CN115039817B - 植物蛋白和油脂共稳定o1/w/o2型双相类脂肪乳液胶及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了植物蛋白和油脂共稳定的O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶及其制备方法与应用，属于油脂和乳化脂肪制品技术领域。本发明的植物蛋白和油脂共稳定的O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶的制备方法，是以植物蛋白微凝胶颗粒、植物油(低熔点、高熔点植物油)为稳定剂制备O1/W型初乳，再利用高熔点植物油冷却过程中形成的结晶颗粒稳定外相界面，成功制备得到O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶；该双相类脂肪乳液胶不含任何合成类表面活性剂、不含反式脂肪酸、结构稳定、内相包封率高、具有良好的可塑性、裱花性和充气性，类似传统脂肪性状，在植物基植脂奶油与食品3D打印应用中表现出良好的应用潜力。

Description

植物蛋白和油脂共稳定O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶及其制 备方法与应用

技术领域

本发明涉及植物蛋白和油脂共稳定O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶及其制备方法与应用，属于油脂和乳化脂肪制品技术领域。

背景技术

乳液胶是一种被乳状液液滴填充的具有凝胶网络结构，且机械性能较强的凝胶，可以作为脂肪替代物。用等量的O1/W/O2双相乳液替代传统的W/O乳液体系，饱和脂肪酸含量较低，但口感相似，从而生产出健康产品。

由于其复杂的结构和独特的性质，O1/W/O2在食品、制药和化妆品领域显示出巨大的应用潜力。此外，具有含油量可调性的可食用双相类脂肪乳液胶有利于根据实际生产需要调整其物理性质满足应用。

双相乳液领域一直存在两个主要问题：一是如何制备双相乳液，二是如何提高双相乳液的稳定性。一种O1/W/O2乳液包括两个不同的界面，一般认为这两种类型的油水界面是由具有不同性质的界面活性剂稳定的，疏水乳化剂和亲水乳化剂必须分别对内部水滴和外部油滴进行乳化。此外，双相乳液制造的主要挑战之一是在加工和存储期间的稳定性，因为乳化剂和水分子可以跨相扩散并在界面上相互作用，进而导致双相结构失稳。

现有技术中，可食用双相体系的构建一般需要引入小分子表面活性剂(通常为PGPR等合成乳化剂)稳定O1/W/O2乳液。但在消费者日益重视“清洁标签”和大健康食品蓬勃发展的背景下，开发一种基于植物基制备可塑性良好的可食用双重乳液胶的方法具有重要意义。

发明内容

[技术问题]

目前对具备可塑性的双相乳液胶，尤其是O1/W/O2型类脂肪体系的制备及相关研究较为缺乏，且传统制备O1/W/O2体系时通常需要引入一定量的合成或非合成小分子乳化剂(如聚甘油蓖麻酸酯、吐温、卵磷脂等)稳定不同的界面，但得到的O1/W/O2多重体系通常具有稳定性差、内相包封率低、塑性差等问题；针对不添加任何合成类小分子乳化剂制备不同含水量的O1/W/O2型乳液胶技术尚未有系统研究。

[技术方案]

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种以植物基蛋白和油脂稳定的O1/W/O2型双相乳液胶体系，其不含任何合成类乳化剂、不含反式脂肪、在高含油量和低含油量下均具有塑性脂肪特性、内相包封率高、双相结构稳定、可用于3D打印。

本发明从大健康角度出发，通过简单的二步乳化工艺，以植物基蛋白和植物油脂为原料，使植物蛋白微凝胶颗粒作为初始O1/W的界面稳定剂，再仅利用植物油脂的结晶颗粒吸附稳定O1/W/O2中的W/O2界面，在不添加任何合成类小分子乳化剂的条件下制备出零反式脂肪酸的双相乳液凝胶型脂肪替代物以替代传统塑性脂肪，通过简单改变制备工艺参数可用于调节不同含油量的稳定双相体系的构建，扩大其应用范围。

本发明的第一个目的是提供一种植物蛋白和油脂共稳定O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)植物蛋白微凝胶的制备：配制质量浓度5-20％的植物分离蛋白水溶液，充分水化后调节pH，经过加热变性和添加转谷氨酰胺酶TGase交联处理，得到植物分离蛋白胶，加入稀释液，通过高压均质得到纳米级植物蛋白微凝胶颗粒溶液；

(2)O1/W初乳液的制备：将熔点为-10～15℃的低熔点液态植物油溶液作为分散相加入至作为连续相的步骤(1)中得到的蛋白微凝胶颗粒溶液，高速剪切乳化，得到O1/W型初乳液；所述O1/W初乳型中低熔点植物油溶液分散相和蛋白微凝胶颗粒溶液连续相质量比为0.1-1.5：1；

(3)O1/W/O2双相乳液胶的制备：将熔点为-10～15℃的低熔点液态植物油与熔点为25～60℃的高熔点植物油混合，充分加热熔化，剪切分散机下低速剪切，边剪切边将步骤(2)得到O1/W型初乳液作为分散相缓慢加入至混合油液中，分散相加入完成后继续剪切均质，冰浴中边冷却结晶边用搅拌器低速搅拌，即得到O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶；

