CN116649429A - 一种高不饱和度的液态油凝胶及其制备和应用 - Google Patents

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CN116649429A CN202310449454.6A CN202310449454A CN116649429A CN 116649429 A CN116649429 A CN 116649429A CN 202310449454 A CN202310449454 A CN 202310449454A CN 116649429 A CN116649429 A CN 116649429A
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刘书成
程开兴
潘燕墨
孙钦秀
刘阳
魏帅
夏秋瑜
王泽富
夏文
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Abstract

本发明提供了一种高不饱和度的液态油凝胶及其制备和应用。所述液态油凝胶包含蜂蜡和液态油；其中，液态油的多不饱和脂肪酸双键数量高于5。本发明的液态油凝胶在脂肪酸不饱和度较高的情况下，仍能保证油凝胶的稳定性，且具有优异的保油性能(保油率高达100％)、质构和流变性质，延长了液态油的保质期，拓宽了高不饱和脂肪酸油脂在代脂肪产品中的应用。

Description

一种高不饱和度的液态油凝胶及其制备和应用
技术领域
本发明属于食品技术领域，具体涉及一种高不饱和度的液态油凝胶及其制备和应用。
背景技术
食品的感官和结构特性主要由传统塑性脂肪提供，且与液态油相比，传统塑性脂肪独特的三酰甘油(TAG)和脂肪酸成分具有更好的氧化稳定性。脂质是必需的营养素，是能量的主要来源，也是人体维生素的必需供应，但研究发现脂肪含量与死亡率呈因果关系和线性相关，长期摄入大量饱和与反式脂肪可能导致多种慢性疾病、肥胖、癌症的发生。因此，有必要开发新型健康脂肪作为传统塑性脂肪的替代品，不仅要能提供稳定的结构和感官特性，还要有良好的营养价值。目前常用的方法为油凝胶化，该方法可在不改变油化学特性的情况下，由凝胶剂形成网络结构，将液态油包裹在网络结构中转化为具有固体脂肪功效的粘弹性凝胶材料(Edmund D.Co,Alejandro G.Marangoni,Chapter 1-Oleogels:An Introduction,Editor(s):Alejandro G.Marangoni,Nissim Garti,Edible Oleogels(Second Edition),AOCS Press,2018,Pages 1-29,ISBN 9780128142707,https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814270-7.00001-0.)，不仅不形成反式脂肪酸，还可降低饱和脂肪酸的水平，改善食品感官特性的同时又能提高液态油的营养功能，在食品工业中受到广泛关注。
构建油凝胶的基料油植物油中，菜籽油和橄榄油等富含单不饱和脂肪酸(MUFA)，葡萄籽油、葵花籽油、大豆油、亚麻籽油、南瓜籽油和奇亚籽油等富含多不饱和脂肪酸(PUFAs)。此外，构建油凝胶的基料油海洋油中，如鱼油中，不仅含有单不饱和脂肪酸，还富含有多不饱和脂肪酸，如二十碳五烯酸(EPA)、二十二碳六烯酸(DHA)等，具有优异的营养功能和药理作用，对动物和人类的神经发育和血管健康有益。
然而，脂肪酸不饱和度较低的液态油营养价值有限，但脂肪酸不饱和度较高的液态油稳定性又较差，因此，制备一种脂肪酸不饱和度较高、且稳定性较佳的油凝胶，显得尤为重要。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，旨在提供一种脂肪酸不饱和度较高、且稳定性较佳的液态油凝胶。
本发明的首要目的是提供一种液态油凝胶。
本发明的另一目的是提供上述液态油凝胶的制备方法。
本发明的又一目的是提供上述液态油凝胶在作为和/或制备代脂肪产品中的应用。
本发明通过以下技术方案实现上述发明目的：
本发明提供了一种液态油凝胶，具体包含蜂蜡(BW)和液态油；其中，液态油的多不饱和脂肪酸双键数量高于5。
由于脂肪酸不饱和度较低的液态油营养价值有限，但脂肪酸不饱和度较高的液态油(如多不饱和脂肪酸双键数量高于5的液态油)稳定性又较差，严重限制了液态油在代脂肪产品中的应用，而正是本发明选择了特定的凝胶剂——蜂蜡，才使得液态油在油凝胶中的稳定性有了显著的提升。
