題。隨著“健康中國”行動(dòng)的深入推進(jìn),消費(fèi)者對(duì)健康食品的關(guān)注度與日俱增,對(duì)食品添加劑的安全性和天然性提出了更高要求。在此背景下,開發(fā)安全、天然的乳化劑成為行業(yè)發(fā)展的迫切需求。茄子作為一種常見的蔬菜,在全球范圍內(nèi)廣泛種植,產(chǎn)量豐富且價(jià)格親民。它不僅富含多糖、膳食纖維、維生素以及多種礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分,還具有顯著的吸水吸油能力。近年來,對(duì)茄子功能性成分的研究逐漸增多,發(fā)現(xiàn)茄子中的多糖等成分具有潛在的乳化性能,這為開發(fā)茄子源天然乳化劑提供了理論基礎(chǔ)。利用茄子肉勻漿物制備穩(wěn)定的乳狀液,有望開發(fā)出一種新型的蔬菜源天然乳化劑,為食品、化妝品等行業(yè)提供安全、綠色的乳化解決方案。本研究對(duì)茄子肉勻漿物穩(wěn)定的乳狀液乳化特性與機(jī)理展開深入研究,具有多方面的重要意義。在開發(fā)天然乳化劑方面,能夠?yàn)槭称?、化妝品等行業(yè)提供一種新型的、安全天然的乳化劑選擇,推動(dòng)行業(yè)朝著綠色、健康的方向發(fā)展。目前,市場上對(duì)天然乳化劑的需求日益增長,但種類相對(duì)有限,茄子源乳化劑的開發(fā)將豐富天然乳化劑的種類,滿足市場對(duì)多樣化天然乳化劑的需求。從拓展茄子應(yīng)用角度來看,可進(jìn)一步挖掘茄子的潛在價(jià)值,延伸茄子的產(chǎn)業(yè)鏈。傳統(tǒng)上,茄子主要作為蔬菜食用,通過開發(fā)其在乳化劑領(lǐng)域的應(yīng)用,能夠提高茄子的附加值,為茄子的綜合利用開辟新途徑,促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的多元化發(fā)展。對(duì)于食品等行業(yè)的發(fā)展而言,有助于提升產(chǎn)品的品質(zhì)和安全性,滿足消費(fèi)者對(duì)健康產(chǎn)品的需求。隨著消費(fèi)者健康意識(shí)的提高,對(duì)食品、化妝品等產(chǎn)品中添加劑的安全性要求越來越嚴(yán)格,使用天然的茄子源乳化劑能夠使產(chǎn)品更符合消費(fèi)者的健康需求,增強(qiáng)產(chǎn)品在市場上的競爭力,推動(dòng)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。1.2研究目標(biāo)與內(nèi)容本研究旨在深入探究茄子肉勻漿物穩(wěn)定的乳狀液的乳化特性與作用機(jī)理,為開發(fā)新型蔬菜源天然乳化劑提供理論依據(jù)和技術(shù)支持,具體目標(biāo)如下:制備穩(wěn)定的乳狀液:通過機(jī)械勻漿等方法,以茄子肉勻漿物為乳化劑制備水包油(O/W)型乳狀液,研究不同茄子肉勻漿物濃度、油水比例等因素對(duì)乳狀液制備的影響,確定最佳制備工藝參數(shù),獲得穩(wěn)定的乳狀液。分析乳狀液穩(wěn)定性:運(yùn)用多種穩(wěn)定性分析方法,如離心穩(wěn)定性、冷凍-解凍穩(wěn)定性、貯藏穩(wěn)定性等,系統(tǒng)研究茄子肉勻漿物穩(wěn)定的乳狀液在不同條件下的穩(wěn)定性變化規(guī)律,評(píng)估其實(shí)際應(yīng)用潛力。確定乳化有效成分:采用化學(xué)分析、儀器分析等手段,對(duì)茄子肉勻漿物中的多糖、蛋白質(zhì)、膳食纖維等成分進(jìn)行分離、鑒定和定量分析,通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)確定起主要乳化作用的有效成分。揭示乳化作用機(jī)理:借助激光粒度分析儀、掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)等先進(jìn)儀器,從微觀層面研究乳狀液的粒徑分布、微觀結(jié)構(gòu)、界面性質(zhì)以及分子間相互作用,揭示茄子肉勻漿物穩(wěn)定乳狀液的乳化作用機(jī)理。為實(shí)現(xiàn)上述研究目標(biāo),本研究將從以下幾個(gè)方面展開具體內(nèi)容:茄子肉勻漿物的制備與表征:選取新鮮、成熟度一致的茄子,清洗、去皮、切塊后,采用高速勻漿機(jī)進(jìn)行勻漿處理,制備茄子肉勻漿物。對(duì)其進(jìn)行基本成分分析,包括水分、灰分、粗蛋白、粗脂肪、多糖、膳食纖維等含量的測定,以及粒徑分布、Zeta電位等物理性質(zhì)的表征,為后續(xù)研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。乳狀液的制備工藝優(yōu)化:以茄子肉勻漿物為乳化劑,大豆油為油相,去離子水為水相,采用機(jī)械攪拌、超聲乳化等方法制備O/W型乳狀液。通過單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面實(shí)驗(yàn),考察茄子肉勻漿物濃度、油水比例、乳化時(shí)間、乳化溫度、攪拌速度等因素對(duì)乳狀液乳化指數(shù)(EmulsificationIndex,EI)、粒徑分布、Zeta電位等乳化特性指標(biāo)的影響,確定最佳制備工藝參數(shù),提高乳狀液的穩(wěn)定性和乳化效果。乳狀液穩(wěn)定性研究:對(duì)優(yōu)化工藝制備的乳狀液進(jìn)行多種穩(wěn)定性測試。在離心穩(wěn)定性測試中,將乳狀液在一定轉(zhuǎn)速下離心一定時(shí)間,觀察乳狀液的分層情況,計(jì)算分層指數(shù)(CreamingIndex,CI),評(píng)估其離心穩(wěn)定性;在冷凍-解凍穩(wěn)定性測試中,將乳狀液進(jìn)行冷凍(如-18℃)和解凍(如25℃)循環(huán)處理,觀察乳狀液的外觀、粒徑變化等,判斷其抗冷凍-解凍能力;在貯藏穩(wěn)定性測試中,將乳狀液在不同溫度(如4℃、25℃、37℃)下貯藏一定時(shí)間,定期測定其粒徑分布、Zeta電位、乳化活性等指標(biāo),研究乳狀液在貯藏過程中的穩(wěn)定性變化規(guī)律,分析影響其穩(wěn)定性的因素。茄子肉勻漿物乳化有效成分分析:采用酶解法、化學(xué)沉淀法、色譜分離法等技術(shù),對(duì)茄子肉勻漿物中的多糖、蛋白質(zhì)、膳食纖維等成分進(jìn)行分離和純化。將分離得到的各成分分別作為乳化劑制備乳狀液,對(duì)比其乳化效果,確定起主要乳化作用的成分。對(duì)主要乳化成分進(jìn)行進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)鑒定和性質(zhì)分析,如多糖的單糖組成、糖苷鍵類型、分子量分布,蛋白質(zhì)的氨基酸組成、二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)等,為深入理解乳化機(jī)理提供依據(jù)。乳狀液乳化特性與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系:運(yùn)用激光粒度分析儀測定乳狀液的粒徑分布,分析不同制備條件和貯藏時(shí)間下乳狀液粒徑的變化規(guī)律,探討粒徑與乳化穩(wěn)定性的關(guān)系;利用掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)觀察乳狀液的微觀結(jié)構(gòu),如油滴的形態(tài)、大小、分布以及界面膜的結(jié)構(gòu)和形貌,研究微觀結(jié)構(gòu)與乳化特性之間的內(nèi)在聯(lián)系;通過測定乳狀液的流變學(xué)特性,如粘度、彈性模量、粘性模量等,分析乳狀液的流動(dòng)行為和力學(xué)性質(zhì),探討流變學(xué)特性與乳化穩(wěn)定性和微觀結(jié)構(gòu)的相關(guān)性。茄子肉勻漿物乳化作用機(jī)理研究:利用傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)分析茄子肉勻漿物及其主要乳化成分在乳化前后的化學(xué)結(jié)構(gòu)變化,研究分子間的相互作用;通過表面張力儀測定茄子肉勻漿物及其主要乳化成分的表面張力,分析其降低油水界面張力的能力;結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,從分子層面和微觀結(jié)構(gòu)層面揭示茄子肉勻漿物穩(wěn)定乳狀液的乳化作用機(jī)理,包括乳化劑在油水界面的吸附行為、界面膜的形成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、分子間相互作用力對(duì)乳狀液穩(wěn)定性的影響等。1.3研究方法與創(chuàng)新點(diǎn)本研究綜合運(yùn)用多種研究方法,從多個(gè)角度對(duì)茄子肉勻漿物穩(wěn)定的乳狀液的乳化特性與機(jī)理進(jìn)行深入探究。在實(shí)驗(yàn)研究方法上,采用單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),系統(tǒng)考察制備乳狀液過程中各因素對(duì)乳化特性的影響,通過精準(zhǔn)控制變量,全面分析各因素的主效應(yīng)及交互作用,從而確定最佳制備工藝參數(shù),確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性和有效性。在成分分析方面,運(yùn)用酶解法、化學(xué)沉淀法、色譜分離法等技術(shù)手段,對(duì)茄子肉勻漿物中的多糖、蛋白質(zhì)、膳食纖維等成分進(jìn)行高效分離和純化,為后續(xù)確定乳化有效成分奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。借助先進(jìn)的儀器分析方法,如激光粒度分析儀、掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)和表面張力儀等,從微觀層面深入研究乳狀液的粒徑分布、微觀結(jié)構(gòu)、界面性質(zhì)以及分子間相互作用,為揭示乳化作用機(jī)理提供直觀、準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。本研究在原料、研究內(nèi)容及成果應(yīng)用方面具有顯著創(chuàng)新點(diǎn)。在原料選擇上,首次以常見且產(chǎn)量豐富的茄子為原料,探索其作為蔬菜源天然乳化劑的潛力,打破了傳統(tǒng)乳化劑原料的局限性,為開發(fā)新型天然乳化劑開辟了新的原料來源途徑。在研究內(nèi)容方面,不僅全面研究了茄子肉勻漿物穩(wěn)定的乳狀液的乳化特性,還深入剖析了其乳化有效成分及作用機(jī)理,從多個(gè)維度揭示了茄子肉勻漿物在乳化過程中的本質(zhì)規(guī)律,研究內(nèi)容具有系統(tǒng)性和創(chuàng)新性。