其中，步骤(3)中所述的低熔点植物油与高熔点植物油添加质量比为0-90：10-100。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的植物分离蛋白包括大豆分离蛋白、花生分离蛋白、豌豆分离蛋白、绿豆分离蛋白、鹰嘴豆蛋白中的一种或几种。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中所述的低熔点植物油与高熔点植物油添加质量比为5-90：10-100。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的水化条件为温度0-4℃，时间为12-24h，pH值调节为6.3-7.5。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的加热变性条件为温度为80-90℃，时间为0.5-2h，转谷氨酰胺酶TGase添加量为5-10U/g，反应条件为30-45℃温度下交联2-5h。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的稀释液为水、磷酸盐缓冲液中的一种或两种，添加的稀释液和植物分离蛋白胶的质量比为3-9：1。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的高压均质条件为压力40-80Mpa，时间为1-5min。

在本发明的一种实施方式中，步骤(2)所述的蛋白微凝胶颗粒溶液在分散相中质量浓度为0.5-3wt％。

在本发明的一种实施方式中，所述的低熔点液态植物油包括大豆油、菜籽油、花生油、葵花籽油、米糠油、玉米油、橄榄油、棉籽油、杏仁油、小麦胚芽油、茶籽油、芝麻油中一种或多种。

在本发明的一种实施方式中，所述高熔点植物油为棕榈油、棕榈仁油、棕榈硬脂、椰子油、椰子仁油、可可脂、乳木果脂、婆罗树脂、芒果仁油、雾冰草脂、椰子油硬脂中的至少一种或多种。

在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中所述的高速剪切乳化处理为转速5000-14000rpm，时间为1-4min。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中所述的O1/W型初乳与混合油的质量比为0.25-4：1。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中所述的植物油混合溶液加热熔化条件为40-65℃，时间为5-20min。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中所述的O1/W初乳缓慢加入至混合油液中的速率为10-60mL/min。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中所述的低速剪切处理条件为2000-3500rpm，3-8min。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中所述的分散相缓慢加入混合油溶液的方式为以占分散相总体积比为5％-40％/min的速率在低速剪切时加入；所述冰浴中冷却温度为-10-4℃，搅拌器低速搅拌条件为100-400rpm，2-10min。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中所述的冰浴冷却时间为2-15min。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中所述得到的O1/W/O2型双相乳液胶中，总水相质量浓度为10-70wt％，总油相质量浓度为30-90wt％。

本发明的第二个目的是提供一种由上述所述的制备方法制备得到的O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶。

本发明的第三个目的是提供一种搅打充气型O1/W/O2双相类脂肪乳液胶，所述搅打充气型O1/W/O2双相乳液胶是将上述所述的O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶老化后，通过打发器进行搅打充气。

在本发明的一种实施方式中，所述老化条件为2-10℃下，静置老化12-48h，所述充气的参数：温度为20±5℃，时间为3-15min，搅打充气速度为5000-10000rpm/min。

本发明的第四个目的是提供一种基于上述所述的O1/W/O2双相类脂肪乳液胶的植脂奶油。

本发明的第五个目的是提供一种基于上述所述的O1/W/O2双相类脂肪乳液胶的植物基植脂奶油的制备方法，包括如下步骤：

(1)蛋白微凝胶颗粒溶液作为连续相，加入一定量的添加剂；低熔点植物油溶液作为分散相，加入一定量的添加剂，混合后高速剪切乳化，得到O1/W型初乳；

(2)将步骤(1)的O1/W初乳液作为分散相，缓慢加入至低熔点与高熔点植物油混合液，剪切均质，冰浴冷却静置，得到O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶。

(3)将步骤(2)中得到的O1/W/O2型双相乳液胶老化后，采用打发器进行搅打充气。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(1)中蛋白微凝胶颗粒包括大豆分离蛋白、花生分离蛋白、豌豆分离蛋白、绿豆分离蛋白微凝胶颗粒中的一种或几种；低熔点植物油为大豆油、菜籽油、花生油、葵花籽油、米糠油、玉米油、亚麻籽油、橄榄油、棉籽油、杏仁油、小麦胚芽油、茶籽油、芝麻油中任一种。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(1)中的添加剂包括乳化剂、发泡剂和稳定剂；优选的，所述连续相中添加剂为酪蛋白酸钠、羟丙基甲基纤维素、黄原胶、卡拉胶、葡萄糖浆、白砂糖中的一种或几种；所述分散相中添加剂为单双甘油酯、硬脂酰乳酸钠、蔗糖脂肪酸酯、吐温80中的一种或几种。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(1)中添加剂的添加质量浓度(占总体系)为酪蛋白酸钠0.5-1wt％、羟丙基甲基纤维素0.05-0.2wt％、黄原胶0.05-0.2wt％、卡拉胶0.05-0.2wt％、葡萄糖浆5-10wt％白砂糖10-16wt％、单双甘油酯0.5-2wt％、硬脂酰乳酸钠0.5-2wt％，蔗糖脂肪酸酯0.5-1wt％、吐温80 0.5-1wt％。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(1)中剪切均质条件为转速5000-14000rpm，时间为1-4min。