通常而言，在制备油凝胶时，使用的液态油脂肪酸不饱和度越高，则油凝胶的保油性、质构和流变性就越差，而在本发明的实验中，多不饱和脂肪酸双键数量越高(也即脂肪酸不饱和度越高)的液态油制得的油凝胶在保油性、质构和流变性方面的表现反而越为优异，能更好模拟脂肪的质构和流变性能。
优选地，所述液态油的不饱和脂肪酸含量高于90％，如二十碳五烯酸(EPA)或二十二碳六烯酸(DHA)的含量为90％。
优选地，所述蜂蜡在液态油凝胶中的质量百分比为4％～20％，更优选地为6％～14％，进一步优选为8％～12％，最优选为10％。
优选地，所述液态油为海洋油脂。
进一步优选地，所述海洋油脂为藻油或鱼油。
进一步优选地，所述鱼油为金枪鱼油、鳀鱼油、三文鱼油、鲭鱼油、沙丁鱼油、鲱鱼油中的一种或几种。
进一步优选地，所述鱼油为金枪鱼油或鳀鱼油。
进一步优选地，所述鱼油为EPA含量大于90％的金枪鱼油或DHA含量大于90％的鳀鱼油。
作为一种优选地可实施方案，所述鱼油为EPA含量90％的金枪鱼油或DHA含量90％的鳀鱼油。
本发明还提供了上述液态油凝胶的制备方法，该方法具体为：将配方量的蜂蜡与液态油混匀，加热至澄清，冷却至形成凝胶。
优选地，所述混匀之前，还将蜂蜡进行预热。
进一步优选地，所述预热的温度为60～90℃，最优选为60℃。
优选地，所述加热的温度为60～90℃，最优选为80℃。
优选地，所述加热的同时还进行搅拌。
优选地，所述冷却为于0～30℃下进行冷却，最优选为25℃。
本发明的液态油凝胶在脂肪酸不饱和度较高的情况下，仍能保证油凝胶的稳定性，因此，上述液态油凝胶在作为和/或制备代脂肪产品中的应用应在本发明的保护范围之内。
本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明的液态油凝胶在脂肪酸不饱和度较高的情况下，仍能保证油凝胶的稳定性，且具有优异的保油性能(保油率高达100％)、质构和流变性质，延长了液态油的保质期，拓宽了高不饱和脂肪酸油脂在代脂肪产品中的应用。
附图说明
图1为液态油凝胶的外观形态。
图2A为液态油凝胶A～C在加热过程中的非等温黏弹性曲线；图2B为液态油凝胶D～F在加热过程中的非等温黏弹性曲线。
图3A为液态油凝胶A～C在冷却过程中的非等温黏弹性曲线；图3B为液态油凝胶D～F在冷却过程中的非等温黏弹性曲线。
图4A为液态油凝胶A～C固体脂肪含量的测定结果；图4B为液态油凝胶D～F固体脂肪含量的测定结果。
图5A为液态油凝胶A～C的PLM图；图5B为液态油凝胶D～F的PLM图；图5C为猪油的PLM图。
图6A为液态油凝胶A～C的盒计数分形维数定量分析结果；图6B为液态油凝胶D～F的盒计数分形维数定量分析结果。
图7A为液态油凝胶A～C的Cryo-SEM图；图7B为液态油凝胶D～F的Cryo-SEM图，图7C为猪油的Cryo-SEM图。
图8A为液态油凝胶A～C的WAXD谱图；图8B为液态油凝胶D～8的WAXD谱图。
图9A为液态油凝胶A～C的SAXD谱图；图9B为液态油凝胶D～F的SAXD谱图。
图10A为液态油凝胶A～C的相对结晶度；图10B为液态油凝胶D～F的相对结晶度。
图11A为液态油凝胶A～C的FTIR光谱；图11B为液态油凝胶D～F的FTIR光谱。
图12A为液态油凝胶A～C保油率的变化；图12B为液态油凝胶D～F保油率的变化。
图13A为液态油凝胶A～C表观黏度的变化曲线；图13B为液态油凝胶D～F表观黏度的变化曲线。
图14A为液态油凝胶A～C黏弹性的变化曲线；图14B为液态油凝胶D～F黏弹性的变化曲线。
图15A为液态油凝胶A～C硬度和凝胶强度的测定结果；图15B为液态油凝胶D～F硬度和凝胶强度的测定结果。
其中，“6％、10％、14％、OA、EPA、DHA”依次代表液态油凝胶A～F，“Control”代表对照组的猪油，“BW”代表蜂蜡。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
以下为本发明使用的部分材料：
金枪鱼油、鳀鱼油(食用级)购于新诺佳生物工程有限公司(中国舟山)；
油酸含量为90％的金枪鱼油、EPA含量为90％的金枪鱼油、DHA含量为90％的鳀鱼油购自陕西东硕生物科技有限公司(中国西安)；
蜂蜡(食用级)购于东光县汇恒蜡制品厂(中国沧州)。
以下实验均采用Origin 9.0软件对数据进行分析处理及作图，结果数据为平均值±标准偏差。
实施例1液态油凝胶的制备
一、不同蜂蜡比例的液态油凝胶A～C的制备
将6g、10g、14g蜂蜡在60℃预热后，分别加入到装有94g、90g、86g混合鱼油(金枪鱼油与鳀鱼的质量比为5：5)的烧杯中，在80℃下加热搅拌至溶液澄清，再于25℃下冷却至凝胶形成，得到液态油凝胶A～C，并转入4℃冰箱中保存24h备用。