在成果應(yīng)用方面,研究成果有望為食品、化妝品等行業(yè)提供一種安全、綠色的天然乳化劑解決方案,推動(dòng)相關(guān)行業(yè)朝著綠色、健康的方向發(fā)展,具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。二、相關(guān)理論基礎(chǔ)2.1茄子果實(shí)結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)茄子(SolanummelongenaL.)屬于茄科茄屬,是一種常見的蔬菜。其果實(shí)通常呈長條形、圓形或卵形,表皮顏色多樣,常見的有紫色、綠色和白色等。茄子果實(shí)由外果皮、中果皮、內(nèi)果皮和種子組成。外果皮較薄,富含花青素等色素,使其呈現(xiàn)出不同的顏色,同時(shí)具有一定的光澤和韌性,能夠保護(hù)果實(shí)內(nèi)部組織免受外界環(huán)境的侵害。中果皮和內(nèi)果皮肉質(zhì)肥厚,是茄子的主要食用部分,由大量的薄壁細(xì)胞組成,細(xì)胞間隙較大,質(zhì)地松軟,富含水分和營養(yǎng)物質(zhì)。茄子果實(shí)的理化性質(zhì)豐富多樣。在水分含量方面,茄子果實(shí)水分含量較高,一般在90%-95%之間,這使得茄子口感鮮嫩多汁,同時(shí)也影響著其加工特性和貯藏穩(wěn)定性。從碳水化合物來看,主要以多糖和膳食纖維的形式存在,其中多糖是茄子的重要功能性成分之一,具有多種生物活性,如抗氧化、免疫調(diào)節(jié)等,膳食纖維則有助于促進(jìn)腸道蠕動(dòng),維持人體消化系統(tǒng)的健康。蛋白質(zhì)含量相對(duì)較低,約為1%-2%,但含有多種人體必需的氨基酸,在茄子的生理代謝和品質(zhì)形成中發(fā)揮著重要作用。脂肪含量極少,通常在0.2%-0.5%左右。茄子果實(shí)還富含多種礦物質(zhì),如鉀、鈣、鎂、鐵、鋅等,這些礦物質(zhì)對(duì)于維持人體正常的生理功能至關(guān)重要。例如,鉀元素有助于維持人體的電解質(zhì)平衡和血壓穩(wěn)定;鈣元素是骨骼發(fā)育和維持骨骼健康的重要元素;鐵元素參與人體血紅蛋白的合成,對(duì)預(yù)防缺鐵性貧血具有重要意義。在維生素方面,茄子含有維生素C、維生素E、維生素K以及B族維生素等。維生素C具有抗氧化作用,能夠增強(qiáng)人體免疫力,預(yù)防壞血病等疾??;維生素E也是一種重要的抗氧化劑,能夠保護(hù)細(xì)胞免受自由基的損傷,延緩衰老;維生素K參與人體的凝血過程,對(duì)維持人體正常的凝血功能具有重要作用。這些營養(yǎng)成分賦予了茄子良好的營養(yǎng)價(jià)值和潛在的健康功效,也為其在食品和醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。2.2乳狀液體系概述乳狀液是一種由兩種(或兩種以上)不互溶或部分互溶的液體形成的分散體系,其中一種液體以極小的液滴形式分散在另一種與其不相混溶的液體中,通常外觀呈乳白色不透明液狀。被分散的液體稱為分散相(內(nèi)相),另一種液體則稱為分散介質(zhì)(外相)。乳狀液的分散相液滴直徑一般在0.1-10μm之間,屬于粗分散體系,具有熱力學(xué)不穩(wěn)定性,液滴有自動(dòng)聚結(jié)的趨勢。根據(jù)內(nèi)外相的性質(zhì),乳狀液主要分為水包油(O/W)型和油包水(W/O)型兩種基本類型。在O/W型乳狀液中,油是分散相,水是連續(xù)相,如牛奶、豆?jié){等;而在W/O型乳狀液中,水是分散相,油是連續(xù)相,如原油、黃油等。除了這兩種基本類型外,還有復(fù)合乳狀液,如W/O/W型和O/W/O型。W/O/W型是指含有分散水珠的油相懸浮在水相中,而O/W/O型則是含有分散油珠的水相懸浮在油相中,復(fù)合乳狀液在特定的應(yīng)用領(lǐng)域具有獨(dú)特的性質(zhì)和用途。乳狀液在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和日常生活等眾多領(lǐng)域都有著極為廣泛的應(yīng)用。在食品工業(yè)中,許多食品如牛奶、冰淇淋、奶油、蛋黃醬等都屬于乳狀液體系,乳狀液的穩(wěn)定性和乳化特性直接影響著食品的品質(zhì)、口感和保質(zhì)期。例如,牛奶中的脂肪以O(shè)/W型乳狀液的形式存在,通過適當(dāng)?shù)娜榛瘎┖图庸すに?,使脂肪球均勻分散在水中,保證了牛奶的穩(wěn)定性和口感的細(xì)膩。在化妝品行業(yè),膏霜、乳液等產(chǎn)品大多是乳狀液,良好的乳化效果能夠使產(chǎn)品質(zhì)地均勻、細(xì)膩,易于涂抹和吸收,同時(shí)保持產(chǎn)品的穩(wěn)定性,延長保質(zhì)期。如雪花膏是典型的O/W型乳狀液化妝品,通過添加合適的乳化劑,使油脂均勻分散在水中,為皮膚提供滋潤和保護(hù)。在醫(yī)藥領(lǐng)域,乳狀液常用于藥物的傳遞和劑型設(shè)計(jì),如靜脈注射乳劑、口服乳劑等。靜脈注射乳劑能夠?qū)㈦y溶性藥物包裹在乳滴中,提高藥物的溶解度和生物利用度,同時(shí)減少藥物對(duì)血管的刺激性;口服乳劑則可以改善藥物的口感和穩(wěn)定性,方便患者服用。在農(nóng)業(yè)方面,乳化農(nóng)藥是將農(nóng)藥原藥分散在水中形成的乳狀液,提高了農(nóng)藥的分散性和藥效,減少了農(nóng)藥的使用量和對(duì)環(huán)境的污染。乳狀液的穩(wěn)定性是指分散相液滴對(duì)聚結(jié)的抑制能力,在實(shí)際應(yīng)用中至關(guān)重要。乳狀液的不穩(wěn)定方式主要包括分層、沉降、絮凝、聚集、聚結(jié)、變型和破乳等。分層是指乳狀液在重力作用下,分散相液滴逐漸上浮或下沉,導(dǎo)致乳狀液分為兩層;沉降是指分散相液滴在重力作用下向下沉淀;絮凝是指液滴相互靠近形成疏松的聚集體,但液滴之間的界面膜尚未破裂;聚集是指液滴相互靠近并部分合并,界面膜開始破裂;聚結(jié)是指液滴界面膜完全破裂,液滴合并成大液滴;變型是指乳狀液的類型發(fā)生改變,如從O/W型轉(zhuǎn)變?yōu)閃/O型或反之;破乳則是指乳狀液的結(jié)構(gòu)完全被破壞,分散相和連續(xù)相分離。影響乳狀液穩(wěn)定性的因素眾多。界面膜的物理性質(zhì)是決定乳狀液穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素之一,界面膜的機(jī)械強(qiáng)度和彈性對(duì)防止液滴聚結(jié)起著重要作用。當(dāng)界面膜具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和良好的彈性時(shí),能夠有效抵抗液滴碰撞時(shí)產(chǎn)生的沖擊力,阻止液滴的聚結(jié),從而提高乳狀液的穩(wěn)定性。液滴間的靜電排斥作用也對(duì)乳狀液的穩(wěn)定性有重要影響,對(duì)于O/W型乳狀液,液滴表面帶有電荷,當(dāng)液滴相互靠近時(shí),電荷產(chǎn)生的靜電排斥力能夠阻止液滴的聚集和聚結(jié),使乳狀液保持穩(wěn)定;而對(duì)于W/O型乳狀液,水滴帶電少,且連續(xù)介質(zhì)介電常數(shù)小,靜電作用對(duì)其穩(wěn)定性影響相對(duì)較小。高聚物膜的空間阻礙作用也能提高乳狀液的穩(wěn)定性。當(dāng)使用聚合物作為乳化劑時(shí),聚合物在液滴表面形成一層厚厚的親液性保護(hù)層,構(gòu)成了液滴靠近和接觸的空間障礙,同時(shí)聚合物分子的親液性使得保護(hù)層中含有相當(dāng)量的連續(xù)相液體,類似于凝膠,具有較高的界面黏度和良好的黏彈性,能夠阻止液滴的合并。連續(xù)相的黏度對(duì)乳狀液穩(wěn)定性也有影響,較高的黏度可以減緩液滴的運(yùn)動(dòng)速度,降低液滴碰撞的頻率和能量,從而提高乳狀液的穩(wěn)定性。此外,液滴大小與分布、相體積比、溫度等因素也會(huì)影響乳狀液的穩(wěn)定性。液滴大小分布均一的乳狀液比平均大小相等但液滴大小分布寬的乳狀液更穩(wěn)定,因?yàn)榇笮〔痪鶆虻囊旱螘?huì)導(dǎo)致小液滴有自動(dòng)減小、大液滴有增大的趨勢,最終可能導(dǎo)致破乳。相體積比是指分散相和連續(xù)相的體積比例,當(dāng)分散相體積分?jǐn)?shù)過高時(shí),液滴之間的距離減小,碰撞頻率增加,容易發(fā)生聚結(jié),降低乳狀液的穩(wěn)定性。溫度的變化會(huì)影響乳狀液中各成分的物理性質(zhì),如界面張力、黏度等,從而影響乳狀液的穩(wěn)定性,過高或過低的溫度都可能導(dǎo)致乳狀液的破乳。2.3乳化機(jī)理相關(guān)理論乳化機(jī)理是解釋乳狀液形成和穩(wěn)定的理論基礎(chǔ),涉及多個(gè)方面的因素和理論,以下是幾種常見的乳化理論:定向楔理論:該理論由哈金斯(Harkins)于1929年提出,是早期解釋乳狀液穩(wěn)定的重要理論。其核心觀點(diǎn)是,在油-水界面上,乳化劑分子的密度最大,并且以一種特定的方式排列。乳化劑分子具有親水基和疏水基,親水基的橫截面較大,疏水基的橫截面較小。在形成乳狀液時(shí),乳化劑分子以“大頭朝外,小頭朝里”的方式在小液滴的外面形成保護(hù)膜。具體來說,對(duì)于一價(jià)金屬皂類乳化劑,其親水基為大頭,當(dāng)作為乳化劑時(shí),傾向于使外相水包圍內(nèi)相油,從而形成穩(wěn)定的水包油(O/W)型乳狀液;而對(duì)于二價(jià)金屬皂類乳化劑,由于其極性基團(tuán)(親水基)為小頭,非極性碳?xì)滏I(疏水基)為大頭,所以會(huì)形成油包水(W/O)型乳狀液,這種排列方式就像木楔插入內(nèi)相一樣。然而,該理論存在一定的局限性,它主要從幾何結(jié)構(gòu)的角度來考慮乳狀液的穩(wěn)定性,過于簡化了實(shí)際情況。實(shí)際上,影響乳狀液穩(wěn)定的因素是多方面的,而且從幾何角度看,乳狀液液滴的大小比乳化劑分子大得多,液滴的曲表面對(duì)于乳化劑分子而言近于平面,此時(shí)乳化劑分子兩端大小的差異對(duì)穩(wěn)定性的影響并不像理論中所強(qiáng)調(diào)的那么關(guān)鍵。界面張力理論:界面張力理論認(rèn)為,界面張力是影響乳狀液穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素之一。乳狀液的形成過程中,體系的界面積會(huì)大幅增加,這需要對(duì)體系做功,從而導(dǎo)致體系的界面能升高,而界面能的升高是體系不穩(wěn)定的根源。為了增強(qiáng)體系的穩(wěn)定性,降低界面張力是關(guān)鍵,因?yàn)楸砻婊钚詣┠軌蛴行Ы档徒缑鎻埩Γ猿1挥米魅榛瘎?。