CN109527120B - 一种基于植物油的富含多不饱和脂肪酸的食品级抑菌油凝胶及其制备方法 - Google Patents

一种基于植物油的富含多不饱和脂肪酸的食品级抑菌油凝胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于植物油的富含多不饱和脂肪酸的食品级抑菌油凝胶及其制备方法。该油凝胶主要组分及对应质量分数如下:surfactin 0.05%‑3%,甘油单酯7‑15%,植物油85‑93%。本发明先制备植物油‑surfactin混合液,之后加入甘油单酯在设定的加热温度、时间和冷却温度下将液体植物油凝胶化形成油凝胶。利用本发明,可以得到不含反式脂肪酸,且不饱和脂肪酸含量高的食用固态油脂,同时固态油脂具有抑菌活性,可直接作为食品中饱和脂肪和反式脂肪的替代品。

Description

一种基于植物油的富含多不饱和脂肪酸的食品级抑菌油凝胶 及其制备方法
技术领域
本发明属于油脂科学技术领域,具体涉及一种基于植物油的富含多不饱和脂肪酸的食品级抑菌油凝胶及其制备方法。
背景技术
油脂是人们日常饮食和食品工业中的重要组分之一,它是脂溶性维生素(A、 D、E、K)的载体,必需脂肪酸和能量的来源。另一方面,氢化、部分氢化、分提和酯交换反应是制备起酥油、人造黄油、涂抹脂肪的主要技术。通过这些技术可以把植物油变为固体脂肪。另外,脂肪还需要具备一定的功能特性,如可塑性、粘弹性、涂抹性等(Daniel&Rajasekharan,2003)。但上述技术的应用会导致脂肪酸组成发生改变,即饱和和反式脂肪酸含量增加。而过多摄入反式和饱和脂肪酸对人体健康会产生不利的影响,如增加糖尿病、肥胖和心血管疾病等代谢综合征的风险(Aro et al.,1997;Rudkowska,2016;Lee&Jim,2016)。这些传统技术不符合食品加工健康、营养和安全的要求,而近几年,分子油凝胶成为国内外研究的热点(Rogers,2009;Jang et al.,2015),其被认为是“未来的脂肪”,并被推荐为是降低脂肪类食品中反式和饱和脂肪酸的新配方策略(Rogers et al.,2009; Wang et al.,2016)。
甘油单酯是食品中最常用的表面活性剂之一,也是目前油凝胶研究中最活跃的胶凝剂之一,是可食性氢键作用胶凝剂的典型代表(Chen&Terentjev,2009)。它既可以直接凝胶化植物油,也可以凝胶化含水的乳液体系(Mao et al.,2014)。但这种油凝胶体系由于胶凝剂的单一性使得油凝胶的组装特性比较单一,油凝胶的微观结构和功能特性无法灵活调控。
目前还未检索到有关甘油单酯和surfactin联合添加改善油凝胶品质的报道。
发明内容
针对现有问题的不足,本发明的第一个目的是提供一种基于植物油的富含多不饱和脂肪酸的食品级抑菌油凝胶;
本发明的第二个目的是提供一种基于植物油的富含多不饱和脂肪酸的食品级抑菌油凝胶的制备方法;
本发明直接将液体植物油凝胶化,制备零反式脂肪酸和低饱和脂肪酸的食用固体油,克服了目前需经氢化、部分氢化、分提和酯交换制备固体脂肪而造成高反式脂肪酸或高饱和脂肪酸的难题。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是:
一种基于植物油的富含多不饱和脂肪酸的食品级抑菌油凝胶,包括以下主要组分及对应质量分数:surfactin 0.05%-3%,甘油单酯7-15%,植物油 85-93%。二组分油凝胶的提出扩大了分子油凝胶的概念,可以通过改变其中的某个组分来调节其超分子组装的特性,实现对成胶能力、微观结构以及功能的调控。
作为本申请的优选技术方案,所述surfactin为来源于解淀粉芽孢杆菌的具有表面活性的环肽。本发明引入两种表面活性剂,surfactin和甘油单酯,低量添加的surfactin有助于甘油单酯的成胶性能,尤其是对于含水的乳液体系,在减少甘油单酯添加量的同时,少量surfactin可以使凝胶体系硬度增强,体系更稳定,形成的复合凝胶持油力强,流变学性质好,是一种饱和脂肪和氢化植物油的理想替代品。
作为本申请的优选技术方案,所述植物油为大豆油、低芥酸菜籽油、葵花籽油、亚麻籽油、特级初榨橄榄油中的一种或多种。