二、不同脂肪酸不饱和度的液态油凝胶D～F的制备
将三份10g的蜂蜡在60℃预热后，分别加入到三个装有90g不同多不饱和脂肪酸双键数量的鱼油(油酸OA含量为90％的金枪鱼油、EPA含量为90％的金枪鱼油和DHA含量为90％的鳀鱼油)的烧杯中，在80℃下加热搅拌至溶液澄清，再于25℃下冷却至凝胶形成，得到液态油凝胶D～F，并转入4℃冰箱中保存24h备用。
三、对照组-猪油
取100g猪油，作为对照组。
实施例2液态油凝胶的外观形态观察
一、实验方法
将实施例1制得的液态油凝胶A～F和猪油分别装于20mL具塞透明玻璃瓶中，并于瓶口向上、向下放置的两种状态下分别进行拍照，观测液态油凝胶的外观形态。
二、实验结果
液态油凝胶的外观形态如图1所示。
可见，样品在倒置情况下均没有发生流动现象，说明凝胶体系形成；且以蜂蜡为凝胶剂制得的液态油凝胶，对液态油自身的颜色没有明显影响。
实施例3液态油凝胶的相转变温度测定
在具有吸引力的非共价键系统中，热力学相分离是瞬态凝胶化的前兆。当温度下降时，蜂蜡与鱼油的混合溶液会分离成不同组分和结构的几个相，通过凝胶剂晶体形成网络结构将液态油包裹在网络结构中形成热可逆凝胶。
一、实验方法
使用HAAKE-MARSⅢ型高级模块化流变仪(Thermo Fisher Scientific公司，美国)对实施例1制得的液态油凝胶A～F和猪油进行非等温流变测量。非等温流变测量分析采用加热-冷却扫描(加热-冷却扫描的条件为：以1℃/min的速率从25℃升温至80℃，再以相同的速率降温至25℃，固定频率为1Hz，固定应变0.01％)的方法，并根据非等温流变测量的冷却过程中突变的G’(即曲线变化的点)来估算凝胶温度(Tg)。凝胶温度越高，代表样品越容易从溶胶转变为凝胶，也就代表着凝胶的稳定性越高。
二、实验结果
(1)加热过程中液态油凝胶的非等温黏弹性曲线如图2所示，其中，图2A为不同蜂蜡比例的液态油凝胶A～C在加热过程中的非等温黏弹性曲线；图2B为不同脂肪酸不饱和度的液态油凝胶D～F在加热过程中的非等温黏弹性曲线。
由图可知，液态油凝胶A～F在25～80℃范围内出现了两个平稳状态和一个突变状态；在加热过程中，液态油凝胶样品的弹性模量(G′)、损耗模量(G″)值呈现出相似的趋势：随着温度升高，样品的G′、G″逐渐降低，当温度达到或大于60℃时，液态油凝胶获得的加热能高于蜂蜡分子之间的键强度，蜂蜡的分子间键合力减弱，导致液态油凝胶的晶体网络完全熔化。
(2)冷却过程中液态油凝胶的非等温黏弹性曲线如图3所示，其中，图3A为不同蜂蜡比例的液态油凝胶A～C在冷却过程中的非等温黏弹性曲线；图3B为不同脂肪酸不饱和度的液态油凝胶D～F在冷却过程中的非等温黏弹性曲线。
由图3可知，在冷却过程中，液态油凝胶样品的弹性模量(G′)、损耗模量(G″)值呈现出相似的趋势：温度降至凝胶温度(Tg)后，样品的G′、G″逐渐增大。冷却过程中G′和G″曲线的变化是由蜂蜡的重结晶造成的，当熔融态的样品冷却至结晶点形成晶体时，液态油凝胶的G′会明显增大，表现出固体性黏弹性行为；并且在凝胶化过程中，只有当三维网络结构形成时，凝胶的弹性才会增加，这是因为凝胶体系中熵的减少增强了分子间的相互作用力(包括氢键和范德华力)，也代表着溶胶至凝胶的转变。
由图3A可知，液态油凝胶A～C的凝胶温度Tg值分别为42.49±0.33℃、49.12±0.32℃和51.30±0.67℃，均显著高于对照组，且凝胶温度随BW含量的增加而升高。
由图3B可知，液态油凝胶D～F的凝胶温度Tg值分别为41.82±0.43℃、47.46±0.64℃和47.65±0.54℃。可见，多不饱和脂肪酸双键数量较高的液态油凝胶E～F的凝胶温度Tg值高于多不饱和脂肪酸双键数量较低的液态油凝胶D，表明凝胶温度随多不饱和脂肪酸双键数量的增加而升高。
综上，蜂蜡含量为14％的液态油凝胶、含有EPA含量为90％的金枪鱼油的液态油凝胶和含有DHA含量为90％的鳀鱼油的凝胶温度最高，表明这些条件下制得的液态油凝胶最为稳定。
实施例4液态油凝胶的固体脂肪含量测定
固体脂肪含量(SFC)是指在一定温度下表现为固态的脂肪的含量，是表征油脂熔融特性、硬度和结构性能的一项重要指标，也是影响塑性脂肪可塑性的因素之一。
一、实验方法
采用脉冲-核磁共振(p-NMR)(拓测-MesoMR23/12-060H-I苏州，中国)测定实施例1制得的液态油凝胶A～F和猪油在25℃下的固体脂肪含量。具体为：将2mL样品在80℃的水浴中完全融化后，放置15min以消除晶体记忆，再放置于p-NMR管中，转移到25℃恒温培养箱中恒温24h，采用动植物油脂-脉冲核磁共振法测定样品的固体脂肪含量。