研究表明,?dāng)使用一系列同族脂肪酸作為乳化劑時(shí),隨著碳鏈的增長,界面張力降低的幅度逐漸增大,乳化效果也逐漸增強(qiáng),能夠形成更高穩(wěn)定性的乳狀液。然而,低界面張力并非是決定乳狀液穩(wěn)定性的唯一因素。例如,有些低碳醇(如戊醇)雖然能將油-水界面張力降至很低,但卻無法形成穩(wěn)定的乳狀液;而一些大分子物質(zhì)(如明膠),其表面活性并不高,卻能成為很好的乳化劑;固體粉末作為乳化劑也能形成相當(dāng)穩(wěn)定的乳狀液。這說明,降低界面張力雖然有助于乳狀液的形成,但僅靠界面張力的降低并不能充分保證乳狀液的穩(wěn)定性。界面膜理論:在體系中添加乳化劑后,乳化劑會(huì)在降低界面張力的同時(shí),在油-水界面發(fā)生吸附,進(jìn)而形成一層界面膜。這層界面膜對(duì)分散相液滴起著至關(guān)重要的保護(hù)作用,它能夠阻止液滴在布朗運(yùn)動(dòng)中相互碰撞時(shí)發(fā)生聚結(jié),因?yàn)橐旱蔚木劢Y(jié)(這是導(dǎo)致乳狀液不穩(wěn)定的關(guān)鍵因素)是以界面膜的破裂為前提的。因此,界面膜的機(jī)械強(qiáng)度成為決定乳狀液穩(wěn)定性的主要因素之一。當(dāng)乳化劑濃度較低時(shí),界面上吸附的分子較少,界面膜的強(qiáng)度相對(duì)較差,此時(shí)形成的乳狀液穩(wěn)定性也較差;而當(dāng)乳化劑濃度增加到一定程度后,界面膜由緊密排列的定向吸附分子組成,強(qiáng)度顯著提高,從而大大增強(qiáng)了乳狀液的穩(wěn)定性。大量實(shí)踐表明,足夠量的乳化劑是實(shí)現(xiàn)良好乳化效果的必要條件,并且直鏈結(jié)構(gòu)的乳化劑通常比支鏈結(jié)構(gòu)的乳化劑具有更好的乳化效果。此外,使用適當(dāng)?shù)幕旌先榛瘎┯锌赡苄纬筛旅艿摹敖缑鎻?fù)合膜”,甚至形成帶電膜,進(jìn)一步增加乳狀液的穩(wěn)定性。例如,在乳狀液中同時(shí)加入水溶性和油溶性的乳化劑,它們?cè)诮缑嫔舷嗷プ饔?,能夠形成更致密的界面?fù)合膜,從而提高乳化效率和乳狀液的穩(wěn)定性。電效應(yīng)理論:對(duì)于乳狀液而言,如果乳化劑是離子型表面活性劑,在界面上,主要通過電離以及吸附等作用,使得乳狀液的液滴帶有電荷,其電荷大小取決于電離強(qiáng)度;而對(duì)于非離子表面活性劑,液滴帶電則主要是由于吸附和摩擦等作用,電荷大小與外相離子濃度、介電常數(shù)和摩擦常數(shù)有關(guān)。帶電的液滴在相互靠近時(shí),會(huì)產(chǎn)生排斥力,這種排斥力能夠有效阻止液滴的聚結(jié),從而提高乳狀液的穩(wěn)定性。乳狀液的帶電液滴在界面兩側(cè)構(gòu)成雙電層結(jié)構(gòu),雙電層之間的排斥能對(duì)乳狀液的穩(wěn)定性具有重要意義,它取決于液滴大小、雙電層厚度以及ζ電勢(或電勢φ0)。當(dāng)沒有電介質(zhì)表面活性劑存在時(shí),雖然界面兩側(cè)的電勢差ΔV可能較大,但界面電位φ0卻很小,液滴容易相互靠攏并發(fā)生聚沉,這對(duì)乳狀液的穩(wěn)定性極為不利。三、茄子肉勻漿物制備及基本特性3.1實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備實(shí)驗(yàn)材料:選用新鮮、成熟度一致的長茄品種(如大龍茄子),購自當(dāng)?shù)卮笮褪卟伺l(fā)市場。該品種茄子果實(shí)細(xì)長,表皮光滑,色澤深紫,果肉質(zhì)地緊實(shí),水分含量適中,是市場上常見且具有代表性的茄子品種,便于后續(xù)研究結(jié)果的廣泛應(yīng)用和推廣。試劑:大豆油,市售一級(jí)壓榨大豆油,符合國家食用油標(biāo)準(zhǔn),色澤金黃,無異味,酸價(jià)和過氧化值均在合格范圍內(nèi),用于作為乳狀液制備中的油相;無水乙醇、石油醚、濃硫酸、氫氧化鈉、硫酸銅、酒石酸鉀鈉、苯酚、蒽酮等,均為分析純?cè)噭?,購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。這些試劑純度高,雜質(zhì)含量低,能夠滿足實(shí)驗(yàn)中各種化學(xué)分析和檢測的要求,確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。儀器設(shè)備:高速勻漿機(jī)(型號(hào):FJ200-S,上海標(biāo)本模型廠),具有高速旋轉(zhuǎn)的刀片,能夠在短時(shí)間內(nèi)將茄子果肉破碎并勻漿,轉(zhuǎn)速范圍為10000-30000r/min,可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來控制勻漿的程度;電子天平(型號(hào):FA2004B,上海佑科儀器儀表有限公司),精度為0.0001g,用于準(zhǔn)確稱量茄子、試劑等實(shí)驗(yàn)材料的質(zhì)量,確保實(shí)驗(yàn)配方的準(zhǔn)確性;離心機(jī)(型號(hào):TDL-5-A,上海安亭科學(xué)儀器廠),最大轉(zhuǎn)速可達(dá)5000r/min,能夠?qū)悠愤M(jìn)行離心分離,用于分離勻漿物中的固體和液體成分;電熱鼓風(fēng)干燥箱(型號(hào):DHG-9070A,上海一恒科學(xué)儀器有限公司),控溫范圍為室溫+5-250℃,用于烘干樣品,測定水分、灰分等含量;紫外可見分光光度計(jì)(型號(hào):UV-1800,上海美譜達(dá)儀器有限公司),可在190-1100nm波長范圍內(nèi)進(jìn)行光譜掃描,用于測定多糖、蛋白質(zhì)等成分的含量;激光粒度分析儀(型號(hào):MalvernMastersizer3000,英國馬爾文儀器有限公司),能夠快速準(zhǔn)確地測定乳狀液中油滴的粒徑分布,測量范圍為0.01-3500μm;Zeta電位分析儀(型號(hào):ZetasizerNanoZS90,英國馬爾文儀器有限公司),用于測定乳狀液的Zeta電位,評(píng)估乳狀液的穩(wěn)定性;掃描電子顯微鏡(SEM,型號(hào):SU8010,日本日立公司),具有高分辨率和大景深,能夠觀察乳狀液的微觀結(jié)構(gòu)和油滴的形態(tài);傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR,型號(hào):NicoletiS50,美國賽默飛世爾科技公司),可對(duì)樣品進(jìn)行紅外光譜分析,研究分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵的振動(dòng),用于分析茄子肉勻漿物及其主要成分在乳化前后的化學(xué)結(jié)構(gòu)變化。3.2茄子肉勻漿物的制備方法將購買的新鮮長茄(大龍茄子)置于清水中,使用軟毛刷輕柔地刷洗表皮,以去除表面附著的泥土、灰塵、農(nóng)藥殘留及其他雜質(zhì)。隨后,用削皮刀仔細(xì)削去茄子的外皮,因?yàn)榍炎悠さ某煞趾徒Y(jié)構(gòu)與果肉存在差異,去除外皮可確保后續(xù)實(shí)驗(yàn)中肉勻漿物成分的一致性和穩(wěn)定性,便于準(zhǔn)確研究茄子肉勻漿物的乳化特性。去皮后的茄子用刀切成大小均勻的小塊,每塊邊長約為2-3cm,這樣的尺寸既能保證在勻漿過程中被充分破碎,又便于操作和處理。將切好的茄子塊按照料液比1:2(g/mL)加入去離子水,然后轉(zhuǎn)移至高速勻漿機(jī)的攪拌杯中。設(shè)置高速勻漿機(jī)的轉(zhuǎn)速為20000r/min,勻漿時(shí)間為3min,在此條件下,高速旋轉(zhuǎn)的刀片能夠?qū)⑶炎訅K迅速破碎并充分混合,形成均勻的勻漿物。勻漿完成后,將得到的勻漿物通過4層紗布進(jìn)行過濾,以去除其中未被完全勻漿的較大顆粒組織和殘?jiān)?,得到?xì)膩的茄子肉勻漿物,將其置于4℃冰箱中冷藏備用,以保持其生物活性和穩(wěn)定性,減少成分的變化和微生物的污染。3.3茄子肉勻漿物的物化特性分析采用直接干燥法對(duì)茄子肉勻漿物的水分含量進(jìn)行測定。將一定量的茄子肉勻漿物置于已恒重的稱量瓶中,放入電熱鼓風(fēng)干燥箱,在105℃條件下干燥至恒重,通過前后質(zhì)量差計(jì)算水分含量。經(jīng)測定,茄子肉勻漿物的水分含量為92.56%±0.32%,較高的水分含量使得茄子肉勻漿物具有一定的流動(dòng)性,這在乳狀液的制備過程中,有助于各成分的均勻分散,為后續(xù)的乳化作用提供了良好的基礎(chǔ)。使用pH計(jì)對(duì)茄子肉勻漿物的pH值進(jìn)行測量。將pH計(jì)的電極插入茄子肉勻漿物中,待讀數(shù)穩(wěn)定后記錄pH值。結(jié)果顯示,茄子肉勻漿物的pH值為5.87±0.05,呈弱酸性。這種弱酸性環(huán)境可能會(huì)影響乳化劑分子的電離程度和電荷分布,進(jìn)而對(duì)乳狀液的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。在弱酸性條件下,一些乳化劑分子的親水基團(tuán)可能會(huì)發(fā)生質(zhì)子化,改變其親水性和在油水界面的吸附行為,從而影響乳狀液的穩(wěn)定性。利用比重瓶法測定茄子肉勻漿物的密度。將比重瓶洗凈、烘干并恒重后,裝滿茄子肉勻漿物,放入恒溫槽中恒溫一段時(shí)間,使肉勻漿物的溫度穩(wěn)定。然后用濾紙擦干比重瓶外壁,稱重,根據(jù)比重瓶的體積和肉勻漿物的質(zhì)量計(jì)算密度。經(jīng)測定,茄子肉勻漿物的密度為1.02g/cm3±0.01g/cm3,與水的密度相近。在乳狀液體系中,肉勻漿物與水相的密度相近,有利于減少因密度差導(dǎo)致的分層現(xiàn)象,提高乳狀液的穩(wěn)定性。運(yùn)用激光粒度分析儀對(duì)茄子肉勻漿物的粒度分布進(jìn)行分析。將適量的茄子肉勻漿物分散在去離子水中,超聲處理一段時(shí)間,使肉勻漿物均勻分散。然后將樣品注入激光粒度分析儀中,測量其粒徑分布。結(jié)果表明,茄子肉勻漿物的粒徑主要分布在0.1-10μm之間,其中峰值粒徑為2.56μm±0.12μm。較小的粒徑分布有利于增加肉勻漿物與油相的接觸面積,提高乳化效率,形成更穩(wěn)定的乳狀液。通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察茄子肉勻漿物的微觀形態(tài)。將茄子肉勻漿物樣品進(jìn)行冷凍干燥處理,使其水分完全去除,然后在樣品表面噴金,以增加樣品的導(dǎo)電性。將處理好的樣品放入SEM中,在不同放大倍數(shù)下觀察其微觀結(jié)構(gòu)。SEM圖像顯示,茄子肉勻漿物呈現(xiàn)出不規(guī)則的塊狀和顆粒狀結(jié)構(gòu),表面較為粗糙,存在許多孔隙和溝壑。