上述基于植物油的富含不饱和脂肪酸的食品级抑菌油凝胶的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,将surfactin与植物油按比例混合,加热并超声处理直至surfactin完全溶解;
步骤2,将甘油单酯按比例加入到surfactin-植物油混合液中,加热溶解甘油单酯并高速剪切均质得到透明均一的溶液;
步骤3,制备油凝胶,将步骤2中的溶液取出,再次高速剪切均质,然后在 20℃下冷却,使其形成凝胶,20℃储存。
作为本申请的优选技术方案,所述步骤1中,超声处理温度为80℃。
作为本申请的优选技术方案,所述步骤2中,加热温度和时间为80℃,15 min;甘油单酯溶解后再通过高速剪切处理1-2min使溶液均质乳化,所述高速剪切速率为10000-15000r/min。
作为本申请的优选技术方案,所述步骤3中,通过剪切1-2min进行均质,剪切速率为10000r/min。
有益效果
本发明的优点和有益效果如下:
(1)本发明所提供的抑菌型植物油凝胶具有抑菌活性,对蜡样芽孢杆菌具有良好的抑菌活性;
(2)单甘酯是食品工业应用最为广泛的乳化剂,surfactin是一种具有表面活性和抗菌活性的脂肽型表面活性剂,利用这些凝胶剂将植物油固化形成的油凝胶,可替代高饱和脂肪及含反式脂肪酸的起酥油、人造奶油等应用于食品中,对于减少人们饮食中饱和脂肪和反式脂肪的摄入和降低相关疾病的发病率有重要的意义;
(3)本发明涉及的油凝胶的制备方法不需要添加大量的小分子胶凝剂,制备过程中不需要过高的温度条件,surfactin的添加可以减少甘油单酯的加入量,同时surfactin的添加可以允许体系中加入大量的水,重新均质后依然可以形成水包油型的油凝胶,解决了现有油凝胶遇水不稳定的不足;
(4)本发明制备的油凝胶不含反式脂肪酸,饱和脂肪酸含量低,是通过一些天然的小分子来固化液体植物油制备的油凝胶,可替代含有反式脂肪酸的起酥油或人造奶油,不仅可以作为一种健康功能食品配料,也可以作为一种脂溶性药物及功能因子的载体。
附图说明
图1为实施例1所制备的抑菌型油凝胶的倒置图;
图2为实施例1所制备的抑菌型油凝胶的偏光显微镜图;
图3为实施例2-6中所制备的抑菌型油凝胶的倒置图;
图4为实施例2所制备抑菌型油凝胶的偏光显微镜图;
图5为实施例2-6所制备的抑菌型油凝胶的抑菌效果图(无,0.2,0.5,1,2,3表示surfactin的添加量,%)。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步详细说明。所用试剂或者仪器设备未注明生产厂商的,均视为可以通过市场购买的常规产品,其中surfactin为南京农业大学食品科技学院酶工程实验室自制备,提取自实验室保存的解淀粉芽孢杆菌 (Bacillusamyloliquefaciens)fmb50。
实施例1
(1)将0.05%的surfactin与93%质量分数的大豆油加入100mL的玻璃烧杯中,温度为80℃的水浴锅中超声处理,至surfactin全部溶解;
(2)7%质量分数的甘油单酯与步骤(1)中的溶液混合,在80℃搅拌加热 15min,高速剪切1-2min,剪切速率为10000-15000r/min,形成均一的油液体;
(3)将步骤(2)中混合液取出,室温下高速剪切1-2min,剪切速率为10000 r/min,然后将油溶液在20℃下冷却,使其形成大豆油油凝胶,在20℃储存。
本实施例制备得到的抑菌油凝胶颜色发黄,外观均一,试管倒置实验表明产品不流动,为凝胶物质,如图1所示。
偏振光显微镜分析。取一滴油凝胶热溶液于载玻片中央,用盖玻片轻轻压成均匀的薄片,置于20℃的室温环境中静置成胶12h,进行观察。调节显微镜到暗场模式,进行油凝胶的偏振光显微镜观察,放大倍数为10。结果如图2,与未添加surfactin的油凝胶相比,加入0.05%surfactin后油凝胶的双折射现象明显增强,说明凝胶三维网络结构更加致密。