二、实验结果
在25℃下测定的液态油凝胶固体脂肪含量的实验结果如图4所示；其中，图4A为液态油凝胶A～C在25℃下固体脂肪含量的测定结果；图4B为液态油凝胶D～F在25℃下固体脂肪含量的测定结果。
由图4A可知，含有10％ BW的液态油凝胶的SFC值达到9.46％，接近于对照组；含有14％ BW的液态油凝胶的SFC值达到19.06％，显著高于对照组，可见，液态油凝胶的SFC值随蜂蜡含量的增加而显著增大，这是因为较高的凝胶剂含量驱动晶体结构的错配成核及界面上的生长，使凝胶体系的SFC值较高。
由图4B可知，多不饱和脂肪酸双键数量较高的液态油凝胶E～F的SFC值显著高于多不饱和脂肪酸双键数量较低的液态油凝胶D，表明液态油中多不饱和脂肪酸双键数量越高，液态油凝胶的SFC值越大，这是因为液态油中多不饱和脂肪酸双键数量会对晶体的成核和生长造成影响，进而对液态油凝胶的SFC值造成影响。
综上，蜂蜡含量为10％的液态油凝胶、含有EPA含量为90％的金枪鱼油的液态油凝胶和含有DHA含量为90％的鳀鱼油的SFC值均在最佳的范围内，表明这些条件下制得的液态油凝胶稳定性最佳。
实施例5液态油凝胶的微观结构分析
凝胶的宏观性质取决于微观结构元素之间相互作用的性质，这些相互作用发生在晶体分支连接点之间形成的永久结区，或者是晶体纤维之间缠绕形成结合的瞬态结区。高比例的永久结区与高机械强度有关，高比例的瞬态结区赋予网络结构更高的弹性，而机械强度和弹性共同影响着凝胶体系的稳定性。为了确定蜂蜡含量、液态油中不饱和脂肪酸含量及多不饱和脂肪酸双键数量对油凝胶微观形貌的影响，采用偏振光显微镜和冷冻扫描电镜对油凝胶的晶体结构进行研究。
一、偏振光显微镜观察
1、实验方法
在25℃的环境中，采用偏振光显微镜(PLM，德国-蔡司-Axio Scope A1)观察实施例1制得的液态油凝胶A～F和猪油体系内部晶态聚集体的形貌，对其微观结构进行分析。首先将20μL样品分别涂于显微镜载玻片中间，轻轻盖上盖玻片，避免气泡产生，干燥后偏振光显微镜载物台上，用偏振光显微镜进行分析，得到PLM图。
再使用ImageJ软件，对PLM图的盒计数分析，得到分形维数(Db)，分形维数的计算公式为(其中，ε代表盒计数结果中每个网格的边长，Nε代表盒计数结果中网格的数量)。当固体质量均匀分布在整个系统中时，晶体捕获液态油的能力会增强。Db可用于表征脂肪晶体网络中质量分布的有序度和堆积度，Db越大，表明晶体颗粒尺寸越大，越能有效防止液态油的扩散能力增强，越能有效提升凝胶的油结合能力。
2、偏振光显微镜观察结果
偏振光显微镜(PLM)观察结果如图5所示，其中，图5A为不同蜂蜡比例的液态油凝胶A～C的PLM图；图5B为不同脂肪酸不饱和度的液态油凝胶D～F的PLM图；图5C为猪油的PLM图。
由图5A可知，蜂蜡含量增多，凝胶体系中晶体的大小和数量也增多，晶体间缠绕更复杂。蜂蜡晶体颗粒相互连接形成晶体链，晶体链缠结成更多的结晶区，增强了液态油凝胶网络结构的弹性和机械强度，进而增强了液态油凝胶的稳定性。
由图5B可知，液态油凝胶E～F的晶体分布比液态油凝胶D更加密集，这表明多不饱和脂肪酸双键数量的提高会使分子进一步聚集，导致脂肪晶体网络的改变，进而对晶体微观结构的形成产生影响。此外，液态油凝胶E～F的弹性高于液态油凝胶D，这是因为液态油凝胶E～F的瞬态结区比例更高，赋予了液态油凝胶更高的弹性；而液态油凝胶D具有更高比例的永久结区，赋予了液态油凝胶更高的机械强度。
由图5C可知，猪油的PLM图中有一个中心成核位点，针状纤维从该成核位点生长出来，形成簇状，没有观察到长纤维晶体结构。
综上可知，液态油凝胶A～F中的晶体多为细小针状，继续放大倍数(500倍镜)，可以观察到数十微米长的晶体相互交叉缠绕；少数晶体呈簇状，表明晶型复杂，可能存在晶型的中间过渡态。即本发明的液态油凝胶经过自组装形成了互相缠绕的长纤维晶体和簇状晶体等结构，表明液态油凝胶存在多种晶体形态。
3、盒计数分形维数(Db)进行定量分析
盒计数分形维数定量分析结果如图6所示，其中，图6A为不同蜂蜡比例的液态油凝胶A～C的盒计数分形维数定量分析结果；图6B为不同脂肪酸不饱和度的液态油凝胶D～F的盒计数分形维数定量分析结果。
由图6A可知，当蜂蜡含量增加时，液态油凝胶的Db显著升高(p<0.05)，凝胶的油结合能力显著升高。
由图6B可知，液态油凝胶D的Db显著高于液态油凝胶E～F，表明多不饱和脂肪酸双键数量会对晶体的分布产生影响，多不饱和脂肪酸双键数量越低的液态油制得的液态油凝胶晶体分布越均匀，而多不饱和脂肪酸双键数量越高的液态油制得的液态油凝胶晶体结合更紧密，更能促进蜂蜡晶体的排列，更易形成凝胶，凝胶的油结合能力更强。