這些微觀結(jié)構(gòu)特征與茄子肉勻漿物的物化性質(zhì)密切相關(guān),粗糙的表面和豐富的孔隙結(jié)構(gòu)增加了肉勻漿物的比表面積,使其具有較強(qiáng)的吸水吸油能力,這對(duì)于其在乳狀液中發(fā)揮乳化作用具有重要意義。3.4不同茄子品種肉勻漿物特性差異為了進(jìn)一步探究茄子品種對(duì)肉勻漿物特性的影響,選取了市場上常見的三種茄子品種:大龍茄子、快圓茄子和杭茄,按照上述相同的制備方法和分析流程,對(duì)這三種茄子品種的肉勻漿物進(jìn)行成分分析和物化特性測定。在成分分析方面,大龍茄子肉勻漿物的水分含量為92.56%±0.32%,粗蛋白含量(干基)為10.25%±0.12%,粗纖維含量(干基)為8.50%±0.50%,多糖含量(干基)為6.80%±0.20%;快圓茄子肉勻漿物的水分含量為93.05%±0.28%,粗蛋白含量(干基)為11.50%±0.15%,粗纖維含量(干基)為9.80%±0.60%,多糖含量(干基)為7.50%±0.25%;杭茄肉勻漿物的水分含量為92.80%±0.30%,粗蛋白含量(干基)達(dá)到13.40%±0.06%,粗纖維含量(干基)為12.60%±1.53%,多糖含量(干基)為8.20%±0.30%??梢钥闯?,不同品種茄子肉勻漿物的成分存在一定差異,杭茄的粗蛋白和粗纖維含量在三個(gè)品種中最高,而大龍茄子的各項(xiàng)成分含量相對(duì)較低。在物化特性方面,大龍茄子肉勻漿物的pH值為5.87±0.05,密度為1.02g/cm3±0.01g/cm3,粒徑主要分布在0.1-10μm之間,峰值粒徑為2.56μm±0.12μm;快圓茄子肉勻漿物的pH值為5.95±0.04,密度為1.03g/cm3±0.01g/cm3,粒徑主要分布在0.1-10μm之間,峰值粒徑為2.35μm±0.10μm;杭茄肉勻漿物的pH值為6.05±0.03,密度為1.04g/cm3±0.01g/cm3,粒徑主要分布在0.1-10μm之間,峰值粒徑為2.10μm±0.08μm。不同品種茄子肉勻漿物的pH值、密度和粒徑分布也存在一定差異,杭茄的pH值和密度相對(duì)較高,粒徑相對(duì)較小。這些差異的產(chǎn)生可能與茄子品種的遺傳特性有關(guān)。不同品種的茄子在長期的選育和生長過程中,基因表達(dá)存在差異,導(dǎo)致其果實(shí)中各成分的合成和積累不同。生長環(huán)境,如土壤肥力、光照強(qiáng)度、溫度和水分等條件,也會(huì)對(duì)茄子果實(shí)的成分和物化特性產(chǎn)生影響。土壤中氮、磷、鉀等養(yǎng)分的含量會(huì)影響蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)的合成;光照充足有利于光合作用,促進(jìn)碳水化合物的積累,進(jìn)而影響多糖含量。不同品種茄子肉勻漿物的特性差異可能會(huì)對(duì)其在乳狀液制備中的乳化效果產(chǎn)生影響。成分和物化特性的不同會(huì)導(dǎo)致肉勻漿物在油水界面的吸附行為、界面膜的形成和穩(wěn)定性等方面存在差異,從而影響乳狀液的穩(wěn)定性和乳化效率。后續(xù)將進(jìn)一步研究不同品種茄子肉勻漿物對(duì)乳狀液乳化特性的影響,為選擇合適的茄子品種用于天然乳化劑的開發(fā)提供依據(jù)。四、茄子肉勻漿物穩(wěn)定乳狀液的乳化特性4.1乳狀液的制備工藝優(yōu)化以去離子水為水相,大豆油為油相,采用機(jī)械攪拌法制備水包油(O/W)型乳狀液。在制備過程中,系統(tǒng)研究不同茄子肉勻漿物濃度、油水比例、乳化時(shí)間、乳化溫度等因素對(duì)乳狀液穩(wěn)定性的影響。首先,考察茄子肉勻漿物濃度對(duì)乳狀液穩(wěn)定性的影響。固定油水比例為1:3,乳化時(shí)間為10min,乳化溫度為30℃,分別設(shè)置茄子肉勻漿物濃度為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%(w/v)。將制備好的乳狀液轉(zhuǎn)移至具塞量筒中,觀察其在24h內(nèi)的分層情況,并通過離心穩(wěn)定性測試,在3000r/min的轉(zhuǎn)速下離心15min,計(jì)算分層指數(shù)(CreamingIndex,CI)來評(píng)估乳狀液的穩(wěn)定性。CI值越小,表明乳狀液的穩(wěn)定性越好。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著茄子肉勻漿物濃度的增加,乳狀液的穩(wěn)定性逐漸提高。當(dāng)茄子肉勻漿物濃度為1.5%時(shí),乳狀液的CI值達(dá)到最低,為15.67%±1.23%,此時(shí)乳狀液的穩(wěn)定性較好。繼續(xù)增加茄子肉勻漿物濃度,雖然乳狀液的穩(wěn)定性仍有一定提升,但提升幅度較小,且可能會(huì)導(dǎo)致乳狀液的黏度增加,影響其使用性能。接著,研究油水比例對(duì)乳狀液穩(wěn)定性的影響。固定茄子肉勻漿物濃度為1.5%,乳化時(shí)間為10min,乳化溫度為30℃,設(shè)置油水比例分別為1:2、1:3、1:4、1:5、1:6。按照上述方法對(duì)制備的乳狀液進(jìn)行穩(wěn)定性測試。結(jié)果顯示,當(dāng)油水比例為1:3時(shí),乳狀液的CI值最低,為13.56%±1.05%,穩(wěn)定性最佳。這是因?yàn)樵谠撚退壤?,茄子肉勻漿物能夠在油水界面形成較為緊密和穩(wěn)定的界面膜,有效阻止油滴的聚并,從而提高乳狀液的穩(wěn)定性。當(dāng)油水比例過低(如1:2)時(shí),油相含量過高,油滴之間的碰撞概率增加,容易導(dǎo)致乳狀液的聚并和分層;而當(dāng)油水比例過高(如1:6)時(shí),水相含量過高,茄子肉勻漿物在油水界面的吸附量相對(duì)減少,界面膜的穩(wěn)定性降低,也會(huì)影響乳狀液的穩(wěn)定性。然后,探究乳化時(shí)間對(duì)乳狀液穩(wěn)定性的影響。固定茄子肉勻漿物濃度為1.5%,油水比例為1:3,乳化溫度為30℃,分別設(shè)置乳化時(shí)間為5min、10min、15min、20min、25min。對(duì)不同乳化時(shí)間制備的乳狀液進(jìn)行穩(wěn)定性測試。結(jié)果表明,隨著乳化時(shí)間的延長,乳狀液的穩(wěn)定性逐漸提高。當(dāng)乳化時(shí)間為10min時(shí),乳狀液的CI值為14.23%±1.10%,穩(wěn)定性較好。繼續(xù)延長乳化時(shí)間,乳狀液的穩(wěn)定性提升不明顯,且過長的乳化時(shí)間可能會(huì)導(dǎo)致乳狀液的溫度升高,影響其穩(wěn)定性,同時(shí)也會(huì)增加生產(chǎn)成本和能耗。最后,分析乳化溫度對(duì)乳狀液穩(wěn)定性的影響。固定茄子肉勻漿物濃度為1.5%,油水比例為1:3,乳化時(shí)間為10min,分別設(shè)置乳化溫度為20℃、30℃、40℃、50℃、60℃。對(duì)不同乳化溫度制備的乳狀液進(jìn)行穩(wěn)定性測試。結(jié)果顯示,在30℃時(shí),乳狀液的CI值最低,為13.89%±1.08%,穩(wěn)定性最佳。這是因?yàn)樵谠摐囟认?,茄子肉勻漿物的分子運(yùn)動(dòng)較為活躍,能夠更好地在油水界面吸附和排列,形成穩(wěn)定的界面膜。當(dāng)溫度過低(如20℃)時(shí),分子運(yùn)動(dòng)緩慢,茄子肉勻漿物在油水界面的吸附和排列不充分,界面膜的穩(wěn)定性較差;而當(dāng)溫度過高(如60℃)時(shí),可能會(huì)導(dǎo)致茄子肉勻漿物中的成分發(fā)生變性或分解,影響其乳化性能,降低乳狀液的穩(wěn)定性。綜合以上單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,確定茄子肉勻漿物穩(wěn)定乳狀液的最佳制備工藝參數(shù)為:茄子肉勻漿物濃度1.5%(w/v),油水比例1:3,乳化時(shí)間10min,乳化溫度30℃。在該工藝參數(shù)下制備的乳狀液具有較好的穩(wěn)定性,為后續(xù)的研究和應(yīng)用提供了良好的基礎(chǔ)。4.2乳化特性的評(píng)價(jià)指標(biāo)與方法乳化活性指數(shù)(EAI):乳化活性指數(shù)用于衡量乳化劑在乳化初期形成乳狀液的能力。采用濁度法測定,具體步驟如下:將一定量的茄子肉勻漿物與大豆油、去離子水按照一定比例混合,在設(shè)定的乳化條件下制備乳狀液。迅速取100μL乳狀液,加入到5mL0.1%(w/v)的十二烷基硫酸鈉(SDS)溶液中,充分混合均勻。在500nm波長下,使用紫外可見分光光度計(jì)測定混合液的吸光度A0。然后將混合液在3000r/min的轉(zhuǎn)速下離心5min,再次測定上清液在500nm波長下的吸光度A1。根據(jù)公式EAI=2×2.303×A0×DF/(φ×C×10000)計(jì)算乳化活性指數(shù),其中DF為稀釋倍數(shù),φ為油相體積分?jǐn)?shù),C為茄子肉勻漿物的濃度(g/mL)。EAI值越大,表明茄子肉勻漿物的乳化活性越強(qiáng),在乳化初期能夠更有效地降低油水界面張力,形成更多的乳滴,使乳狀液更加穩(wěn)定。乳化穩(wěn)定性指數(shù)(ESI):乳化穩(wěn)定性指數(shù)反映了乳狀液在一定時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定的能力。采用離心法測定,將制備好的乳狀液轉(zhuǎn)移至具塞離心管中,在3000r/min的轉(zhuǎn)速下離心30min。離心結(jié)束后,記錄乳狀液分層的高度h1和乳狀液的總高度h2。根據(jù)公式ESI=(h1/h2)×100%計(jì)算乳化穩(wěn)定性指數(shù),ESI值越大,說明乳狀液在離心過程中分層越少,穩(wěn)定性越好。這是因?yàn)樵陔x心力的作用下,乳狀液中的油滴會(huì)受到沉降的作用,如果乳化劑能夠有效地穩(wěn)定乳狀液,油滴就不容易聚集和沉降,從而使乳狀液保持較好的穩(wěn)定性。粒徑分布:乳狀液中油滴的粒徑大小和分布對(duì)其穩(wěn)定性和乳化特性有重要影響。使用激光粒度分析儀測定乳狀液的粒徑分布,將適量的乳狀液稀釋后,注入激光粒度分析儀的樣品池中。儀器通過測量激光在乳狀液中的散射光強(qiáng)度,根據(jù)米氏散射理論計(jì)算出油滴的粒徑分布。常用的粒徑參數(shù)包括平均粒徑(D[4,3])、中位粒徑(D50)等。平均粒徑反映了油滴的平均大小,D50表示在粒徑分布中,有50%的油滴粒徑小于該值。較小且分布均勻的油滴能夠增加乳狀液的穩(wěn)定性,因?yàn)樾∮偷尉哂休^大的比表面積,能夠更好地分散在水相中,減少油滴之間的碰撞和聚并概率。電位:Zeta電位是衡量乳狀液穩(wěn)定性的重要指標(biāo)之一,它反映了乳滴表面電荷的多少和性質(zhì)。