在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中所述的植物油混合溶液为低熔点植物油与高熔点植物油混合溶液；所述低熔点植物油为豆油、菜籽油、花生油、葵花籽油、米糠油、玉米油、亚麻籽油、橄榄油、棉籽油、杏仁油、小麦胚芽油、茶籽油、芝麻油中任意一种；所述高熔点植物油为棕榈油、棕榈仁油、棕榈硬脂、椰子油、椰子仁油中任意一种。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中所述老化条件为2-10℃，12-48h；充气条件：温度为20±5℃，时间为3-10min，搅打充气速度为5000-10000rpm/min。

本发明的第六个目的是提供一种由上述所述的制备方法得到的O1/W/O2双相类脂肪乳液胶在3D打印中的应用。

本发明的有益效果：

(1)本发明利用植物基蛋白微凝胶和植物油脂共同稳定双重O1/W/O2型乳液胶，其中内油相仅由低浓度植物蛋白微凝胶颗粒稳定，外油相仅由油相中自发形成的晶体网络稳定，不涉及任何合成表面活性剂与化学成分，绿色安全，契合大健康的发展潮流。

(2)本发明制备的O1/W/O2型双相乳液胶在低含油率和高含油率下均结构稳定、内相包封率高，具有优异的可塑性、裱花性，且不含反式脂肪酸，比添加一定浓度合成型表面活性剂的稳定效果更优，扩大了双相类脂肪乳液胶在食品领域的实际应用；而且O1/W/O2型双相乳液胶由于外相为油相，更接近脂肪具有的性状，可作为良好的健康脂肪替代物。

(3)本发明制备的O1/W/O2双相类脂肪替代物在常温下可稳定贮藏30d以上，外观和微观结构无任何明显变化。

(4)本发明制得的基于O1/W/O2型双相乳液胶的搅打充气体系为柔和的乳白色，具有较好的起泡性和可塑性，同时制备工艺简单，成本低，在零反式脂肪酸的植脂奶油产品的开发制造中具备良好的应用潜力。

(5)本发明制得的双相类脂肪乳液胶具有良好的3D打印性，通过改变外油相的晶体网络强度可方便地调节打印目标的结构强度和设计多样的打印模型，在3D食品打印定制化应用中表现出极大的优势。

附图说明

图1为实施例1-7中以植物蛋白微凝胶和油脂共稳定的O1/W/O2型双相乳液胶的制备方法流程及稳定机理示意图；

图2为实施例1-3得到的高含油量O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶微观图，其中(A)为普通光学图(20×10)，(B)为偏光图(20×10)，(C)为激光共聚焦显微图(50×10)；

图3为实施例4-7得到的低油相含量的O1/W/O2型双相乳液胶的微观结构图，其中(A)为普通光学图(20×10)，(B)为偏光图(20×10)，(C)为激光共聚焦显微图(50×10)；

图4为O1/W/O2型双相乳液胶的裱花外观图，其中1为实施例1，2为实施例3，3为实施例5，4为实施例6，5为实施例7；

图5为实施例1、2、4、5和6分别得到的高油相含量和低油相含量的双相乳液胶的流变图，其中图中左侧为应力扫描图，图中右侧为频率扫描图；

图6为实施例2中O1/W初乳和O1/W/O2型双相乳液的粒径分布图；

图7分别为实施例1、实施例5和对比例1得到的初乳微观图，其中实施例1和实施例5中得到的初乳为O1/W型，对比例1中得到的为W/O型；

图8分别为实施例1、实施例4和对比例2得到的产物稳定性测试结果，为常温储存30天后微观结构和裱花外观图表现情况；

图9为对比例4得到的O1/W/O2型双相乳液胶体系的微观图(20×10)；

图10分别为对比例6中O/W型乳液的微观图(20×10)、对比例7中产物的微观图(20×10)和外观图、对比例8的微观图(20×10)；

图11为实施例8中得到的搅打充气型O1/W/O2双相乳液胶的裱花外观图；

图12实施例9中得到的O1/W/O2型双相乳液胶的植物基植脂奶油外观图和气泡分布微观图(20×10)；

图13为实施例10 3D打印后模型效果图；

图14为实施例11中打印后结构强化的模型效果图。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本发明，不用于限制本发明。

实施例1

植物蛋白和油脂共稳定的高油相含量O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶的制备方法，包括如下步骤：

(1)配置质量浓度为10％的豌豆分离蛋白水溶液，450rpm下充分搅拌2h后，利用10mol/L的HCl溶液调节pH至7.0，置于4℃冰箱中冷藏12h，充分水化，得到豌豆分离蛋白水溶液；

(2)将步骤(1)中得到的豌豆分离蛋白溶液在90℃水浴锅中加热40min，充分冷却至室温后，加入10U/g的转谷氨酰胺酶TGase，40℃水浴锅中酶交联2h，得到凝胶化的豌豆分离蛋白水胶；

(3)在步骤(2)中得到的豌豆分离蛋白水胶中加入3倍体积的磷酸盐缓冲液，经高速分散机在12000rpm下处理3min，再经高压均质机在50MPa下处理3min，得到质量浓度为2.5wt％的豌豆蛋白微凝胶颗粒溶液；