二、冷冻扫描电镜观察
PLM不能分辨出可视化链的深度和链之间的相互作用，无法确定链的节点的位置，很难确定链是否有分支以及如何建立连接区，比如两条纤维状的晶体可能看起来是在相互作用，但也可能在不同的平面上。因此，凝胶体系的完整表征需要直接的、超分子水平的信息(即显示分子如何排列形成不同大小和形状的团簇的图像)，为了可视化更精细的网络结构，本实施例还采用了冷冻扫描电镜对油凝胶进行成像，确定组成凝胶网络的蜂蜡晶体的形状。
1、实验方法
使用PP3000T型低温冷冻制备传输系统(英国Quorum公司)，FEI Quanta450型环境扫描电镜(FEI公司)对实施例1制得的液态油凝胶A～F和猪油进行冷冻扫描电镜观察。首先在样品台的孔槽内加入样品，将样品台迅速投入液氮雪泥中速冻30s后，使用低温冷冻制备传输系统在真空状态下将其转移至样品制备腔室进行断裂，再在-90℃升华5min后，以10mA的电流溅射镀金60s，送入扫描电镜样品室观察，冷台温度-140℃，加速电压10kv。
2、实验结果
冷冻电镜观察结果如图7所示，其中，图7A为不同蜂蜡比例的液态油凝胶A～C的Cryo-SEM图；图7B为不同脂肪酸不饱和度的液态油凝胶D～F的Cryo-SEM图，图7C为猪油的Cryo-SEM图。
由图7A可知，液态油凝胶A～C在冷冻电镜下的蜂蜡晶体形态与偏振光显微镜下的“针状”形态不一致，是由十几微米长的蜂蜡晶体组成平坦的层状结构，以一种特征的顺序排列，层序的发展取决于链长分布和结晶过程中不同组分的影响。随着蜂蜡含量的增加，蜂蜡晶体堆叠层数增多，结合越紧密，表明“针状”形态只是层状晶体边缘突出的现象，层状晶体边缘长度与PLM图中“针”的长度一致。
由图7B可知，液态油凝胶D的晶体形成致密层状结构；液态油凝胶E的晶体呈由层状晶体构成的多孔结构，在层状结构上有圆滑的“小球”凸起；液态油凝胶F在层状结构中出现分布、大小不均的孔洞，可见，液态油凝胶D～F均为层状结构，多不饱和脂肪酸双键数量高的液态油制得的液态油凝胶还呈现“颗粒”或“多孔”结构。
由图7C可知，猪油由高度饱和的三酰基甘油酯(TAGs)自组装成一个具有双层或三层TAG的层状结构，层状结构自排列成纳米级微晶，微晶单元聚集为晶体簇，再经过团聚、交织、堆叠形成三维晶体网络结构。
综上，液态油凝胶A～F均自组装成层状晶体形式，进而聚集形成一个稳定的三维网络，且层状结构中的孔隙增加了液态油凝胶可用于结合油的总表面积，进而增强了凝胶截留油相的能力，即增强了凝胶的油结合能力。
实施例6液态油凝胶的X射线衍射(XRD)分析
利用XRD可确定蜂蜡晶体中分子的周期距离，以及由晶体亚基尺寸的特征长度及与油凝胶结合能力相关的晶体的大小和数量、结晶度。由于各向异性，蜂蜡分子的长度和直径之间存在强烈差异，XRD衍射图显示了晶体脂肪族物质两个系列之间的距离值(间隔)：“短间距”峰(h k 0)出现在较大的衍射角，表示链之间的并排距离；“长间距”峰(0 0l)表示分子层的厚度和附加氧原子的官能团位置，包含了分子层厚度和顺序的信息。
使用x射线多晶衍射(德国-布鲁克-D8 Advanced)(λCu＝1.54A，30kV，和30mA)对实施例1制得的液态油凝胶A～F、猪油和单独的蜂蜡进行X射线衍射分析，得到的数据采用Jade软件进行分析。散度缝尺寸为1.0mm，散射缝尺寸为1.0mm，接收缝尺寸为0.3mm。对于广角x射线衍射(WAXD)分析，以8°/s的速率从10°到35°进行扫描；对于小角度x射线衍射(SAXD)分析，以0.5°/s的速率从0.5°到10°进行扫描。
一、广角x射线衍射(WAXD)光谱
WAXD光谱实验结果如图8所示，其中，图8A为不同蜂蜡比例的液态油凝胶A～C的WAXD谱图；图8B为不同脂肪酸不饱和度的液态油凝胶D～F的WAXD谱图。
可见，液态油凝胶A～F和猪油在分子水平结构上均表现出“同质多晶”现象，均具有在左右的衍射峰(α型晶体的特征峰)和在/>左右的衍射峰(β型晶体的特征峰，β晶型的亚晶胞为三斜结晶，熔点较高，稳定性好)；而只有液态油凝胶A～F具有/>附近的强衍射峰(β’晶体的特征峰，β’晶体的亚晶胞为正交结晶，熔点和稳定性适中，该晶型构成的固体脂肪口感最佳，相比于稳定的β型晶体，具有均匀细小的针状晶体，是生产塑性脂肪的理想晶型，能够使塑性脂肪呈现光滑、细腻的外观)。表明本发明的液态油凝胶具有与脂类相似的多态倾向，与三酰基甘油的功能特性相匹配，且稳定性好、口感佳，外观光滑、细腻。
二、小角度x射线衍射(SAXD)光谱