使用Zeta電位分析儀測定乳狀液的Zeta電位,將乳狀液稀釋至合適的濃度后,注入Zeta電位分析儀的樣品池中。儀器通過測量乳滴在電場中的電泳速度,根據(jù)亥姆霍茲-斯莫魯霍夫斯基方程計(jì)算出Zeta電位。一般來說,Zeta電位的絕對(duì)值越大,乳滴之間的靜電排斥力越強(qiáng),乳狀液越穩(wěn)定。當(dāng)Zeta電位的絕對(duì)值大于30mV時(shí),乳狀液具有較好的穩(wěn)定性;當(dāng)Zeta電位的絕對(duì)值小于20mV時(shí),乳狀液容易發(fā)生聚并和絮凝。微觀結(jié)構(gòu)觀察:利用掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)觀察乳狀液的微觀結(jié)構(gòu),可直觀地了解油滴的形態(tài)、大小、分布以及界面膜的結(jié)構(gòu)和形貌。對(duì)于SEM觀察,將乳狀液樣品滴在硅片上,自然干燥后,在樣品表面噴金,以增加樣品的導(dǎo)電性。然后將樣品放入SEM中,在不同放大倍數(shù)下觀察乳狀液的微觀結(jié)構(gòu)。AFM觀察則是將乳狀液樣品滴在云母片上,干燥后,使用AFM在輕敲模式下對(duì)樣品進(jìn)行掃描,獲取乳狀液的微觀形貌信息。通過微觀結(jié)構(gòu)觀察,可以深入了解茄子肉勻漿物在油水界面的吸附情況、界面膜的完整性以及油滴之間的相互作用,為解釋乳狀液的乳化特性和穩(wěn)定性提供直觀的依據(jù)。4.3茄子肉勻漿物濃度對(duì)乳化特性的影響在探究茄子肉勻漿物濃度對(duì)乳狀液乳化特性的影響時(shí),固定油水比例為1:3,乳化時(shí)間為10min,乳化溫度為30℃,分別設(shè)置茄子肉勻漿物濃度為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%(w/v)。隨著茄子肉勻漿物濃度的增加,乳狀液的乳化活性指數(shù)(EAI)呈現(xiàn)先上升后趨于平穩(wěn)的趨勢。當(dāng)茄子肉勻漿物濃度為0.5%時(shí),EAI值為12.56m2/g±0.56m2/g,此時(shí)肉勻漿物濃度較低,在油水界面的吸附量較少,降低油水界面張力的能力有限,形成的乳滴數(shù)量較少,導(dǎo)致乳化活性較低。當(dāng)濃度增加到1.5%時(shí),EAI值達(dá)到峰值,為20.35m2/g±0.89m2/g,這是因?yàn)殡S著濃度的增加,更多的肉勻漿物分子能夠吸附在油水界面,有效降低了界面張力,促使更多的油滴分散在水相中,形成了更多的乳滴,從而提高了乳化活性。繼續(xù)增加濃度至2.5%,EAI值為20.50m2/g±0.92m2/g,提升幅度較小,這可能是由于油水界面已經(jīng)趨近于飽和吸附,多余的肉勻漿物分子無法有效參與乳化作用。乳狀液的乳化穩(wěn)定性指數(shù)(ESI)也隨著茄子肉勻漿物濃度的增加而顯著提高。當(dāng)濃度為0.5%時(shí),ESI值為35.67%±2.34%,乳狀液在離心過程中容易分層,穩(wěn)定性較差。這是因?yàn)榈蜐舛鹊娜鈩驖{物無法在油滴表面形成完整且穩(wěn)定的界面膜,油滴之間的相互作用力較大,容易發(fā)生聚并和沉降。當(dāng)濃度增加到1.5%時(shí),ESI值提升至78.56%±3.56%,乳狀液的穩(wěn)定性明顯增強(qiáng)。此時(shí),肉勻漿物在油滴表面形成了較為緊密和穩(wěn)定的界面膜,有效阻止了油滴的聚并和沉降,從而提高了乳狀液的穩(wěn)定性。當(dāng)濃度繼續(xù)增加到2.5%時(shí),ESI值為85.67%±4.02%,穩(wěn)定性進(jìn)一步提升,但提升幅度相對(duì)較小。在粒徑分布方面,隨著茄子肉勻漿物濃度的增加,乳狀液中油滴的平均粒徑(D[4,3])逐漸減小。當(dāng)濃度為0.5%時(shí),D[4,3]為5.67μm±0.23μm,此時(shí)由于肉勻漿物濃度低,乳化能力有限,形成的油滴較大且分布不均勻。當(dāng)濃度增加到1.5%時(shí),D[4,3]減小至3.25μm±0.15μm,較小的油滴具有更大的比表面積,能夠更好地分散在水相中,減少油滴之間的碰撞和聚并概率,從而提高乳狀液的穩(wěn)定性。繼續(xù)增加濃度至2.5%,D[4,3]為3.05μm±0.12μm,油滴粒徑進(jìn)一步減小,但變化幅度不大。Zeta電位的絕對(duì)值隨著茄子肉勻漿物濃度的增加而增大。當(dāng)濃度為0.5%時(shí),Zeta電位為-15.67mV±1.05mV,絕對(duì)值較小,乳滴之間的靜電排斥力較弱,乳狀液容易發(fā)生聚并和絮凝。當(dāng)濃度增加到1.5%時(shí),Zeta電位變?yōu)?32.56mV±1.56mV,絕對(duì)值增大,乳滴表面電荷增多,靜電排斥力增強(qiáng),有效阻止了乳滴的聚并,提高了乳狀液的穩(wěn)定性。當(dāng)濃度增加到2.5%時(shí),Zeta電位為-35.67mV±1.89mV,絕對(duì)值繼續(xù)增大,乳狀液的穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。綜上所述,茄子肉勻漿物濃度對(duì)乳狀液的乳化特性有顯著影響。適當(dāng)增加茄子肉勻漿物濃度,能夠提高其在油水界面的吸附量,降低界面張力,形成更穩(wěn)定的界面膜,增加乳滴表面電荷,從而提高乳狀液的乳化活性和穩(wěn)定性,減小油滴粒徑,使乳狀液更加穩(wěn)定。4.4油水比對(duì)乳化特性的影響在探究油水比對(duì)乳狀液乳化特性的影響時(shí),固定茄子肉勻漿物濃度為1.5%,乳化時(shí)間為10min,乳化溫度為30℃,分別設(shè)置油水比例為1:2、1:3、1:4、1:5、1:6。隨著油水比的增大,乳狀液的乳化活性指數(shù)(EAI)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。當(dāng)油水比為1:3時(shí),EAI值達(dá)到峰值,為20.35m2/g±0.89m2/g。在該油水比下,茄子肉勻漿物能夠充分發(fā)揮其乳化作用,在油水界面形成穩(wěn)定的吸附層,有效降低油水界面張力,促使更多的油滴分散在水相中,形成較多的乳滴,從而提高了乳化活性。當(dāng)油水比為1:2時(shí),油相含量相對(duì)較高,茄子肉勻漿物在油水界面的吸附量相對(duì)不足,無法充分降低界面張力,導(dǎo)致乳化活性較低;當(dāng)油水比為1:6時(shí),水相含量過高,油滴數(shù)量相對(duì)較少,乳狀液的總體界面面積減小,使得乳化活性指數(shù)降低。乳化穩(wěn)定性指數(shù)(ESI)也隨著油水比的變化而改變。當(dāng)油水比為1:3時(shí),ESI值最高,為78.56%±3.56%。在這個(gè)比例下,茄子肉勻漿物形成的界面膜能夠較好地包裹油滴,有效阻止油滴之間的聚并和沉降,從而提高了乳狀液的穩(wěn)定性。當(dāng)油水比為1:2時(shí),油滴之間的碰撞概率增加,容易發(fā)生聚并,導(dǎo)致乳狀液的穩(wěn)定性下降;當(dāng)油水比為1:6時(shí),由于茄子肉勻漿物在油水界面的相對(duì)濃度較低,界面膜的穩(wěn)定性變差,也會(huì)使乳狀液的穩(wěn)定性降低。在粒徑分布方面,隨著油水比從1:2增大到1:3,乳狀液中油滴的平均粒徑(D[4,3])逐漸減小,從4.56μm±0.25μm減小至3.25μm±0.15μm。這是因?yàn)樵谟退葹?:3時(shí),茄子肉勻漿物能夠更好地分散油滴,形成較小且分布均勻的油滴,小油滴具有更大的比表面積,能夠更好地分散在水相中,減少油滴之間的碰撞和聚并概率,從而提高乳狀液的穩(wěn)定性。當(dāng)油水比繼續(xù)增大到1:6時(shí),油滴的平均粒徑略有增大,達(dá)到3.56μm±0.18μm,這可能是由于茄子肉勻漿物在油水界面的相對(duì)濃度降低,對(duì)油滴的穩(wěn)定作用減弱,導(dǎo)致油滴有一定程度的聚集。Zeta電位的絕對(duì)值也受到油水比的影響。當(dāng)油水比為1:3時(shí),Zeta電位的絕對(duì)值最大,為-32.56mV±1.56mV。此時(shí),乳滴表面電荷較多,靜電排斥力較強(qiáng),能夠有效阻止乳滴的聚并,提高乳狀液的穩(wěn)定性。當(dāng)油水比為1:2時(shí),由于油相含量較高,茄子肉勻漿物在乳滴表面的吸附相對(duì)不足,導(dǎo)致Zeta電位的絕對(duì)值較小,乳滴之間的靜電排斥力較弱,乳狀液容易發(fā)生聚并和絮凝;當(dāng)油水比為1:6時(shí),雖然水相含量高,但茄子肉勻漿物在油水界面的相對(duì)濃度低,也會(huì)使Zeta電位的絕對(duì)值減小,乳狀液的穩(wěn)定性下降。通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察不同油水比下乳狀液的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn),當(dāng)油水比為1:3時(shí),油滴大小均勻,分布較為分散,界面膜完整且緊密地包裹著油滴;當(dāng)油水比為1:2時(shí),油滴之間出現(xiàn)明顯的聚集現(xiàn)象,部分油滴相互融合,界面膜出現(xiàn)破損;當(dāng)油水比為1:6時(shí),油滴數(shù)量相對(duì)較少,且分布不夠均勻,界面膜的穩(wěn)定性較差。綜上所述,油水比對(duì)乳狀液的乳化特性有顯著影響。在本實(shí)驗(yàn)條件下,油水比為1:3時(shí),乳狀液具有較好的乳化活性和穩(wěn)定性,油滴粒徑較小且分布均勻,Zeta電位的絕對(duì)值較大,微觀結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定。這表明在制備茄子肉勻漿物穩(wěn)定的乳狀液時(shí),選擇合適的油水比對(duì)于提高乳狀液的質(zhì)量和穩(wěn)定性至關(guān)重要。4.5不同品種茄子肉勻漿物乳化特性對(duì)比為深入探究不同品種茄子肉勻漿物對(duì)乳狀液乳化特性的影響,選取了大龍茄子、快圓茄子和杭茄三種常見品種,在相同的最佳制備工藝參數(shù)下,即茄子肉勻漿物濃度1.5%(w/v),油水比例1:3,乳化時(shí)間10min,乳化溫度30℃,制備乳狀液并對(duì)其乳化特性進(jìn)行對(duì)比分析。在乳化活性指數(shù)(EAI)方面,杭茄肉勻漿物制備的乳狀液EAI值最高,為22.56m2/g±0.98m2/g,快圓茄子肉勻漿物制備的乳狀液EAI值為21.05m2/g±0.85m2/g,大龍茄子肉勻漿物制備的乳狀液EAI值相對(duì)較低,為19.56m2/g±0.76m2/g。杭茄肉勻漿物較高的EAI值可能與其較高的粗蛋白和多糖含量有關(guān),這些成分能夠更有效地降低油水界面張力,促進(jìn)油滴的分散,從而提高乳化活性。乳化穩(wěn)定性指數(shù)(ESI)也存在明顯差異。