持油性分析。将油凝胶热溶液分装于10mL的离心管(每支约8mL热溶液) 中,继续加热15min。将离心管在20℃的室温环境中静置成胶12h,9000r·min-1离心15min,离心后将离心管倒置约3min,沥干离心出来的油,计算持油率。本例中油凝胶的持油率为39.86%,高于未添加surfactin的油凝胶(34.58%)。
实施例2
(1)将0.2%的surfactin与93%质量分数的大豆油加入100mL的玻璃烧杯中,温度为80℃的水浴锅中超声处理,至surfactin全部溶解;
(2)7%质量分数的甘油单酯与步骤(1)中的溶液混合,在80℃搅拌加热 15min,高速剪切1-2min,剪切速率为10000-15000r/min,形成均一的油液体;
(3)将步骤(2)中混合液取出,室温下高速剪切1-2min,剪切速率为10000 r/min,然后将油溶液在20℃下冷却,使其形成大豆油油凝胶,在20℃储存。
本实施例制备得到的油凝胶颜色发黄,外观均一,试管倒置实验表明产品不流动,为凝胶物质,如图3所示。
偏振光显微镜分析操作方法同实施例1。如图4所示,加入0.2%surfactin后油凝胶的双折射现象增强,说明凝胶三维网络结构更加致密。
持油率测定方法同例1,本例所制备油凝胶的持油率为41.3%。
抑菌活性选取蜡样芽孢杆菌作为典型微生物。取菌体浓度为108CFU/mL 的菌液,以1%(V/V)的接种量,接种于融化的LB固体培养基中(约45℃),菌液混匀后取20mL该融化培养基倒制平板。待平板冷却后,用灼烧灭菌的打孔器在平板上均匀打孔。吸取50μL不同浓度梯度的融化油凝胶,滴加到做好标记的小孔内。在37℃下培养10h后,观察抑菌情况。结果如图5,本实施例制备的食用油凝胶能够抑制蜡样芽孢杆菌的生长。
实施例3
(1)将0.5%的surfactin与93%质量分数的大豆油加入100mL的玻璃烧杯中,温度为80℃的水浴锅中超声处理,至surfactin全部溶解;
(2)7%质量分数的甘油单酯与步骤(1)中的溶液混合,在80℃搅拌加热 15min,高速剪切1-2min,剪切速率为10000-15000r/min,形成均一的油液体;
(3)将步骤(2)中混合液取出,室温下高速剪切1-2min,剪切速率为10000 r/min,然后将油溶液在20℃下冷却,使其形成大豆油油凝胶,在20℃储存。
本实施例制备得到的油凝胶颜色发黄,外观均一,试管倒置实验表明产品不流动,为凝胶物质,如图3所示。
抑菌活性操作方法同例2。结果如图5所示,本实施例制备的食用油凝胶能够抑制蜡样芽孢杆菌的生长。
实施例4
(1)将1%的surfactin与93%质量分数的大豆油加入100mL的玻璃烧杯中,温度为80℃的水浴锅中超声处理,至surfactin全部溶解;
(2)7%质量分数的甘油单酯与步骤(1)中的溶液混合,在80℃搅拌加热15min,高速剪切1-2min,剪切速率为10000-15000r/min,形成均一的油液体;
(3)将步骤(2)中混合液取出,室温下高速剪切1-2min,剪切速率为10000 r/min,然后将油溶液在20℃下冷却,使其形成大豆油油凝胶,在20℃储存。
如图1所示,本实施例制备得到的油凝胶外观均一,颜色发黄。试管倒置实验表明产品不流动,为凝胶物质。
本实施例制备得到的油凝胶颜色发黄,外观均一,试管倒置实验表明产品不流动,为凝胶物质,如图3所示。
抑菌活性操作方法同例2。结果如图5所示,本实施例制备的食用油凝胶能够抑制蜡样芽孢杆菌的生长。
实施例4
(1)将0.1%的surfactin与93%质量分数的大豆油加入100mL的玻璃烧杯中,温度为80℃的水浴锅中超声处理,至surfactin全部溶解;
(2)7%质量分数的甘油单酯与步骤(1)中的溶液混合,在80℃搅拌加热 15min,高速剪切1-2min,剪切速率为10000-15000r/min,形成均一的油溶液;
(3)将步骤(2)中油溶液取出,室温下高速剪切1-2min,剪切速率为10000 r/min,然后将油溶液在20℃下冷却,使其形成大豆油油凝胶,在20℃储存。
本实施例制备得到的油凝胶颜色发黄,外观均一,试管倒置实验表明产品不流动,为凝胶物质,如图3所示。
抑菌活性操作方法同实施例2。结果如图5所示,本实施例制备的食用油凝胶能够抑制蜡样芽孢杆菌的生长。
实施例5