SAXD光谱可以确定样品脂肪酸端基的晶体形态，(0 0 1)反射的d值表示分子层的厚度，代表纳米尺度的层状堆积结构，当分子末端有极性基团的化合物以头对头的方向组装时就会产生双层结构。
SAXD光谱实验结果如图9所示，其中，图9A为不同蜂蜡比例的液态油凝胶A～C的SAXD谱图；图9B为不同脂肪酸不饱和度的液态油凝胶D～F的SAXD谱图。
由图9A可知，液态油凝胶A～C的SAXD谱图在左右均出现了一个较小的尖峰，表明蜂蜡晶体堆积产生了板状晶体，形成层状，进而成功捕获液态油。
由图9B可知，液态油凝胶D～F分别在处出现了衍射峰，根据Scherrer公式和衍射峰的半峰宽(FWHM)可计算出晶粒尺寸(纳米级晶体的厚度)分别为52.3nm、28.4nm、48.8nm，可见，液态油凝胶D的晶粒尺寸大于液态油凝胶E～F，该结果与微观测试结果一致(液态油凝胶D的分形维度大于液态油凝胶E～F)。液态油的多不饱和脂肪酸双键数量会对凝胶剂分子的结晶产生影响，从而导致脂肪层状堆积结构的改变，使油凝胶微观结构发生变化，结构的变化代表了层状结构中不同的分子组装，这直接影响了晶体的物理化学性质。
三、相对结晶度
相对结晶度是表征高分子聚合物材料中结晶与非晶在质量分数或体积分数大小的直观数值。使用MDI Jade软件，根据Xc＝Ic/(Ic+Ia)计算得到实施例1制得的液态油凝胶A～F和猪油的相对结晶度，式中，Xc代表相对结晶度，Ic代表从实测样品的衍射(散射)谱中分离出来的晶体衍射强度，Ia代表从实测样品的衍射(散射)谱中分离出来的非晶散射强度
相对结晶度结果如图10所示，其中，图10A为不同蜂蜡比例的液态油凝胶A～C的相对结晶度；图10B为不同脂肪酸不饱和度的液态油凝胶D～F的相对结晶度。
由图10A可知，蜂蜡添加量越大，液态油凝胶的相对结晶度(β’晶型)越高。
由图10B可知，液态油凝胶E～F的β'晶型的相对结晶度显著高于液态油凝胶D，表明液态油中多不饱和脂肪酸双键数量越高，越利于液态油凝胶的β′型晶体形成。β′晶型具有较小的晶体颗粒，可形成更细微的晶体网络结构，相比稳定的β型晶体可包裹住更多的液态油，同时赋予产品柔软的质地。
实施例7液态油凝胶的分子间作用力分析
晶态高分子中链段构象的决定因素是微晶分子内的相互作用，即绕C-C单键内旋转的势能大小，其次是非键原子或原子基团之间的排斥力、范德华力、静电相互作用及氢键。为了进一步分析蜂蜡与液态油之间产生的相互作用，对实施例1制得的液态油凝胶A～F和猪油在400～4000cm-1范围内的红外光谱进行了测定。
一、实验方法
使用光谱仪(IS10，Nicolet，USA)记录实施例1制得的液态油凝胶A～F、猪油、单独的蜂蜡(Beeswax)，油酸OA含量为90％的金枪鱼油(OA Oil)，EPA含量为90％的金枪鱼油(EPA Oil)和DHA含量为90％的鳀鱼油(DHA Oil)的FTIR光谱。采用压片法制备溴化钾片，然后取样品分别涂抹于溴化钾片上，放入光谱仪进行分析。光谱从4000cm-1到400cm-1进行扫描，共扫描16次，分辨率为4cm-1。所得数据采用OMNIC软件(Thermo，v8.0)进行分析。
二、实验结果
分子间作用力分析结果如图11所示；其中，图11A为不同蜂蜡比例的液态油凝胶A～C的FTIR光谱；图11B为不同脂肪酸不饱和度的液态油凝胶D～F的FTIR光谱。
可见，液态油凝胶的FTIR光谱中主要出现了三个不同的谱带，分别为羧基的伸缩振动、甲基和甲烯基团的不对称伸缩振动以及羰基的伸缩振动的特征峰，峰值如表1～2所示。
表1液态油凝胶A～C的FTIR谱图的特征峰值(cm)
表2液态油凝胶D～F的FTIR谱图的特征峰值(cm)
结合表1～2和图11可知，3469cm-1处的条带对应OH拉伸模式，与蜂蜡和液态油(OAOil、EPA Oil、DHA Oil)的特征峰相比较，液态油凝胶形成后，位于3600cm-1的羟基伸缩振动谱带变宽，并向低频位移，并且使3006cm-1处烯烃双键上的C-H伸缩振动、2921cm-1的甲基对称伸缩振动以及2852cm-1的CH2不对称伸缩振动谱带的基线被抬得很高，表明液态油凝胶羟基之间的氢键作用参与了分子的自组装，且随着体系中蜂蜡添加量的增加，氢键的作用更强，凝胶更易形成。
液态油凝胶形成后，在1650cm-1的C＝C特征峰向低频移动；在3006cm-1处的烯烃双键上的C-H伸缩振动、1373cm-1的CH2的C-H的弯曲振动、1460cm-1的CH3和CH2的C-H面内弯曲振动、1150cm-1处甘油三酯的C-O伸缩振动向高频移动。其原因在于，π-π共轭体系中，参与共轭的所有原子共享所有的π电子，π电子云在整个共轭体系中运动。共轭的结果使双键略有伸长，单键略有缩短；使双键特性减弱，力常数减小，伸缩振动频率向低波数位移；单键力常数增大，伸缩振动频率向高波数位移，而且吸收带强度增加。π-π共轭体系越大，π-π共轭效应越显著。