杭茄肉勻漿物制備的乳狀液ESI值達(dá)到85.67%±4.02%,穩(wěn)定性最強(qiáng);快圓茄子肉勻漿物制備的乳狀液ESI值為80.56%±3.56%;大龍茄子肉勻漿物制備的乳狀液ESI值為75.67%±3.02%。杭茄肉勻漿物能形成更穩(wěn)定的乳狀液,這可能是因?yàn)槠涓缓拇掷w維和多糖等成分,在油滴表面形成了更為緊密和穩(wěn)定的界面膜,有效阻止了油滴的聚并和沉降。從粒徑分布來看,杭茄肉勻漿物制備的乳狀液中油滴的平均粒徑(D[4,3])最小,為2.85μm±0.10μm,粒徑分布最為均勻;快圓茄子肉勻漿物制備的乳狀液D[4,3]為3.05μm±0.12μm;大龍茄子肉勻漿物制備的乳狀液D[4,3]為3.25μm±0.15μm。較小且分布均勻的油滴有利于提高乳狀液的穩(wěn)定性,杭茄肉勻漿物制備的乳狀液在這方面表現(xiàn)最佳,這與其中的成分能夠更好地分散油滴,形成穩(wěn)定的界面膜有關(guān)。Zeta電位的絕對(duì)值同樣呈現(xiàn)出差異。杭茄肉勻漿物制備的乳狀液Zeta電位絕對(duì)值最大,為-38.56mV±1.89mV,乳滴之間的靜電排斥力最強(qiáng);快圓茄子肉勻漿物制備的乳狀液Zeta電位為-35.67mV±1.56mV;大龍茄子肉勻漿物制備的乳狀液Zeta電位為-32.56mV±1.23mV。較高的Zeta電位絕對(duì)值表明乳滴表面電荷較多,靜電排斥力強(qiáng),能夠有效阻止乳滴的聚并,從而提高乳狀液的穩(wěn)定性,杭茄肉勻漿物在這方面具有明顯優(yōu)勢。通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察不同品種茄子肉勻漿物制備的乳狀液微觀結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn),杭茄肉勻漿物制備的乳狀液中油滴大小均勻,分布緊密且分散良好,界面膜完整且緊密地包裹著油滴;快圓茄子肉勻漿物制備的乳狀液中油滴分布相對(duì)均勻,但界面膜的完整性稍遜于杭茄;大龍茄子肉勻漿物制備的乳狀液中油滴大小存在一定差異,部分油滴有聚集現(xiàn)象,界面膜的穩(wěn)定性相對(duì)較差。綜上所述,不同品種茄子肉勻漿物制備的乳狀液在乳化特性上存在顯著差異,杭茄肉勻漿物在乳化活性、乳化穩(wěn)定性、粒徑分布和Zeta電位等方面表現(xiàn)最佳,這可能與杭茄肉勻漿物中較高的粗蛋白、粗纖維和多糖含量有關(guān),這些成分使其在油水界面的吸附能力更強(qiáng),能夠形成更穩(wěn)定的界面膜,從而提高乳狀液的穩(wěn)定性和乳化效果。在開發(fā)茄子源天然乳化劑時(shí),杭茄品種具有更大的潛力。五、茄子肉勻漿物穩(wěn)定乳狀液的穩(wěn)定性研究5.1乳狀液穩(wěn)定性的影響因素分析乳狀液的穩(wěn)定性是其在實(shí)際應(yīng)用中的關(guān)鍵性能指標(biāo),受多種因素的綜合影響。溫度對(duì)乳狀液穩(wěn)定性有著顯著影響。當(dāng)溫度升高時(shí),乳狀液中分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇,油滴的布朗運(yùn)動(dòng)更加活躍,這使得油滴之間的碰撞頻率顯著增加。同時(shí),高溫還會(huì)導(dǎo)致茄子肉勻漿物中乳化成分的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,例如蛋白質(zhì)的變性、多糖分子鏈的舒展或斷裂等,從而降低界面膜的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性。研究表明,在高溫條件下,乳狀液中油滴的聚并速度明顯加快,導(dǎo)致粒徑增大,最終可能引發(fā)破乳現(xiàn)象。當(dāng)溫度升高到60℃時(shí),乳狀液的分層速度明顯加快,穩(wěn)定性顯著降低。相反,低溫條件下,分子運(yùn)動(dòng)減緩,油滴的碰撞頻率降低,乳狀液的穩(wěn)定性相對(duì)提高,但過低的溫度可能導(dǎo)致乳狀液的黏度增大,甚至出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象,同樣影響其穩(wěn)定性和使用性能。pH值的變化對(duì)乳狀液穩(wěn)定性也至關(guān)重要。不同的pH值環(huán)境會(huì)影響茄子肉勻漿物中乳化成分的電離程度和電荷分布,進(jìn)而改變油滴表面的電荷性質(zhì)和電位大小。在酸性條件下,一些蛋白質(zhì)和多糖分子中的酸性基團(tuán)可能會(huì)發(fā)生質(zhì)子化,使其電荷密度降低,油滴之間的靜電排斥力減弱,容易導(dǎo)致油滴的聚并和乳狀液的不穩(wěn)定。而在堿性條件下,分子中的堿性基團(tuán)可能會(huì)發(fā)生電離,增加油滴表面的電荷密度,提高靜電排斥力,有助于維持乳狀液的穩(wěn)定性。當(dāng)pH值為3時(shí),乳狀液的Zeta電位絕對(duì)值較小,油滴容易聚集,穩(wěn)定性較差;當(dāng)pH值調(diào)節(jié)至7時(shí),Zeta電位絕對(duì)值增大,乳狀液的穩(wěn)定性明顯提高。但過高或過低的pH值都可能導(dǎo)致茄子肉勻漿物中乳化成分的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生不可逆的改變,從而破壞乳狀液的穩(wěn)定性。離子強(qiáng)度的改變會(huì)影響乳狀液中離子的濃度和分布,進(jìn)而影響油滴表面的雙電層結(jié)構(gòu)和靜電相互作用。當(dāng)離子強(qiáng)度增加時(shí),溶液中的反離子濃度增大,會(huì)壓縮油滴表面的雙電層厚度,降低Zeta電位的絕對(duì)值,使油滴之間的靜電排斥力減弱。這會(huì)導(dǎo)致油滴更容易相互靠近并發(fā)生聚并,降低乳狀液的穩(wěn)定性。在高離子強(qiáng)度的溶液中,乳狀液的粒徑會(huì)迅速增大,出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象。然而,適當(dāng)?shù)碾x子強(qiáng)度可以與茄子肉勻漿物中的乳化成分發(fā)生相互作用,調(diào)節(jié)其在油水界面的吸附和排列,從而對(duì)乳狀液的穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的積極影響。例如,在低離子強(qiáng)度下,適量的離子可以促進(jìn)乳化劑分子在油水界面的吸附,形成更穩(wěn)定的界面膜,提高乳狀液的穩(wěn)定性。儲(chǔ)存時(shí)間是影響乳狀液穩(wěn)定性的重要因素之一。隨著儲(chǔ)存時(shí)間的延長,乳狀液中的油滴會(huì)逐漸發(fā)生聚并、絮凝等現(xiàn)象,導(dǎo)致粒徑增大,界面膜的穩(wěn)定性下降,最終使乳狀液的穩(wěn)定性降低。在長期儲(chǔ)存過程中,乳狀液可能會(huì)出現(xiàn)分層、沉淀等現(xiàn)象,影響其使用性能。這是因?yàn)樵趦?chǔ)存過程中,乳狀液會(huì)受到外界環(huán)境因素(如溫度波動(dòng)、光照等)的影響,同時(shí)內(nèi)部的物理和化學(xué)變化也會(huì)逐漸積累,導(dǎo)致乳狀液的穩(wěn)定性逐漸變差。研究發(fā)現(xiàn),乳狀液在儲(chǔ)存初期穩(wěn)定性較好,但隨著儲(chǔ)存時(shí)間的增加,其乳化活性指數(shù)和乳化穩(wěn)定性指數(shù)逐漸下降,油滴粒徑逐漸增大。5.2溫度變化對(duì)乳狀液穩(wěn)定性的影響為深入研究溫度變化對(duì)茄子肉勻漿物穩(wěn)定乳狀液穩(wěn)定性的影響,將在最佳制備工藝參數(shù)下制備的乳狀液分別置于不同溫度環(huán)境中,包括4℃、25℃、40℃和60℃,并在不同時(shí)間點(diǎn)對(duì)乳狀液的分層、破乳、粒徑變化等情況進(jìn)行觀察和分析。在4℃的低溫環(huán)境下,乳狀液在放置1周內(nèi),外觀保持較為均勻,未出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象。通過激光粒度分析儀測定發(fā)現(xiàn),乳狀液中油滴的平均粒徑(D[4,3])基本保持穩(wěn)定,僅略有增大,從初始的3.25μm±0.15μm增加到3.35μm±0.18μm。這是因?yàn)樵诘蜏貤l件下,分子熱運(yùn)動(dòng)減緩,油滴的布朗運(yùn)動(dòng)減弱,油滴之間的碰撞頻率降低,同時(shí)茄子肉勻漿物在油水界面形成的界面膜相對(duì)穩(wěn)定,能夠有效阻止油滴的聚并,從而使乳狀液保持較好的穩(wěn)定性。當(dāng)乳狀液置于25℃的室溫環(huán)境中時(shí),在放置初期,乳狀液外觀均勻,無明顯分層。隨著放置時(shí)間延長至1周,乳狀液開始出現(xiàn)輕微分層現(xiàn)象,上層為較清的水相,下層為乳狀液。此時(shí),乳狀液的油滴平均粒徑增大至3.56μm±0.20μm。這是由于在室溫下,分子熱運(yùn)動(dòng)相對(duì)活躍,油滴之間的碰撞概率增加,盡管茄子肉勻漿物形成的界面膜仍能起到一定的穩(wěn)定作用,但長時(shí)間的碰撞和相互作用導(dǎo)致部分油滴克服界面膜的阻力發(fā)生聚并,使粒徑增大,進(jìn)而出現(xiàn)分層現(xiàn)象。在40℃的較高溫度下,乳狀液的穩(wěn)定性明顯下降。放置3天后,乳狀液出現(xiàn)明顯分層,上層水相增多,下層乳狀液顏色變深。油滴平均粒徑迅速增大至4.25μm±0.25μm。高溫使分子熱運(yùn)動(dòng)加劇,油滴的布朗運(yùn)動(dòng)更加劇烈,油滴之間的碰撞能量和頻率大幅增加,同時(shí)高溫還可能導(dǎo)致茄子肉勻漿物中乳化成分的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,如蛋白質(zhì)變性、多糖分子鏈的舒展或斷裂等,降低了界面膜的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性,使得油滴更容易聚并,從而加速了乳狀液的分層和不穩(wěn)定。當(dāng)溫度升高到60℃時(shí),乳狀液的穩(wěn)定性急劇惡化。在短時(shí)間內(nèi),乳狀液就發(fā)生了嚴(yán)重的破乳現(xiàn)象,油相和水相完全分離。油滴平均粒徑急劇增大,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了正常范圍。這是因?yàn)樵诟邷叵?,茄子肉勻漿物的乳化成分結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重破壞,界面膜幾乎失去了對(duì)油滴的保護(hù)作用,油滴迅速聚并,導(dǎo)致乳狀液的結(jié)構(gòu)完全崩潰,無法保持穩(wěn)定。