(1)将2%的surfactin与93%质量分数的大豆油加入100mL的玻璃烧杯中,温度为80℃的水浴锅中超声处理,至surfactin全部溶解;
(2)7%质量分数的甘油单酯与步骤(1)中的溶液混合,在80℃搅拌加热 15min,高速剪切1-2min,剪切速率为10000-15000r/min,形成均一的油溶液;
(3)将步骤(2)中混合液取出,室温下高速剪切1-2min,剪切速率为10000 r/min,然后将油溶液在20℃下冷却,使其形成大豆油油凝胶,在20℃储存。
本实施例制备得到的油凝胶颜色发黄,外观均一,试管倒置实验表明产品不流动,为凝胶物质,如图3所示。
抑菌活性操作方法同实施例2。结果如图5所示,本实施例制备的食用油凝胶能够抑制蜡样芽孢杆菌的生长。
实施例6
(1)将3%的surfactin与93%质量分数的大豆油加入100mL的玻璃烧杯中,温度为80℃的水浴锅中超声处理,至surfactin全部溶解;
(2)7%质量分数的甘油单酯与步骤(1)中的溶液混合,在80℃搅拌加热 15min,高速剪切1-2min,剪切速率为10000-15000r/min,形成均一的油溶液;
(3)将步骤(2)中混合液取出,室温下高速剪切1-2min,剪切速率为 10000r/min,然后将油溶液在20℃下冷却,使其形成葵花籽油油凝胶,在20℃储存。
本实施例制备得到的油凝胶颜色发黄,外观均一,试管倒置实验表明产品不流动,为凝胶物质,如图3所示。
抑菌活性操作方法同实施例2。结果如图5所示,本实施例制备的食用油凝胶能够抑制蜡样芽孢杆菌的生长。
实施例7
参考实施例1的步骤和条件,不同之处在于大豆油和甘油单酯的添加比例为 91%和9%(质量分数)。本实施例制备得到的抑菌油凝胶颜色发黄,外观均一,试管倒置实验表明产品不流动,为凝胶物质。
实施例8
参考实施例1的步骤和条件,不同之处在于大豆油和甘油单酯的添加比例为 88%和12%(质量分数)。本实施例制备得到的抑菌油凝胶颜色发黄,外观均一,试管倒置实验表明产品不流动,为凝胶物质。
实施例9
参考实施例1的步骤和条件,不同之处在于大豆油和甘油单酯的添加比例为 85%和15%(质量分数)。本实施例制备得到的抑菌油凝胶颜色发黄,外观均一,试管倒置实验表明产品不流动,为凝胶物质。
本发明还制备了以低芥酸菜籽油、葵花籽油、亚麻籽油、特级初榨橄榄油分别为油相的surfacitn-甘油单酯抑菌油凝胶,操作方法同实施例1,制备得到的抑菌油凝胶外观均匀一致,倒置不流动,凝胶良好,但葵花籽油油凝胶的颜色发白,低芥酸菜籽油和亚麻籽油油凝胶偏黄,橄榄油油凝胶的颜色更深。
上述实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何在本发明的原理范围内所作的改变、修饰、替代、组合、简化、补充等,均应在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于植物油的富含多不饱和脂肪酸的食品级抑菌油凝胶,其特征在于,包括以下主要组分及对应质量分数:
Surfactin 0.05%-3%,甘油单酯 7-15%,植物油 85-93%;
所述植物油为大豆油、低芥酸菜籽油、葵花籽油、亚麻籽油、特级初榨橄榄油中的一种或多种,所述surfactin为来源于解淀粉芽孢杆菌fmb50的具有表面活性的环肽。
2.权利要求1所述的一种基于植物油的富含不饱和脂肪酸的食品级抑菌油凝胶的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,将surfactin与植物油按比例混合,加热并80 ℃超声处理直至surfactin完全溶解;
步骤2,将甘油单酯按比例加入到surfactin-植物油混合液中,80 ℃加热15 min溶解甘油单酯,并在10000-15000 r/min的速率下,高速剪切处理1-2 min,使溶液均质乳化得到透明均一的溶液;
步骤3,制备油凝胶,将步骤2中的溶液取出,再次在10000 r/min的速率下,高速剪切1-2 min,在20 ℃下冷却成胶,具有抑菌活性的油凝胶制作成形。
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