(4)取20g大豆油加入至30g步骤(3)得到的豌豆蛋白微凝胶颗粒溶液中，高速分散机11000rpm下剪切处理3min，得到初始O1/W型乳液，其中体系中的蛋白微凝胶颗粒在总初乳中的质量浓度为1.5wt％；

(5)将20g大豆油与30g棕榈油混合，于水浴锅40℃加热5min，得到澄清透明的混合油溶液，取步骤(4)中得到的50g初始O1/W型乳液以30mL/min的速率加入至混合油溶液中，高速分散机3000rpm下剪切处理3min，立即置于1℃冰水浴中冷却，同时采用搅拌器以200rpm速率搅拌10min，得到O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶，最终体系中水相占比为30％，油相占比为70％。

实施例2

将实施例1中的步骤(4)改成30g大豆油加入至20g纳米微凝胶颗粒溶液，步骤(5)中改为10g花生油与40g棕榈油混合，其余步骤与实施例1保持一致，得到一种以植物蛋白和油脂共稳定的高油量O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶，最终体系中水相占比为20％，油相占比为80％。

图6为实施例2中O1/W型初乳和O1/W/O2型双相乳液的粒径分布图，其液滴均分布均匀。

实施例3

将实施例1中的豌豆分离蛋白改为花生分离蛋白，步骤(2)中的加入转谷氨酰胺酶TGase进行酶交联过程省去，其余步骤与实例1保持一致，得到一种以植物花生分离蛋白和油脂共稳定的O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶，最终体系中水相占比为30％，油相占比为70％。

将实施例1-3得到的高含油量双相乳液胶进行测试，测试结果如下：

图1为以植物蛋白微凝胶和油脂共稳定的O1/W/O2型双相乳液胶的制备方法流程及稳定机理示意图。

图2为实施例1-3高含油量O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶微观图，其中(A)为普通光学图，(B)为偏光图，(C)为激光共聚焦显微图。

从图可以看出实施例1、实施例2和实施例3均形成明显的双层结构，外层大油滴中包裹着多个小水滴，其相互堆积充满着整个腔室，包封效果优异。偏光图中外层界面明亮的光圈表明高熔点油脂形成的结晶颗粒充当良好的稳定作用，均匀吸附在油水界面形成稳定的包覆层，此外晶体颗粒在外体相中也密集分布，形成晶体网络结构与界面协同稳定此双相体系。初乳的水油界面则包覆层为蛋白微凝胶颗粒。实施例1和实施例2在初乳中油水比分别为20：30和30：20，此时可形成O/W型乳液，进而形成O1/W/O2型双相乳液胶。实施例1和实施例3分别采用大豆分离蛋白和豌豆分离蛋白形成了油相含量为70％的双相乳液胶，发现其结构和效果极为相似。

图4中1、2分别为实施例1和实施例3中产物的裱花图，可以看出，高油相含量下，得到的双相体系具有良好的裱花可塑性，且挤出过程流畅顺滑，质感柔软，呈柔和的乳白色。

采用气相色谱仪测试实施例1-3的O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶所含反式脂肪和饱和脂肪的含量，参数设定如下，升温程序：0-3min为130℃，再以5℃/min的速率升温到200℃，再以2℃/min升温至220℃保持3min，分流比为20，色谱柱流量为1.8mL/min。

经测试，花生分离蛋白或豌豆分离蛋白和油脂共稳定的O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶反式脂肪酸含量均为0，不含反式脂肪酸，满足消费者健康饮食的要求。

实施例4

一种以植物蛋白和油脂共稳定的低油相含量O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶的制备方法，包括如下步骤：

(1)-(3)同步骤(1)-(3)同实施例1保持一致；

(4)取20g大豆油加入至50g步骤(3)得到的纳米微凝胶颗粒溶液中，高速分散机11000rpm下剪切处理3min，得到初始O1/W乳液，其中蛋白微凝胶颗粒在初乳体系中的质量浓度为1.5wt％；

(5)将5g大豆油与25g棕榈油混合，于水浴锅40℃加热5min，得到澄清透明的混合油溶液，取步骤(4)中得到的50g初始O1/W乳液采用滴管以10mL/min的速率缓慢滴加至混合油溶液中，高速分散机3000rpm下剪切处理3min，边剪切边滴加，完成后立即置于1℃冰水浴中冷却，同时搅拌器以100rpm的速率搅拌15min，得到O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶，最终体系中水相占比为50％，油相占比为50％。

实施例5

调整实施例4中步骤(2)为取10g大豆油加入至60g步骤(3)得到的纳米微凝胶颗粒溶液中，其余步骤同实施例4保持一致，得到低油相含量O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶，最终体系中水相占比为60％，油相占比为40％。

实施例6

调整实施例4中步骤(2)为取5g大豆油加入至70g步骤(3)得到的纳米微凝胶颗粒溶液中，调整步骤(3)为25g棕榈油，其余步骤同实施例4保持一致，得到低油相含量O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶，最终体系中水相占比为70％，油相占比为30％。

