油包水型甘油二酯—甘草酸铵盐双凝胶体系的构建及应用研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:weizx20090123
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随着人民生活水平的提高,中国居民的饮食中油脂的含量已经能满足人体对脂肪的基本需求,但是我国居民膳食结构中普遍存在饱和脂肪含量高的突出问题,导致动脉硬化、心脏病等慢性疾病高发生率。为了控制慢性疾病的患病率,在日常生活中减少饱和脂肪酸含量高的油脂的摄入以及增加生物活性物质的摄入是近年来倡导的健康生活理念。涂抹酱是日常生活中比较受欢迎的酱类,例如芝麻酱、花生酱和坚果酱等,由于其具有特殊的风味和口感并且营养丰富,深受广大消费者喜爱。但是,涂抹酱在储藏期间存在以下问题(1)油脂上浮、颗粒沉淀,体系分层;(2)涂抹酱中油脂富含大量不饱和脂肪酸,容易氧化酸败。目前为了解决这些问题,大多生产企业使用饱和脂肪酸含量高的油脂如棕榈油部分替代含多不不饱和脂肪酸的油脂,或者通过加入乳化剂和抗氧化剂来解决此类问题,但是这些对消费者又带来了新的不健康因素。因此,急需研究开发一种新的体系,既可以使得涂抹酱品质稳定,又可以确保其中的营养成分不被氧化。众所周知,双凝胶是近年来关注的新型混合软固体,包含两个互不相混溶的相,一相是油凝胶,另一相是水凝胶。因此双凝胶既具备凝胶的性质,又可以同时包埋水溶性和脂溶性的营养物质。目前,双凝胶的研究大多集中在水包油型双凝胶,油包水型双凝胶在食品方面的研究较少,其形成机制尚不明确,使得油包水型双凝胶在食品体系中的应用受到了限制。为了解决涂抹酱的稳定性和保留或者增加其营养性成分,本研究首先建立油包水型双凝胶体系,以涂抹性能作为指标优化其工艺参数,得到最佳制备油包水型双凝胶的工艺;在此基础上,选取甘油酯作为双凝胶中油凝胶的凝胶因子,甘草酸铵盐作为双凝胶中的水凝胶的凝胶剂,深入探究油包水型甘油酯-甘草酸铵盐基双凝胶的形成机制;最后以β-胡萝卜素与原花青素分别作为脂溶性和水溶性的生物活性物质探究油包水型甘油二酯-甘草酸铵盐双凝胶对生物活性物质的保护与释放性能。主要研究结果如下:(1)双凝胶工艺参数对油包水型甘油二酯基-双凝胶的构建及涂抹性能的影响以油包水型双凝胶的制备工艺为出发点,选取油脂凝胶剂浓度、油脂种类、水凝胶剂种类、水凝胶剂浓度、油水比例、均质温度、储藏温度等作为优化双凝胶制备工艺的主要影响因素,考察其对油包水型双凝胶涂抹性能的影响。研究结果表明:甘油二酯作为油凝胶剂,甘草酸铵盐作为水凝胶剂能得到结构较好的双凝胶体系,油脂凝胶剂的浓度为10 wt%时,水凝胶剂的浓度提高会降低双凝胶的涂抹性能,因此水凝胶剂浓度选取1 wt%。油包水型双凝胶的涂抹性能随着油脂凝胶剂浓度的上升呈现先上升后下降的趋势,在油脂凝胶剂浓度为10 wt%时双凝胶的涂抹性能达到最大值,而油脂种类选为芝麻油时能获得涂抹性能最好的双凝胶。对于油包水型双凝胶,油脂凝胶的占比上升时,双凝胶的涂抹性能先上升后下降,这说明油脂凝胶和水凝胶之间存在交互作用,当油脂凝胶与水凝胶的比例为8:2时为涂抹性能达到最大值。制备温度和储藏温度均通过影响双凝胶中结晶结构从而改变双凝胶的涂抹性能,在25℃下均质和储藏双凝胶能获得涂抹性能最佳的双凝胶体系。(2)油凝胶因子对于油包水型甘油酯-甘草酸铵盐基双凝胶微观结构和宏观性质的影响及机理研究基于构建了良好涂抹性能油包水型甘油酯-甘草酸铵盐基双凝胶体系的基础上,从凝胶因子结构的角度出发,选取单甘酯(MAG)、甘油二酯(DAG)、甘油三酯(TAG)作为双凝胶中的油脂凝胶剂,研究基于不同结构的三种油凝胶剂对双凝胶的网络结构和物理性能的差异。研究结果表明:甘油二酯双凝胶(DAGbigels)形成了最为稳定的β结晶晶型,并且结晶“片段”聚集成为结晶簇。另外发现油凝胶剂的羟基数量的增加会增强油脂凝胶和水凝胶的氢键,证明油脂凝胶的羟基参与了双凝胶结构的稳定,而双凝胶中的水分子主要以结合水的形式存在,油脂凝胶中凝胶剂羟基数量越多,结合水的含量越高,这说明双凝胶中油脂凝胶的羟基增强了油脂凝胶对水凝胶中水分的“束缚”作用。通过流变学分析和质构研究发现,单甘酯双凝胶(MAGbigels)的流变学和质构性能优于甘二酯双凝胶(DAGbigels)和甘三酯双凝胶(TAGbigels),其结构较紧密,这说明双凝胶中油脂凝胶与水凝胶之间形成的氢键是稳定双凝胶体系的主要作用力,甘油酯油脂凝胶与甘草酸铵盐水凝胶的相容性也是稳定体系的重要因素,双凝胶的热稳定性随着双凝胶中的氢键数量的增加而增加。油包水型双凝胶中主要是油脂凝胶中凝胶剂的羟基与水凝胶中凝胶剂形成氢键,稳定双凝胶的结构。(3)同时荷载水溶性和脂溶性生物活性物质双凝胶的稳定性及释放性能研究尽管甘油二酯与甘油一酯的涂抹性相近,但由于甘油二酯代谢方式是直接运输至肝脏代谢产生能力,不会产生脂肪累积风险,有利于减重,因此,选取甘油二酯作为油脂凝胶剂,建立荷载脂溶性β-胡萝卜素与水溶性原花青素的油包水型甘油二酯-甘草酸铵盐基双凝胶体系,通过测定其在储藏期间流变性能的变化和生物活性物质的保留率及释放特性,研究双凝胶的储藏稳定性与作为载体稳定性和释放性能。研究结果如下:在常温储藏期间,油包水型双凝胶在第60天时凝胶强度会显著性下降,但黏度并无显著性的变化,仍保持着凝胶性质,说明其结构在储藏期间较稳定。分别经过光、热、氧化处理后,包埋在双凝胶中的β-胡萝卜素与原花青素的保留率分别达到50%和85%以上,双凝胶对油溶性和水溶性的生物活性物质具有保护效果。在释放性能方面,胃中只有少量的β-胡萝卜素与原花青素释放,分别为11.4%与35.5%,这是因为少部分油凝胶被破坏导致油脂形成油滴释放了一小部分β-胡萝卜素和原花青素;而大部分双凝胶中β-胡萝卜素与原花青素的主要释放是在肠道中,这是因为肠道中的脂肪酶彻底破坏双凝胶的结构促使脂溶性和水溶性活性物质的释放。
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