摘要：為改善植物蛋白乳液因蛋白質(zhì)含量低而導(dǎo)致的營(yíng)養(yǎng)密度不足問(wèn)題，本研究以鮮核桃為原料，構(gòu)建了高蛋白鮮核桃乳液（FWE），系統(tǒng)研究了單雙脂肪酸甘油酯（MG/DG）對(duì)乳液穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)特性的影響。從流變學(xué)特性、界面張力以及微觀結(jié)構(gòu)等多維度分析，發(fā)現(xiàn)MG/DG能夠在油-水界面通過(guò)氫鍵與疏水作用形成致密界面膜，顯著提升FWE穩(wěn)定性。當(dāng)添加量為0.5%時(shí)，乳液粒徑最小、界面張力最低，流變特性顯示其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與穩(wěn)定性最佳；過(guò)量添加（0.6%）則會(huì)因過(guò)量MG/DG分子聚集，與界面競(jìng)爭(zhēng)吸附，導(dǎo)致界面膜完整性下降。本研究從界面與流變學(xué)角度闡明了MG/DG對(duì)高蛋白植物乳基料的穩(wěn)定機(jī)制，為鮮核桃乳液基料的開(kāi)發(fā)提供了理論依據(jù)。

近年來(lái)，全球消費(fèi)者出于健康、可持續(xù)性及倫理考慮，日益傾向于選擇植物基飲食。然而，市售植物蛋白飲料的品質(zhì)提升面臨多重制約：其一，營(yíng)養(yǎng)密度不均，例如豆奶蛋白含量可達(dá)約3.9 g/100 mL，而多數(shù)木本植物基蛋白飲料（如杏仁、椰子等）小于1.1 g/100 mL，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值受限；其二，加工易損風(fēng)味，熱加工與干燥處理易引發(fā)脂質(zhì)氧化，損害產(chǎn)品風(fēng)味并降解化學(xué)物質(zhì)；其三，配方依賴復(fù)配，為獲得物理穩(wěn)定性，工業(yè)化生產(chǎn)普遍需要依賴由乳化劑（如單甘酯、大豆卵磷脂）和增稠劑（如黃原膠、CMC）組成的復(fù)配體系。

在此背景下，核桃因其含有包括多種亞油酸和α-亞麻酸在內(nèi)的必需脂肪酸，成為開(kāi)發(fā)植物基乳液的理想原料。當(dāng)前，針對(duì)核桃乳液基料的開(kāi)發(fā)研究，國(guó)內(nèi)外呈現(xiàn)出不同的側(cè)重點(diǎn)。國(guó)內(nèi)研究主要集中于兩大方向：一是以干核桃仁為原料，開(kāi)發(fā)核桃乳飲料、核桃發(fā)酵乳等終端產(chǎn)品；二是在膠體層面，利用核桃分離蛋白與花青素、殼聚糖或黃原膠等物質(zhì)相互作用，構(gòu)建穩(wěn)定的乳液體系。后者雖為乳液穩(wěn)定性提供了創(chuàng)新解決方案，但其研究目標(biāo)多為驗(yàn)證蛋白的功能性質(zhì)，并未直接指向提升終端產(chǎn)品的蛋白質(zhì)含量。相比之下，國(guó)外研究則更側(cè)重于對(duì)核桃乳液體系的理化特性及穩(wěn)定性探究：深入分析乳液的氧化穩(wěn)定性、改性對(duì)結(jié)構(gòu)的影響及加工工藝（如pH、凍融、滅菌）對(duì)穩(wěn)定性的影響；探索如適用于3D打印的新型乳液體系；并系統(tǒng)優(yōu)化乳化劑與增稠劑的復(fù)配效果。