实施例7

调整实施例4中步骤(2)蛋白微凝胶颗粒在初乳体系中的质量浓度为1wt％，其余步骤保持一致。

将实施例4-7得到的低含油量双相乳液胶进行测试，测试结果如下：

图3为实施例4-7中得到的低含油量O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶微观图，其中(A)为普通光学图，(B)为偏光图，(C)为激光共聚焦显微图。

从图可以看出，低油相含量下，依然形成明显的双相结构，且内部包裹的水滴更多更小，包封效果优异。此时仍是高熔点油脂形成的结晶颗粒吸附层充当良好的稳定剂，初乳的水油界面则包覆层仍为蛋白微凝胶颗粒。

图4中3、4、5分别为实施例5、实施例6和实施例7得到产物的裱花图，结果显示，低油相含量下形成的双相体系依然具有良好的可塑性、裱花性，得到具有可塑性的低脂双相类脂肪大大扩展了其实际应用。

图5为实施例1、2、4、5和6分别得到的高油相含量和低油相含量的双相乳液胶的流变数据。

从图可以看出，在应变扫描中，低油相含量和高油相含量体系模量值都较高，模量可至10⁴Pa，且弹性模量远大于粘性模量，都表现为粘弹性的半固体，但低油相含量体系比高油相含量的模量值稍大，频率扫描和应力扫描规律保持一致，说明低油相含量下形成的高内相双相体系结构坚固。

表1为实施例1-7得到双相乳液胶在低应变-高应变-低应变三段测试后双相乳液胶的模量值变化结果。低油相和高油相含量样品均表现出结构回复行为，结构回复率可达至75％以上，结构性能优异。

表1低应变-高应变-低应变三段测试后双相乳液胶的模量值变化和结构回复率

表2为实施例1-7制备过程中，得到的O1/W型初乳和最终O1/W/O2型双相乳液胶的平均粒径，表明按照本发明所述的制备方法，可在初乳制备中形成粒径均一且较小的乳滴，进而形成粒径均匀且内相包封效果好的O1/W/O2型双相体系。

表2 O1/W型初乳和终体系O1/W/O2型双相乳液胶的平均粒径

对比例1

调整实施例1中步骤(4)中20g大豆油加入至30g蛋白微凝胶颗粒溶液(油水比为40：60)改为35g大豆油加入至15g蛋白微凝胶颗粒溶液中(油水比为70：30)，其余步骤保持一致。

经测试发现，实施例1和实施例5中得到的初乳均为O/W型结构，而对比例1得到的初始乳液并不具备O/W型乳液结构，为W/O型乳液，如图7所示，不能通过后续操作步骤得到O1/W/O2型双相乳液胶。

结果表明，对于O1/W/O2型双相乳液胶来说，若O1/W初乳制备时其油相与蛋白颗粒溶液相比例过高，仅形成W/O型乳液，进而无法得到所需的O1/W/O2型双相体系。

对比例2

一种基于表面活性剂的O1/W/O2型双相类脂肪乳液的制备，具体包括以下步骤：

(1)取20g大豆油加入0.75g单甘油酯，充分溶解后，加入至29.25g水溶液中，高速分散机11000rpm下剪切处理3min，得到初始O1/W乳液，其中小分子表面活性剂单甘油酯在初乳体系中的质量浓度为1.5wt％；

(2)取50g大豆油，加入合成型小分子表面活性剂聚甘油蓖麻酸酯PGPR 1.5g(3wt％)，于水浴锅70℃加热10min，得到澄清透明油溶液，取步骤(1)中得到的50g初始O1/W乳液缓慢加至油溶液中，高速分散机3000rpm下剪切处理3min，立即置于1℃冰水浴中冷却10min，得到含有合成型表面活性剂的O1/W/O2型双相乳液体系，最终体系中水相占比为30％，油相占比为70％。

将产物进行性能测试，测试结果如下：

将对比例2得到的体系在透明瓶中倾斜放置，发现流动性极强，无法形成具有一定塑性的O1/W/O2型双相类脂肪凝胶态，不能用于替代固体脂肪；其弹性模量为75Pa，粘性模量为110Pa，即粘性模量大于弹性模量，不具备半固态性质。

经稳定性测试，图8为常温储存30天后，样品微观和裱花外观变化，表3为常温储存30天后，其粒径变化。

可以看出，本发明中实施例1和实施例4所得产物在常温储存30天后，双相体系微观结构无明显变化，内相油滴依旧包封良好，无任何扩散和转移现象，裱花外观无崩塌、漏水漏油情况，平均粒径无显著变化，稳定性优异。而对比例2产物储存后内油相向外扩散或合并，体系中双相乳滴结构减少，且O1/W/O2乳液平均粒径由13.15μm增大至19.39μm，液滴粒径分布不均匀，稳定性较差。

表3常温储存30天后，产物平均粒径变化

因此，此发明在不含任何表面活性剂的条件下得到的产物，其稳定性和塑性优于利用合成型小分子表面活性剂基双相乳液产品。

对比例3

调整实施例1步骤(5)中大豆油和棕榈油混合油溶液改为大豆油，其他和实施例1保持一致。

经测试发现，若在双相体系的构建时，不引入高熔点油，全部采用低熔点植物油大豆油，得到的终产物为水包油型乳液，外部油相中无法形成结晶网络稳定界面，进而不能形成O1/W/O2型双相乳液胶体系。