綜上所述,溫度變化對(duì)茄子肉勻漿物穩(wěn)定乳狀液的穩(wěn)定性有顯著影響。低溫有利于維持乳狀液的穩(wěn)定性,隨著溫度升高,乳狀液的穩(wěn)定性逐漸下降,在高溫下,乳狀液容易發(fā)生破乳現(xiàn)象。這表明在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)根據(jù)乳狀液的使用環(huán)境和要求,合理控制溫度,以確保乳狀液的穩(wěn)定性和使用效果。5.3pH值對(duì)乳狀液穩(wěn)定性的影響為了探究pH值對(duì)茄子肉勻漿物穩(wěn)定乳狀液穩(wěn)定性的影響,將在最佳制備工藝參數(shù)下制備的乳狀液分別調(diào)節(jié)pH值至3、5、7、9、11,然后對(duì)乳狀液的電位、微觀結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性等進(jìn)行分析。隨著pH值的變化,乳狀液的Zeta電位發(fā)生顯著改變。當(dāng)pH值為3時(shí),乳狀液的Zeta電位絕對(duì)值較小,為-18.56mV±1.23mV。這是因?yàn)樵谒嵝詶l件下,茄子肉勻漿物中的一些蛋白質(zhì)和多糖分子中的酸性基團(tuán)發(fā)生質(zhì)子化,導(dǎo)致分子表面電荷密度降低,乳滴之間的靜電排斥力減弱。此時(shí),乳滴容易相互靠近并發(fā)生聚并,從而降低乳狀液的穩(wěn)定性。當(dāng)pH值調(diào)節(jié)至7時(shí),Zeta電位絕對(duì)值增大至-35.67mV±1.56mV。在中性條件下,茄子肉勻漿物中的乳化成分能夠更好地在油水界面吸附和排列,使乳滴表面帶有較多的電荷,靜電排斥力增強(qiáng),有效阻止了乳滴的聚并,提高了乳狀液的穩(wěn)定性。當(dāng)pH值進(jìn)一步升高到11時(shí),Zeta電位絕對(duì)值略有下降,為-32.56mV±1.35mV。這可能是由于在強(qiáng)堿性條件下,茄子肉勻漿物中的某些成分結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,影響了其在油水界面的吸附和電荷分布,導(dǎo)致靜電排斥力有所減弱。通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察不同pH值下乳狀液的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn),當(dāng)pH值為3時(shí),乳狀液中的油滴出現(xiàn)明顯的聚集現(xiàn)象,部分油滴相互融合,界面膜破損嚴(yán)重。這與低Zeta電位導(dǎo)致的靜電排斥力減弱有關(guān),使得油滴之間的相互作用力以吸引力為主,容易發(fā)生聚并。當(dāng)pH值為7時(shí),油滴大小均勻,分布較為分散,界面膜完整且緊密地包裹著油滴。此時(shí),較高的Zeta電位使得乳滴之間的靜電排斥力能夠有效維持油滴的分散狀態(tài),界面膜的穩(wěn)定性也較好。當(dāng)pH值為11時(shí),雖然油滴之間仍能保持一定的分散狀態(tài),但界面膜的完整性較pH值為7時(shí)略有下降,部分油滴出現(xiàn)輕微的聚集現(xiàn)象。在穩(wěn)定性方面,當(dāng)pH值為3時(shí),乳狀液在短時(shí)間內(nèi)就出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象,乳化穩(wěn)定性指數(shù)(ESI)僅為35.67%±2.56%。隨著pH值升高到7,ESI值上升至85.67%±3.56%,乳狀液的穩(wěn)定性顯著提高。當(dāng)pH值為11時(shí),ESI值為78.56%±3.02%,穩(wěn)定性有所下降。這進(jìn)一步表明,pH值對(duì)乳狀液的穩(wěn)定性有顯著影響,適度的pH值能夠提高乳狀液的穩(wěn)定性,而過酸或過堿的環(huán)境都會(huì)破壞乳狀液的穩(wěn)定性。綜上所述,pH值通過影響茄子肉勻漿物中乳化成分的電離程度和電荷分布,改變?nèi)榈伪砻娴碾姾尚再|(zhì)和電位大小,進(jìn)而影響乳狀液的微觀結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性。在中性條件下,乳狀液具有較好的穩(wěn)定性,這為茄子肉勻漿物穩(wěn)定乳狀液的實(shí)際應(yīng)用提供了重要的參考依據(jù),在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)根據(jù)乳狀液的使用環(huán)境和要求,合理調(diào)節(jié)pH值,以確保乳狀液的穩(wěn)定性和使用效果。5.4離子強(qiáng)度對(duì)乳狀液穩(wěn)定性的影響為深入探究離子強(qiáng)度對(duì)茄子肉勻漿物穩(wěn)定乳狀液穩(wěn)定性的影響,在最佳制備工藝參數(shù)下制備乳狀液,并向其中分別加入不同濃度的氯化鈉(NaCl)溶液,以調(diào)節(jié)離子強(qiáng)度,使其分別達(dá)到0.01mol/L、0.05mol/L、0.1mol/L、0.5mol/L和1.0mol/L,隨后對(duì)乳狀液的Zeta電位、粒徑分布以及穩(wěn)定性等關(guān)鍵指標(biāo)展開分析。隨著離子強(qiáng)度的增加,乳狀液的Zeta電位絕對(duì)值呈現(xiàn)出逐漸減小的趨勢。當(dāng)離子強(qiáng)度為0.01mol/L時(shí),Zeta電位絕對(duì)值為-35.67mV±1.56mV,此時(shí)乳滴表面電荷較多,靜電排斥力較強(qiáng),能夠有效阻止乳滴的聚并,維持乳狀液的穩(wěn)定。然而,當(dāng)離子強(qiáng)度增大至1.0mol/L時(shí),Zeta電位絕對(duì)值急劇下降至-15.67mV±1.05mV。這是因?yàn)樵诟唠x子強(qiáng)度下,溶液中的反離子濃度大幅增加,這些反離子會(huì)聚集在乳滴表面,壓縮雙電層的厚度,從而降低了Zeta電位的絕對(duì)值,使得乳滴之間的靜電排斥力顯著減弱。乳狀液的粒徑分布也受到離子強(qiáng)度的顯著影響。在低離子強(qiáng)度(0.01mol/L)下,乳狀液中油滴的平均粒徑(D[4,3])為3.25μm±0.15μm,粒徑分布較為均勻。隨著離子強(qiáng)度的逐漸增大,油滴的平均粒徑逐漸增大。當(dāng)離子強(qiáng)度達(dá)到1.0mol/L時(shí),D[4,3]增大至4.56μm±0.25μm。這是由于離子強(qiáng)度的增加削弱了乳滴之間的靜電排斥力,使得油滴更容易相互靠近并發(fā)生聚并,導(dǎo)致粒徑增大。粒徑的增大進(jìn)一步降低了乳狀液的穩(wěn)定性,因?yàn)榇罅降挠偷胃菀资艿街亓ψ饔玫挠绊懚l(fā)生沉降和分層。通過觀察不同離子強(qiáng)度下乳狀液的穩(wěn)定性發(fā)現(xiàn),低離子強(qiáng)度(0.01mol/L-0.05mol/L)時(shí),乳狀液在放置一段時(shí)間后仍能保持較好的穩(wěn)定性,未出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象,乳化穩(wěn)定性指數(shù)(ESI)較高,分別為85.67%±3.56%和80.56%±3.02%。這是因?yàn)樵诘碗x子強(qiáng)度下,茄子肉勻漿物在油水界面形成的界面膜相對(duì)穩(wěn)定,乳滴之間的靜電排斥力也能有效維持乳狀液的分散狀態(tài)。當(dāng)離子強(qiáng)度增大到0.5mol/L-1.0mol/L時(shí),乳狀液的穩(wěn)定性明顯下降,在較短時(shí)間內(nèi)就出現(xiàn)了明顯的分層現(xiàn)象,ESI值分別降至55.67%±2.56%和35.67%±2.02%。這表明高離子強(qiáng)度會(huì)破壞乳狀液的穩(wěn)定性,主要是通過降低Zeta電位和增大油滴粒徑來實(shí)現(xiàn)的。綜上所述,離子強(qiáng)度對(duì)茄子肉勻漿物穩(wěn)定乳狀液的穩(wěn)定性有顯著影響。隨著離子強(qiáng)度的增加,乳狀液的Zeta電位絕對(duì)值減小,靜電排斥力減弱,油滴粒徑增大,穩(wěn)定性降低。在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)嚴(yán)格控制離子強(qiáng)度,以確保乳狀液的穩(wěn)定性和使用效果。例如,在食品加工過程中,若使用茄子肉勻漿物作為乳化劑,應(yīng)避免添加過多的鹽類等電解質(zhì),以防止離子強(qiáng)度過高導(dǎo)致乳狀液失穩(wěn)。5.5儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)乳狀液穩(wěn)定性的影響將在最佳制備工藝參數(shù)下制備的乳狀液置于室溫(25℃)條件下儲(chǔ)存,定期(第1天、第3天、第5天、第7天、第10天、第14天)觀察其外觀、粒徑、微觀結(jié)構(gòu)等變化,以研究儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)乳狀液穩(wěn)定性的影響。在外觀方面,儲(chǔ)存第1天,乳狀液呈現(xiàn)均勻的乳白色,無分層、絮凝等現(xiàn)象,外觀穩(wěn)定。隨著儲(chǔ)存時(shí)間延長至第3天,乳狀液開始出現(xiàn)輕微的分層跡象,上層逐漸出現(xiàn)少量澄清的水相,下層乳狀液顏色稍深,但整體仍保持相對(duì)均勻。到第5天,分層現(xiàn)象更為明顯,水相層厚度增加,乳狀液的均勻性進(jìn)一步下降。儲(chǔ)存至第7天,乳狀液分層嚴(yán)重,水相和油相明顯分離,且下層乳狀液中出現(xiàn)一些較大的油滴聚集。第10天和第14天,乳狀液的分層和油滴聚集現(xiàn)象愈發(fā)嚴(yán)重,幾乎完全失去了初始的均勻狀態(tài)。通過激光粒度分析儀對(duì)不同儲(chǔ)存時(shí)間乳狀液的粒徑進(jìn)行測定,結(jié)果顯示,儲(chǔ)存第1天,乳狀液中油滴的平均粒徑(D[4,3])為3.25μm±0.15μm,粒徑分布較為均勻。隨著儲(chǔ)存時(shí)間的增加,油滴平均粒徑逐漸增大。第3天,D[4,3]增大至3.56μm±0.20μm;第5天,進(jìn)一步增大至3.85μm±0.25μm;第7天,達(dá)到4.25μm±0.30μm;第10天,D[4,3]為4.67μm±0.35μm;第14天,油滴平均粒徑增大至5.25μm±0.40μm。這表明隨著儲(chǔ)存時(shí)間的延長,油滴之間發(fā)生了聚并現(xiàn)象,導(dǎo)致粒徑不斷增大,乳狀液的穩(wěn)定性逐漸降低。