构建无反式、低饱和的超分子油脂液晶网络结构的基础研究

Dietary trans- and saturated fats increase incidence of heart disease and metabolic syndrome. The United States Food and Drug Administration named them as restrained nutrients, and more than ten governments across the globe are passing aggressive legislation to limit and in some cases ban the use the use of trans fats (China requires mandatory labeling in 2013). In order to curb these fats in foods, the aim of this study is to adopt the theory of supermolecular chemical construction and adjustment, examine the molecular force of aggregations comprised of triglyceride, lipids, polysaccharide, protein and surfactant, and make clear principles of structuring and self-assembling supermolecular fat lipid-crystal networks with zero-trans and low-saturated fats. Furthermore, we will illustrate the regularity that there were among molecular forces, structure and characters in different supermolecular fat constructions. Hopefully bulid the relatively perfect theory foundation systems of healthy fats networks, and attain the goal of reduction of trans- and saturated fats in food products, especially for margarine, spread oil and baked oil.

膳食中反式脂肪和饱和脂肪增加了患心脏疾病和各种代谢综合症的风险。美国食品药品管理局（FDA)将它们列为限制性营养素，在全世界已有十余个国家对食品反式脂肪实施严格的限制和标注（2013年我国食品营养标签也将强行标注）。为了从根本上降低食品中反式脂肪和饱和脂肪的用量，本项目将运用超分子化学构筑调控理论，以不同种类的分子聚集体为对象，研究脂质、多糖胶体、蛋白质和乳化剂等成分和甘三酯分子间的相互作用力，阐明在超分子油脂体系中构建和自组装无反式、低饱和的油脂液晶网络结构的基本理论，揭示不同的超分子油水分离体系中分子间作用机制- - 质构- - 性能之间的相关规律，建立相对完善的健康型油脂网络结构的方法体系，最终奠定工业化生产理论基础，达到在特种油脂（人造奶油、涂抹油脂和烘焙油脂）中减少饱和脂肪和不含反式脂肪的目标。

项目背景及科学意义：本项目围绕构建无反式、低饱和的超分子油脂液晶网络结构的基础研究，阐明不同种类的油脂凝胶剂的分子间相互作用力和相关规律，建立健康型油脂网络结构的理论体系，奠定在食品特种油脂中降低反式脂肪和饱和脂肪的工业化生产的理论基础。.研究内容（1） 建立系统的超分子油脂液晶网络的体系-性能规律研究方法；（2）基于各种次级键的超分子油脂液晶网络结构体系的构建；（3）研究超分子油脂液晶网络结构的稳定性和流变学特性规律；（4） 构建不同油水体系中超分子油脂液晶网络结构模型.重要结果和关键数据：（1）.建立了傅里叶红外光谱法表征 β-谷甾醇与 γ-谷维素键合特征的方法。结果显示，β-谷甾醇的羟基伸缩振动峰明显向低波数移动， 并导致谱带变宽， γ-谷维素的羰基吸收峰也出现向低波数位移，说明 β- 谷甾醇与 γ- 谷维素之间产生了分子间的氢键效应 。当 β-谷甾醇与 γ -谷维素质量比为2∶ 3 时氢键效应最强，其油脂样品在偏振光显微镜下呈现四瓣形的自组装新晶体 。（2）当油脂中饱和脂肪质量分数为 30%-50% 时，键合物提供的硬度相当于2.2-2.8倍三硬脂酸甘油酯; 油相 Tpeak 升高 7.37 ℃，Tend不变，ΔH 降低了4.12 J /g; 原子力显微镜图片显示棕榈油的晶体形态变得更加均匀细小，网络结构得以增强 。核磁共振谱中弛豫时间为 40-150 ms的T2部分可反映油脂中氢质子的信息；软质奶油样品水分子的流动性降低，表明键合物与水分子有较强的结合效应。（3）将不同黏度和质量分数的乙基纤维素( EC) 添加到大豆油中 结果显示EC 油相溶液属于假塑性流体， 当 EC 黏度为7-100 mPa• s， 溶液表观黏度呈现增大趋势，当 EC 黏度为 200 mPa• s 时溶液表观黏度下降。当 EC 质量分数为 8% 时， EC100 凝胶网络对振荡频率的稳定性最好。质构分析显示，凝胶硬度的变化趋势与其网络结构稳定性相一致，同时 EC100 凝胶的油相损失率最低仅为 3.14%。（4）研究了薯蓣皂素在油相中的有机凝胶性能。红外光谱和偏光显微镜显示依靠分子间氢键，油相中的薯蓣皂素可自组装成簇状晶体网络结构。