对比例4

调整实施例1中步骤(1)-(4)为：

(1)配置质量浓度为10％的豌豆分离蛋白水溶液，450rpm下充分搅拌2h后，利用10mol/L的HCl溶液调节pH至7.0，置于4℃冰箱中冷藏12h，充分水化，加入3倍体积的磷酸盐缓冲液稀释均匀，得到豌豆分离蛋白水溶液；

(2)取20g大豆油加入至30g步骤(1)得到的豌豆分离蛋白水溶液中，高速分散机11000rpm下剪切处理3min，得到初始O1/W乳液，其中蛋白在初乳体系中的质量浓度为1.5wt％；

(3)将20g大豆油与30g棕榈油混合，于水浴锅40℃加热5min，得到澄清透明的混合油溶液，取步骤(2)中得到的50g初始O1/W乳液缓慢倒入混合油溶液中，高速分散机3000rpm下剪切处理3min，立即置于1℃冰水浴中冷却10min，得到O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶，最终体系中水相占比为30％，油相占比为70％。

经测试发现，若蛋白不做微凝胶化处理，直接采用分离蛋白水溶液制备双相乳液体系时，由于初始体系蛋白乳化能力有限，不如蛋白微凝胶颗粒Pickering型界面稳定性强；如附图9所示，形成的O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶的双相结构不明显，内相包埋效果较差，不能形成稳定的双相类脂肪乳液胶。

对比例5

一种植物蛋白和油脂共稳定的W/O型类脂肪乳液胶，其制备包括如下步骤：

(1)配置质量浓度为10％的豌豆分离蛋白水溶液，450rpm下充分搅拌2h后，利用10mol/L的HCl溶液调节pH至7.0，置于4℃冰箱中冷藏12h，充分水化，得到豌豆分离蛋白水溶液；

(2)将步骤(1)中得到的豌豆分离蛋白溶液在90℃水浴锅中加热40min，充分冷却至室温后，加入10U/g的转谷氨酰胺酶TGase，40℃水浴锅中酶交联2h，得到凝胶化的豌豆分离蛋白水胶，加入3倍体积的磷酸盐缓冲液，经高速分散机在12000rpm下处理3min，再经高压均质机在50MPa下处理3min，得到豌豆蛋白微凝胶颗粒溶液；

(3)将20g大豆油与30g棕榈油混合，于水浴锅40℃加热5min，得到澄清透明的混合油溶液，取步骤(2)得到的豌豆蛋白微凝胶颗粒溶液50g，缓慢加至混合油溶液中，高速分散机3000rpm下剪切处理3min，完成后立即置于1℃冰水浴中冷却，同时搅拌器以100rpm的速率搅拌15min，得到W/O型乳液胶，最终体系中水相占比为50％，油相占比为50％。

经测试发现，本对比例采用蛋白微凝胶颗粒和油脂采用一步乳化法直接构建50％水相含量的W/O型乳液，形成的W/O型乳液胶弹性模量值为1837Pa，结构强度不如本发明实施例4中采用两步法制备的同油相含量下的O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶。

对比例6

调整对比例5中步骤(3)为：将30g棕榈油于水浴锅40℃加热5min，得到澄清透明的混合油溶液，取步骤(2)得到的豌豆蛋白微凝胶颗粒溶液70g，缓慢加至油溶液中，高速分散机3000rpm下剪切处理3min，完成后立即置于1℃冰水浴中冷却，同时搅拌器以100rpm的速率搅拌15min，得到终体系，最终体系中水相占比为70％，油相占比为30％。其余步骤与其保持一致。

经测试发现，如图10所示，当水相含量高达70％时，采用一步乳化法，30％的油相不能有效包裹70％的内水相，最终仅能形成O/W型体系，且结构强度更差，产物性状远不如本发明实施例6下两步乳化法形成的70％水相下的O1/W/O2型体系。

对比例7

本对比例实施例4基础上进行调整，包括如下步骤：

(1)-(3)同实施例4保持一致；

(4)取10g大豆油加入至60g豌豆蛋白微凝胶颗粒溶液中，高速分散机11000rpm下剪切处理3min，得到初始O1/W乳液；

(5)将5g大豆油与25g棕榈油混合，于水浴锅40℃加热5min，得到澄清透明的混合油溶液，将步骤(4)中得到的70g初始O1/W乳液全部直接倒入至混合油溶液中，高速分散机3000rpm下剪切处理3min，完成后立即置于1℃冰水浴中冷却，同时搅拌器以100rpm的速率搅拌15min，得到产物，最终体系中水相占比为60％，油相占比为40％。

本对比例在二次乳化步骤中，将初乳全部直接加入至混合油溶液中，然后剪切均质，发现无法形成O1/W/O2型乳液胶，经外观观察和显微分析，如图10所示，形成的产物为O/W型乳液。因剪切均质中缓慢加样可允许较少的油相一步步将较多的油相包裹进去，才可形成O1/W/O2型体系。