1741cm-1处C＝O伸缩振动由于范德华力的影响向高频移动，范德华力的来源主要有：一个极性分子使另一个分子极化，产生诱导偶极矩并相互吸引。即当羰基的碳原子连接电负性大的原子时，羰基的振动力常数增加，使羰基伸缩振动频率向高频方向移动。随着蜂蜡和不饱和脂肪酸含量的增加，羰基特征峰值变化越显著，即分子间作用力增强。
结合SAXD结果可知，液态油的C＝O基团可与蜂蜡的极性基团(FAs和FALs)以头对头的方向相互作用，影响结晶度，因此，不同鱼油比例的液态油凝胶结晶度的差异主要是由于液态油中C＝O基团的暴露程度。在多不饱和脂肪酸含量较高的液态油凝胶中，特征峰值变化越显著，分子间作用力增强。这可能是分子的空间扭曲结构影响了C＝O的电子吸收能力，从而导致伸缩振动的差异。需要注意的一点是，液态油凝胶D的谱图显示，C＝O伸缩振动向低频移动，此时共轭效应占主导地位；而液态油凝胶E的谱图显示，范德华力占主导地位，使C＝O伸缩振动向高频移动。表明多不饱和脂肪酸双键数量较高的情况下，范德华力的作用更显著。
沿垂直和平行方向的各向异性晶体生长到层状平面，层状平面内的分子相互作用大于通过末端甲基的分子相互作用，这是由于长烃链和极性酯官能团之间的范德华相互作用。这一特性导致了在横向平面内的晶体生长速率较高，而末端甲基之间的分子相互作用要弱得多。这种独特的晶体生长导致了蜡针状或小板的晶体形态。
液态油凝胶的非共价相互作用力包括：氢键、范德华力、π-π共轭效应。液态油凝胶通过非共价键自组装，凝胶剂在有机溶剂中发生凝胶化，晶体纤维在氢键作用下交叉缠绕形成超分子结构的结区，交叉缠绕的晶体链通过范德华力相互作用自组织创建了一个层状网络结构。这些相互作用受到凝胶剂和液态油性质的强烈影响，促进或阻止了晶体之间的相互作用，使液态油凝胶的宏观特性表现出明显的差异。
实施例8液态油凝胶的保油率分析
油凝胶的保油率反映其结晶网络的强度，保油率越低，结晶网络强度就越差，油凝胶内部也就越不稳定。为了生产出与硬脂类似功能的油凝胶且能捕获大量的液态油，凝胶分子和相应的三维网络必须具有良好的油结合性能。
一、实验方法
称取离心空管质量(m0)，分别取一定量实施例1制得的液态油凝胶A～F和猪油于5mL的离心管中，称取质量(m1)，于25℃下以10000r/min离心15min后，倒置析出液态油，倒置0.5h时分别称取质量(m2)，通过公式(1)计算保油率(OBC)。
二、实验结果
保油率分析结果如图12所示，其中，图12A为不同蜂蜡比例的液态油凝胶A～C保油率的变化；图12B为不同脂肪酸不饱和度的液态油凝胶D～F保油率的变化。
可见，液态油凝胶A～F的保油率均达到100％，与猪油相同，表明本发明液态油凝胶具有优秀的保油能力和油结合性能。
实施例9液态油凝胶的流变分析
通过流变学分析能够确定凝胶微观结构之间的相互作用，表征食物在口腔中的变化。在咀嚼过程中，流变特性如黏度、弹性与质构密切相关。
一、实验方法
流变学测量使用HAAKE-MARSⅢ型高级模块化流变仪(Thermo Fisher Scientific公司美国)进行。在25℃条件下，采用平行板P35(直径＝35mm；几何间隙＝1mm)，根据线性粘弹性区域，确定振荡应力为0.01％ Pa，并从0.1到10Hz进行频率扫描。在剪切速率范围为0.01～100s-1，固定应变为0.01％的条件下进行剪切实验。
二、实验结果
(1)液态油凝胶的表观黏度
凝胶在口腔中的黏度与凝胶在低剪切速率的黏度相似，则以凝胶在低剪切速率的黏度代表样品的口腔黏附性，黏度太高的食物会难以下咽。
液态油凝胶表观黏度随剪切速率变化而变化的曲线如图13所示，其中，图13A为不同蜂蜡比例的液态油凝胶A～C表观黏度的变化曲线；图13B为不同脂肪酸不饱和度的液态油凝胶D～F表观黏度的变化曲线。
由图13A可知，随着凝胶剂质量分数的增加(蜂蜡含量变高)，液态油凝胶表观黏度变大，表明油凝胶中凝胶因子数目的增加能强化液态油凝胶的凝胶化行为，这是由于剪切速率影响了液态油凝胶的结晶和凝胶性能，剪切过程增加了分子碰撞，破坏凝胶之间的相互作用，使凝胶晶体连接断裂，晶体颗粒变小。
由图13B可知，多不饱和脂肪酸双键数量较高的液态油凝胶表观黏度较低，这是因为脂肪酸不饱和使碳链的流动性更高，产生更大的空间位阻，从而降低分子密度和油的黏度，不饱和程度更高的脂肪酸对液态油凝胶表观黏度的影响更大。
综上，液态油凝胶A～F均在低剪切力作用下表现出较高的表观黏度，在高剪切力作用下呈现剪切变稀的流体特征。
(2)液态油凝胶的黏弹性