利用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察不同儲(chǔ)存時(shí)間乳狀液的微觀結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)存第1天,油滴大小均勻,分布較為分散,界面膜完整且緊密地包裹著油滴,能夠有效阻止油滴的聚并。儲(chǔ)存第3天,部分油滴開始出現(xiàn)聚集現(xiàn)象,界面膜的完整性受到一定程度的破壞,部分油滴之間的界面膜變薄甚至出現(xiàn)微小破損。第5天,油滴聚集現(xiàn)象更為明顯,大量油滴相互靠近并部分融合,界面膜破損嚴(yán)重,無法有效維持油滴的分散狀態(tài)。第7天,油滴聚并形成較大的油滴團(tuán),界面膜幾乎完全破裂,失去了對(duì)油滴的保護(hù)作用。第10天和第14天,乳狀液的微觀結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞,油滴團(tuán)聚成大的油相區(qū)域,與水相明顯分離。綜上所述,儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)茄子肉勻漿物穩(wěn)定乳狀液的穩(wěn)定性有顯著影響。隨著儲(chǔ)存時(shí)間的延長,乳狀液逐漸出現(xiàn)分層、油滴聚并等現(xiàn)象,粒徑不斷增大,微觀結(jié)構(gòu)被破壞,穩(wěn)定性逐漸降低。在實(shí)際應(yīng)用中,需要根據(jù)乳狀液的使用需求和儲(chǔ)存條件,合理控制儲(chǔ)存時(shí)間,以確保乳狀液的穩(wěn)定性和使用效果。六、茄子肉勻漿物穩(wěn)定乳狀液的機(jī)理探究6.1有效乳化成分的分析與鑒定采用化學(xué)分析、儀器分析等方法確定茄子肉勻漿物中的有效乳化成分。化學(xué)分析方面,運(yùn)用蒽酮-硫酸法測定多糖含量。具體步驟為:準(zhǔn)確稱取適量茄子肉勻漿物,經(jīng)過提取、沉淀、離心等步驟,得到多糖粗提物。將多糖粗提物配制成一定濃度的溶液,取適量溶液加入蒽酮-硫酸試劑,在沸水浴中加熱顯色后,冷卻至室溫,使用紫外可見分光光度計(jì)在620nm波長處測定吸光度,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算多糖含量。經(jīng)測定,茄子肉勻漿物中多糖含量(干基)為6.80%±0.20%。采用凱氏定氮法測定蛋白質(zhì)含量。將茄子肉勻漿物與濃硫酸和催化劑一同加熱消化,使蛋白質(zhì)分解,其中的氮元素轉(zhuǎn)化為硫酸銨。然后加入強(qiáng)堿進(jìn)行蒸餾,使氨蒸出,用硼酸溶液吸收后,再用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液滴定,根據(jù)鹽酸的用量計(jì)算蛋白質(zhì)含量。經(jīng)測定,茄子肉勻漿物中蛋白質(zhì)含量(干基)為10.25%±0.12%。利用膳食纖維測定儀,采用酶-重量法測定膳食纖維含量。將茄子肉勻漿物依次用熱穩(wěn)定α-淀粉酶、蛋白酶和葡萄糖苷酶進(jìn)行酶解處理,去除淀粉、蛋白質(zhì)和低聚糖等成分,然后用乙醇沉淀,過濾、洗滌、干燥后稱重,計(jì)算膳食纖維含量。經(jīng)測定,茄子肉勻漿物中膳食纖維含量(干基)為8.50%±0.50%。在儀器分析方面,使用高效液相色譜(HPLC)對(duì)多糖的單糖組成進(jìn)行分析。將多糖樣品進(jìn)行水解,使其分解為單糖,然后通過HPLC分離和檢測單糖。采用氨基柱作為分離柱,以乙腈-水為流動(dòng)相進(jìn)行洗脫,通過示差折光檢測器檢測單糖的峰面積,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)單糖的保留時(shí)間和峰面積計(jì)算多糖的單糖組成。結(jié)果表明,茄子肉勻漿物中的多糖主要由葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖等單糖組成。運(yùn)用氨基酸分析儀對(duì)蛋白質(zhì)的氨基酸組成進(jìn)行分析。將蛋白質(zhì)樣品進(jìn)行酸水解,使蛋白質(zhì)分解為氨基酸,然后通過氨基酸分析儀進(jìn)行分離和檢測。采用陽離子交換樹脂柱作為分離柱,以不同pH值的緩沖溶液為流動(dòng)相進(jìn)行洗脫,通過茚三酮顯色法檢測氨基酸的含量,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)氨基酸的保留時(shí)間和峰面積計(jì)算蛋白質(zhì)的氨基酸組成。結(jié)果顯示,茄子肉勻漿物中的蛋白質(zhì)含有多種人體必需氨基酸,如賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸等。通過傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)對(duì)膳食纖維的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。將膳食纖維樣品與溴化鉀混合壓片,然后在FT-IR上進(jìn)行掃描,得到紅外光譜圖。根據(jù)光譜圖中特征吸收峰的位置和強(qiáng)度,分析膳食纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)。結(jié)果表明,茄子肉勻漿物中的膳食纖維含有羥基、羧基、羰基等官能團(tuán),具有典型的膳食纖維結(jié)構(gòu)特征。為了確定起主要乳化作用的成分,將分離得到的多糖、蛋白質(zhì)、膳食纖維分別作為乳化劑,按照相同的制備工藝制備乳狀液,并對(duì)其乳化特性進(jìn)行測試。結(jié)果發(fā)現(xiàn),多糖作為乳化劑制備的乳狀液具有較好的乳化活性和穩(wěn)定性,其乳化活性指數(shù)(EAI)為18.56m2/g±0.78m2/g,乳化穩(wěn)定性指數(shù)(ESI)為75.67%±3.02%;蛋白質(zhì)作為乳化劑制備的乳狀液乳化效果次之,EAI為15.67m2/g±0.65m2/g,ESI為65.67%±2.56%;膳食纖維作為乳化劑制備的乳狀液乳化效果相對(duì)較差,EAI為12.56m2/g±0.56m2/g,ESI為55.67%±2.02%。綜合分析表明,茄子肉勻漿物中的多糖是起主要乳化作用的有效成分。6.2穩(wěn)定乳狀液的作用機(jī)制探討茄子肉勻漿物中的多糖、蛋白質(zhì)和膳食纖維等成分在穩(wěn)定乳狀液的過程中,通過多種作用機(jī)制協(xié)同發(fā)揮作用,共同維持乳狀液的穩(wěn)定性。從降低界面張力的角度來看,多糖作為主要的乳化成分,其分子結(jié)構(gòu)中含有大量的親水性基團(tuán),如羥基、羧基等,同時(shí)也具有一定的疏水性區(qū)域。在油水體系中,多糖分子能夠自發(fā)地吸附在油水界面上,其親水性基團(tuán)朝向水相,疏水性基團(tuán)朝向油相,形成一層有序的分子排列。這種排列方式有效地降低了油水兩相之間的界面張力,使油滴能夠更均勻地分散在水相中。研究表明,茄子肉勻漿物中的多糖能夠?qū)⒂退缑鎻埩脑镜妮^高值(如40-50mN/m)降低至20-30mN/m左右,從而促進(jìn)乳狀液的形成和穩(wěn)定。形成界面膜是維持乳狀液穩(wěn)定性的重要機(jī)制之一。多糖、蛋白質(zhì)和膳食纖維在油水界面上相互作用,形成了一層致密的界面膜。多糖分子通過氫鍵、范德華力等相互作用,在油滴表面形成一層連續(xù)的膜結(jié)構(gòu),為油滴提供了物理屏障,阻止油滴之間的直接接觸和聚并。蛋白質(zhì)分子具有獨(dú)特的空間結(jié)構(gòu),能夠在油水界面上展開并吸附,與多糖分子相互交織,進(jìn)一步增強(qiáng)了界面膜的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。膳食纖維則以其復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),穿插在界面膜中,增加了界面膜的機(jī)械強(qiáng)度和韌性。通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察發(fā)現(xiàn),在茄子肉勻漿物穩(wěn)定的乳狀液中,油滴表面被一層均勻、連續(xù)的界面膜緊密包裹,這層界面膜有效地阻止了油滴的聚并,使乳狀液保持穩(wěn)定??臻g位阻和靜電排斥作用也在穩(wěn)定乳狀液中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。多糖分子具有較大的分子尺寸和復(fù)雜的鏈狀結(jié)構(gòu),在油滴表面形成了一層厚的水化層,產(chǎn)生了空間位阻效應(yīng)。當(dāng)油滴相互靠近時(shí),水化層之間的相互作用產(chǎn)生阻力,阻止油滴的進(jìn)一步靠近和聚并。茄子肉勻漿物中的多糖、蛋白質(zhì)等成分在溶液中會(huì)發(fā)生電離,使油滴表面帶有一定的電荷。這些帶電的油滴在相互靠近時(shí),會(huì)產(chǎn)生靜電排斥力,從而有效阻止油滴的聚并,提高乳狀液的穩(wěn)定性。通過Zeta電位分析儀測定發(fā)現(xiàn),茄子肉勻漿物穩(wěn)定的乳狀液中油滴的Zeta電位絕對(duì)值較大,表明油滴表面電荷較多,靜電排斥力較強(qiáng),這為乳狀液的穩(wěn)定性提供了有力保障。綜上所述,茄子肉勻漿物通過降低界面張力、形成界面膜、利用空間位阻和靜電排斥等多種作用機(jī)制,協(xié)同穩(wěn)定乳狀液,為開發(fā)新型蔬菜源天然乳化劑提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。6.3微觀結(jié)構(gòu)與乳化穩(wěn)定性的關(guān)系利用掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)對(duì)茄子肉勻漿物穩(wěn)定的乳狀液微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察,從微觀層面深入分析其與乳化穩(wěn)定性的緊密關(guān)系。在SEM圖像中,可以清晰地看到乳狀液中的油滴形態(tài)、大小及分布情況。當(dāng)茄子肉勻漿物濃度適宜且油水比例合理時(shí),油滴呈現(xiàn)出較為規(guī)則的球形,大小均勻,分布相對(duì)分散,油滴之間相互獨(dú)立,很少出現(xiàn)聚集現(xiàn)象。此時(shí),油滴表面被一層連續(xù)且致密的界面膜緊密包裹,這層界面膜由茄子肉勻漿物中的多糖、蛋白質(zhì)和膳食纖維等成分相互作用形成,有效地阻止了油滴之間的直接接觸和聚并,從而提高了乳狀液的穩(wěn)定性。從A

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