对比例8

调整实施例4中步骤(5)中“高速分散机3000rpm下剪切处理3min，完成后立即置于1℃冰水浴中冷却，同时搅拌器以100rpm的速率搅拌15min，得到产物”为“高速分散机3000rpm下剪切处理3min，完成后立即置于1℃冰水浴中冷却”。

经测试发现，本对比例在二次乳化步骤中，剪切均质后的冰浴冷却中省去搅拌步骤后，发现无法形成O1/W/O2型乳液胶。如图10所示，因冰浴时搅拌可有效促使高熔点油脂低温下形成的部分脂肪晶体迅速吸附至W/O2界面，另一部分脂肪晶体则在体相形成网络结构，作为骨架支撑增加强度，进而有效稳定界面和体系；若无搅拌，则形成的脂肪晶体仅在体相中大量堆积，而W/O2界面因无颗粒吸附稳定而破裂，导致O1/W/O2型乳液失稳，无法得到O1/W/O2型双相乳液胶。

对比例9

调整实施例4中步骤(5)中“高速分散机3000rpm下剪切处理3min，完成后立即置于1℃冰水浴中冷却，同时搅拌器以100rpm的速率搅拌15min，得到产物”为“高速分散机3000rpm下剪切处理3min，完成后立即置于1℃冰水浴中冷却，同时搅拌器以700rpm的速率搅拌15min，得到产物”。

经测试发现，本对比例在二次乳化步骤中，冰浴冷却搅拌速度增大至700rpm后，因在高熔点油脂结晶过程中，搅拌速率过大，吸附至界面的脂肪晶体在高的搅拌力作用下刺穿界面，界面破裂，体系发生崩塌，无法形成O1/W/O2型双相乳液胶。

对比例10

调整对比例7中步骤(5)中“完成后立即置于1℃冰水浴中冷却”为“完成后于室温(24℃)下静置冷却”

经测试发现，若均质后不经冰浴中冷却，则高熔点无法快速形成脂肪晶体，无法快速吸附至界面稳定和在体相形成稳定，进而O1/W/O2型双相体系无法形成。

因此，O1/W/O2双相体系的形成不是单单加个高熔点油脂就能稳定，对制备过程有较多的要求。

实施例8

一种基于O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶的搅打充气体系；该体系的制备方法包括如下步骤：

(1)将实施例1、实施例2、实施例5、实施例6中得到的O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶在4℃冰箱中老化24h后，采用手持型打发器常温下进行搅打充气，充气条件为6000rpm，4min，即得到搅打充气型O1/W/O2双相类脂肪乳液胶；

(2)将步骤(1)得到的搅打充气型O1/W/O2双相类脂肪乳液胶采用质量法进行起泡率测定，并置于裱花袋中采用1cm的裱花嘴进行裱花。

将得到的打发体系采用如下公式计算起泡率：

起泡率(％)＝(V_打发后-V_打发前)/V_打发前

表4为基于O1/W/O2双相类脂肪乳液胶搅打充气体系的起泡率结果，本发明制得的O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶在不添加任何添加剂的情况下表现出良好的搅打充气性，其起泡率最高可达130％。

表4基于O1/W/O2双相类脂肪乳液胶搅打充气体系的起泡率

	实施例1	实施例2	实施例5	实施例6
					起泡率	130％	125％	85％	83％

图11为实施例8中得到的搅打充气型双相乳液胶的裱花外观图，高油相和低油相含量的搅打充气型双相乳液体系均呈柔和的乳白色，质地细腻，可裱花，塑性良好。

表5为实施例8中得到的搅打充气型双相乳液胶的硬度值，结果发现，所有搅打充气产物均具有一定的硬度。

表5基于O1/W/O2双相类脂肪乳液胶搅打充气体系的硬度值

	实施例1	实施例2	实施例5	实施例6
					硬度(g)	27.78	30.52	33.65	32.43

实施例9

一种基于O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶的植物基植脂奶油体系，该体系的制备方法包括如下步骤：

(1)将10g大豆油与单双甘油酯1g、卵磷脂1g、蔗糖脂肪酸酯0.5g、吐温80 0.5g混合，在73℃下加热搅拌至添加剂全部溶解，将60g豌豆蛋白微凝胶颗粒水溶液与黄原胶0.25g、卡拉胶0.25g、白砂糖12g混合，搅拌至均匀溶解，在1000rpm下高速剪切3min得到初始O1/W乳液；

(2)取30g棕榈油于水浴锅40℃加热10min至全部熔化，将步骤中得到的乳液全部缓慢滴加至棕榈油中，在3000rpm下高速剪切5min，立即置于冰水浴中冷却15min得到双相乳液胶，并置于4℃中老化24h；

(3)将步骤中2得到的老化后的双相乳液胶体系放入容量为3L的打发器中，在8000rpm下打发4min，得到基于O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶的植物基植脂奶油。

本实施例9制得的植脂奶油如图12所示，其打发起泡率为170％，呈柔和的乳白色，细腻无杂质，可形成软尖峰，气泡粒径较小且分布均匀，具有一定的可塑性、裱花性。

实施例10

植物蛋白和油脂共稳定的O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶在3D打印中的应用，包括如下步骤：