綜上，絕大多數(shù)研究仍集中于以干核桃仁或提純核桃蛋白為基礎(chǔ)的乳液體系構(gòu)建與優(yōu)化，這直接導(dǎo)致了當(dāng)前主流技術(shù)路徑下的一個(gè)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)實(shí)：市售核桃乳的蛋白質(zhì)含量普遍偏低（通常<1%）。因此，在開(kāi)發(fā)高營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)核桃乳基料時(shí)，核心挑戰(zhàn)是如何平衡原料利用效率、蛋白質(zhì)含量與穩(wěn)定性。

為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，本研究提出直接采用鮮核桃為原料構(gòu)建乳液，以期在提升蛋白質(zhì)含量與原料利用效率方面提供新途徑。由此制備的高蛋白鮮核桃乳液（Fresh Walnut Emulsion，F(xiàn)WE）屬于熱力學(xué)不穩(wěn)定的水包油體系，在儲(chǔ)存期間極易發(fā)生乳析、絮凝、聚結(jié)等失穩(wěn)現(xiàn)象。調(diào)控油-水界面上的非共價(jià)相互作用是提高乳液穩(wěn)定性的有效策略之一。因此，本研究選擇單雙脂肪酸甘油酯（MG/DG）作為關(guān)鍵界面調(diào)控劑，MG/DG具有兩親性和生物相容性，能有效分散于油-水界面并形成穩(wěn)定的界面包覆層，抑制液滴在熱處理過(guò)程中的聚集。這一特性使其對(duì)脂肪含量高的植物原料（如椰子、杏仁）中的天然油脂表現(xiàn)出良好的乳化能力，可有效防止脂肪上浮，為其在鮮核桃乳液中的應(yīng)用提供了依據(jù)。

本研究旨在針對(duì)鮮核桃這一特定原料體系，通過(guò)調(diào)控MG/DG添加量進(jìn)行精準(zhǔn)的界面設(shè)計(jì)，系統(tǒng)探究其對(duì)FWE的流變學(xué)特性及界面性質(zhì)的影響，揭示其穩(wěn)定機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鮮核桃、干核桃；單雙甘油脂肪酸酯（MG/DG）；Lowry法蛋白濃度測(cè)定試劑盒；其余化學(xué)試劑均為分析純。

PB-10 pH計(jì)；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀；熱重分析儀；粒徑與ζ電位分析儀；穩(wěn)定性分析儀；旋轉(zhuǎn)流變儀；芬蘭Kibron dIFT雙通道動(dòng)態(tài)界面張力儀；共聚焦激光掃描顯微鏡；掃描電鏡；原子力顯微鏡；衰減全反射傅里葉變換紅外光譜儀。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 鮮核桃乳液（FWE）制備工藝

FWE的制備包括研磨、乳化和灌裝三個(gè)步驟。首先，將鮮核桃與水按1:8的質(zhì)量比例研磨破碎，過(guò)濾后得到基礎(chǔ)乳液（記為FWE-0%）；隨后，向其中分別添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%~0.6%的MG/DG，經(jīng)均質(zhì)乳化后灌裝，并依次標(biāo)記為FWE-0.1%至FWE-0.6%，以干核桃仁為原料的對(duì)照組。干核桃乳液的制備中，干核桃經(jīng)浸泡過(guò)夜預(yù)處理，其余工藝、配方及用水量均與FWE基礎(chǔ)乳液保持完全一致，所得樣品記為DWE。

1.2.2 核桃原乳的理化指標(biāo)

FWE與DWE原乳樣品的蛋白質(zhì)采用Lowry法測(cè)定，脂肪含量參照酸水解法測(cè)定，結(jié)果以g/100 mL表示；pH使用pH計(jì)于室溫下測(cè)定。蛋白質(zhì)組成通過(guò)SDS-PAGE進(jìn)行分析：FWE與DWE樣品分別與緩沖液混合，沸水浴變性5 min，取10 μL于4%~20%梯度凝膠，在120 V恒壓條件下電泳約90 min，隨后經(jīng)考馬斯亮藍(lán)染色并脫色，最后使用凝膠成像系統(tǒng)采集并分析圖譜。