液态油凝胶经过自组装形成网络结构，为凝胶体系提供弹性。弹性越高代表凝胶的网络结构稳定性越高。
液态油凝胶黏弹性随频率变化而变化的曲线如图14所示，其中，图14A为不同蜂蜡比例的液态油凝胶A～C黏弹性的变化曲线；图14B为不同脂肪酸不饱和度的液态油凝胶D～F黏弹性的变化曲线。
由图14A可知，凝胶剂添加量的增加(蜂蜡含量增加)导致凝胶的储能模量(G’)和损耗模量(G”)均增加，这表明更高质量分数的凝胶剂有助于晶体网络更好地形成以及更好的油凝胶化，液态油凝胶的网络结构稳定性更高。这与晶体和油相之间形成的强网络结构有关，网络结构中晶体数目的增多进一步构建了强稳定的晶体网络，有效地稳固了油凝胶的网络结构。
由图14B可知，脂肪酸不饱和度较高的液态油凝胶E～F的G’和G”反而显著高于脂肪酸不饱和度较低的液态油凝胶D，表明增加液态油中的多不饱和脂肪酸双键数量可提高凝胶的黏弹性，使凝胶具有更强的抗应变能力。
实施例10液态油凝胶的质构分析
质地(Texture)是富含脂肪的食品的一个重要质量参数，通常采用硬度、凝胶强度这两个指标来表征油凝胶样品的质地。油凝胶的硬度基于晶体网络结构，与晶体数量、晶体尺寸和形状以及晶体结构内部和晶体之间相互作用的强度等结晶特性有关，主要是受到范德华力和氢键作用力的影响，体现了凝胶剂使基料油结构化的能力，硬度越大代表凝胶剂的固化能力越好。油凝胶的凝胶强度是能反映高分子材料分子结构稳定的一个参数，蜂蜡晶体网络的形态和结构决定了油凝胶的凝胶强度，高熔点蜂蜡形成的致密针状网络能为油凝胶提供较强的机械性能。油凝胶的硬度和凝胶强度很大程度上依赖于晶体质量分布和大小，更具体地说，取决于脂肪酸在晶体内部和晶体之间与相邻分子形成键的稳定性。
一、实验方法
采用物性分析仪(TA－XTplus型，英国SMS公司)测定实施例1制得的液态油凝胶A～F和猪油的硬度和凝胶强度。采用TPA测试模式进行硬度测试，Gel模式进行凝胶强度测试。选用直径10mm的圆形P5探针，测试前速度2mm/s，测试中速度1mm/s，测试后速度2mm/s，穿刺距离20mm，触发值0.01N。
二、实验结果
液态油凝胶硬度和凝胶强度的测定结果如图15所示，其中，图15A为不同蜂蜡比例的液态油凝胶A～C硬度和凝胶强度的测定结果；图15B为不同脂肪酸不饱和度的液态油凝胶D～F硬度和凝胶强度的测定结果。
由图15A可知，随着蜂蜡添加量的增加，液态油凝胶的硬度和凝胶强度也显著增大，且液态油凝胶B的硬度与猪油相接近。这是因为蜂蜡添加量较大时，有更多的蜂蜡能参与到晶体网络的构建中，进而显著增强了液态油凝胶的硬度。
由图15B可知，液态油凝胶D的硬度和凝胶强度显著大于液态油凝胶E～F，且液态油凝胶E～F相比液态油凝胶D更接近于猪油，这是因为液态油凝胶D的高粘度阻碍了凝胶网络结构中液态油的流动，减少了液态油的析出，进而提高了油凝胶的硬度。
由图15A和15B可知，液态油凝胶E～F的质构特性最接近于猪油，能更好模拟猪油的口感。
综合实施例1～10的结果可知，本发明的液态油凝胶在脂肪酸不饱和度较高的情况下，仍能保证油凝胶的稳定性，且具有优异的保油性能(保油率高达100％)、质构和流变性质，延长了液态油的保质期，拓宽了高不饱和脂肪酸油脂在代脂肪产品中的应用。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液态油凝胶，其特征在于，包含蜂蜡和液态油；其中，液态油的多不饱和脂肪酸双键数量高于5。
2.根据权利要求1所述液态油凝胶，其特征在于，所述蜂蜡在液态油凝胶中的质量百分比为4％～20％。
3.根据权利要求2所述液态油凝胶，其特征在于，所述蜂蜡在液态油凝胶中的质量百分比为6％～14％。
4.根据权利要求1所述液态油凝胶，其特征在于，所述液态油为海洋油脂。
5.根据权利要求4所述液态油凝胶，其特征在于，所述海洋油脂为藻油或鱼油。
6.根据权利要求5所述液态油凝胶，其特征在于，所述鱼油为金枪鱼油、鳀鱼油、三文鱼油、鲭鱼油、沙丁鱼油、鲱鱼油中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述液态油凝胶，其特征在于，所述鱼油为金枪鱼油或鳀鱼油。
8.根据权利要求7所述液态油凝胶，其特征在于，所述鱼油为EPA含量大于90％的金枪鱼油或DHA含量大于90％的鳀鱼油。
9.权利要求1～8任一所述液态油凝胶的制备方法，其特征在于，将配方量的蜂蜡与液态油混匀，加热至澄清，冷却至形成凝胶。
10.权利要求1～8任一所述液态油凝胶在作为和/或制备代脂肪产品中的应用。
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