(1)将实施例1中得到的双相乳液胶装至体积容量为60mL的3D打印专用针筒中，其直径为28mm，确保装料均匀，无缝隙，选择直径为0.84mm的3D打印枪头安装。

(2)在利用3Ds Max模型软件设计好模型的基础上，经Repetier-Host软件设定3D打印过程中的各类参数；

打印机具体参数如下：打印机基础头水平移动速度为1800mm/min，Z-方向移动速度为100mm/min，手动挤出速度为30mm/s，手动回退速度为30mm/s，挤出头数目为1，层高为0.6mm，初始层高度为0.84mm，填充密度为50％，填充模式为直线，打印速率为30mm/s，非打印移动速率30mm/s，填充速率为30mm/s，底层和顶层速率为20mm/s，外壳速率为30mm/s，内壁速率为30mm/s，参数设定完毕后，经切片处理生成三维切片模型，将切片打印代码生成Gcode格式导入至3D打印机。

(3)将物料桶安装至双通道3D食品打印机，设定打印预热温度为25℃，设定平台高度为-1.6mm，进行进料调节确保可顺利出料，设定打印机进行X、Y、Z轴归零后，选择导入的打印模型进行打印，即得到具有一定自支撑性质的定制化模型。

图13为本实施例10 3D打印后效果图，发现本发明得到的O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶形成了具有一定自支撑性质的定制化模型。

实施例11

植物蛋白和油脂共稳定的O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶在3D打印中的应用，具体包括如下步骤：

(1)将实施例1中(3)调整为：将20g大豆油与30g棕榈硬脂混合，其余步骤和实施例1保持一致，得到O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶；

(2)将步骤(1)中得到的O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶按照实施例10中3D打印步骤进行打印，得到结构强化的3D打印模型。

图14为本实施例11中3D打印后效果图，发现通过改变外相中高熔点植物油脂，可使O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶结构得到强化，经3D打印后可得到结构更精细的定制化模型。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (8)

1.一种植物蛋白和油脂共稳定的O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

(1)植物蛋白微凝胶的制备：配制质量浓度5-20％的植物分离蛋白水溶液，充分水化后调节pH，经过加热变性和添加转谷氨酰胺酶TGase交联处理，得到植物分离蛋白胶，加入稀释液，通过高压均质得到纳米级植物蛋白微凝胶颗粒溶液；

(2)O1/W初乳液的制备：将熔点为-10-15℃的低熔点液态植物油溶液作为分散相加入至作为连续相的步骤(1)中得到的蛋白微凝胶颗粒溶液，高速剪切乳化，得到O1/W型初乳液；所述O1/W型初乳液中低熔点液态植物油溶液和蛋白微凝胶颗粒溶液的质量比为0.1-1.5：1；

(3)O1/W/O2双相乳液胶的制备：将熔点为-10-15℃的低熔点液态植物油与熔点为25-60℃的高熔点植物油混合，充分加热熔化，得混合油液；剪切分散机下低速剪切，边剪切边将步骤(2)得到O1/W型初乳液作为分散相缓慢加入至混合油液中，分散相加入完成后继续剪切均质，冰浴中边冷却结晶边用搅拌器低速搅拌，即得到O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶；

其中，所述的低熔点植物油与高熔点植物油添加质量比为0-90：10-100；所述高熔点植物油为棕榈油、棕榈仁油、棕榈硬脂、椰子油、椰子仁油、可可脂、乳木果脂、婆罗树脂、芒果仁油、雾冰草脂、椰子油硬脂中的至少一种或多种；所述低熔点液态植物油包括大豆油、菜籽油、花生油、葵花籽油、米糠油、玉米油、橄榄油、棉籽油、杏仁油、小麦胚芽油、茶籽油、芝麻油中一种或多种。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述O1/W型初乳液与混合油的质量比为0.25-4：1。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的低速剪切处理条件为2000-3500rpm，3-8min。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述分散相缓慢加入混合油溶液的方式为以占分散相总体积比为5％-40％/min的速率在低速剪切时加入；所述冰浴中冷却温度为-10-4℃，搅拌器低速搅拌条件为100-400rpm，2-10min。

5.由权利要求1～4任一项所述的制备方法制备得到的植物蛋白和油脂共稳定的O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶。

6.一种搅打充气型O1/W/O2双相类脂肪乳液胶，其特征在于，所述的搅打充气型O1/W/O2双相乳液胶是由权利要求1～4任一项所述的制备方法制备得到的O1/W/O2双相类脂肪乳液胶或权利要求5所述的O1/W/O2型双相类脂肪乳液胶老化后，通过打发器进行搅打充气所得。

7.一种基于权利要求1～4任一项所述的制备方法制备得到的O1/W/O2双相类脂肪乳液胶或权利要求5所述的O1/W/O2双相类脂肪乳液胶制备的植物基植脂奶油。

8.由权利要求1～4任一项所述的制备方法制备得到的O1/W/O2双相类脂肪乳液胶或权利要求5所述的O1/W/O2双相类脂肪乳液胶在3D打印中的应用。