脂肪酸組成采用氣相色譜分析：向適量FWE與DWE中加入4 mL氯仿，渦旋混勻后加入生理鹽水，離心分離并收集有機(jī)相；經(jīng)二氯甲烷萃取、氮吹濃縮后，所得殘?jiān)c2 mL 5%硫酸-甲醇溶液在80 ℃條件下衍生化2 h。反應(yīng)液經(jīng)正己烷-水溶液萃取凈化，氮吹干燥后以異辛烷復(fù)溶。最終采用配備CP-Sil 88色譜柱的氣相色譜進(jìn)行分析，分流比為10:1，載氣流速1.0 mL/min。質(zhì)譜進(jìn)樣口溫度260 ℃，四級(jí)桿溫度150 ℃，掃描方式為單離子監(jiān)測(cè)，質(zhì)量掃描范圍為m/z 30~550。

熱穩(wěn)定性分析采用熱重分析儀，取10.0 mg FWE和DWE凍干粉末置于敞口鉑金坩堝中，在20 mL/s氮?dú)饬魉傧拢?0 ℃/min速率從30 ℃程序升溫至600 ℃，記錄質(zhì)量隨爐溫的變化曲線。

1.2.3 鮮核桃乳液的ζ電位、粒徑及穩(wěn)定性測(cè)定

粒徑使用Mastersizer 3000測(cè)定，F(xiàn)WE經(jīng)水稀釋后于25 ℃下檢測(cè)，設(shè)定蛋白質(zhì)與水的折射率分別為1.46和1.33；ζ電位使用電位儀測(cè)定，F(xiàn)WE經(jīng)水稀釋100倍后重復(fù)測(cè)定3次。穩(wěn)定性使用穩(wěn)定性分析儀于25 ℃下通過(guò)乳液透光率進(jìn)行評(píng)估，轉(zhuǎn)速4000 r/min，時(shí)間15 min。

1.2.4 鮮核桃乳液的流變學(xué)與界面特性表征

1.2.4.1 流變學(xué)特性分析

采用流變儀對(duì)FWE進(jìn)行測(cè)試。使用40 mm平行板夾具，設(shè)置板間距1 mm，實(shí)驗(yàn)全程恒溫25 ℃。穩(wěn)態(tài)流動(dòng)分析中，剪切速率從0.1 s?1對(duì)數(shù)遞增至100 s?1獲取流動(dòng)曲線，并通過(guò)Cross模型擬合：

η = η∞ + (η? ? η∞) / [1 + (λ·γ?)^m]

式中：η為表觀粘度，η?為零剪切粘度，η∞為無(wú)窮剪切粘度，λ為特征松弛時(shí)間，γ?為剪切速率，m為無(wú)量綱指數(shù)。

1.2.4.2 基于斯托克斯定律的乳液沉降穩(wěn)定性分析

斯托克斯定律描述了剛性球體在粘性流體中因重力作用而產(chǎn)生的勻速沉降速度，其表達(dá)式為：

v = 2g(ρp ? ρf)r2 / (9η)

式中：v為液滴的沉降速度，g為重力加速度，ρp為分散相密度，ρf為連續(xù)相密度，r為液滴半徑，η為連續(xù)相粘度。

基于斯托克斯定律，乳液的相對(duì)沉降穩(wěn)定性通過(guò)計(jì)算理論沉降速率進(jìn)行評(píng)估。液滴半徑由體積平均粒徑D[4,3]換算，體系粘度η采用零剪切粘度η?，g、ρp與ρf均可視為定值。沉降速率v的計(jì)算公式如下：

v = K · D[4,3]2 / η?

式中：K為常數(shù)，D[4,3]為乳液粒徑，η?為零剪切下的粘度。

該比值可作為評(píng)估其動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性的理論指標(biāo)。