油脂凝胶基人造奶油的形成机制及其微观网络结构研究

Healthful margarine prepared from oleogel as base oil, is a new method to replace the traditional craft of preparing margarine using hydrogenated or saturated fat. This research intends to cross by HPLC, FTIR, XRD, SAXS, Cryo-SEM, CLSM, Rheometer, and other modern instrument analysis method, oil chemistry and physical chemistry knowledge, and the central composite design method, combination of multiple disciplines and technologies to explore the formation mechanism of oleogel-based margarine prepared from different oleogel gelators, master the processing factors on the influence law of the structure and properties of margarine, to realize effective control of quality changes of margarine. This paper intends to build an oleogel margarine model system at first, and then proposes the formation mechanism of oleogel-based margarine by analyzing the differences in self-assembly or crystallization behavior of different type of oleogel gelators in the oil-water two phase system and its association with the model system stability. This research will explore the influence law of the processing factors on the micro network structure and the macro performance of margarine in the manufacturing process. Besides, this paper will also establish the model of changes of processing factor associated with the quality change of margarine, and design effective control method and provide theoretical guidance and technical support in order to ensure the high-quality and high-nutrition of margarine.

利用油脂凝胶作为基料油制备健康型人造奶油，是一种可替代传统工艺中采用氢化或饱和脂肪制备人造奶油的新方法。本课题拟通过HPLC、FTIR、XRD、SAXS、Cryo-SEM、CLSM和Rheometer等现代仪器分析方法，油脂化学和物理化学知识，中央组合设计方法等多学科和多技术的交叉，重点探究不同类型凝胶剂制备的油脂凝胶基人造奶油的形成机制，掌握加工过程因子对人造奶油结构与性质的影响规律，实现对人造奶油品质变化的有效控制。研究首先构建油脂凝胶基人造奶油模型体系，通过分析不同类型的油脂凝胶剂在油-水两相体系中的自组装/结晶行为差异及其与模型体系稳定性的关联，提出油脂凝胶基人造奶油的形成机制；并探究加工过程中，加工过程因子对人造奶油的微观网络结构以及宏观性能的影响规律，建立加工过程因子变化与人造奶油品质变化关联的模型，设计有效的调控措施，为确保获得高营养高品质人造奶油提供理论指导和技术支持。

本课题利用油脂凝胶作为基料油制备健康型人造奶油，通过多种仪器分析方法和技术，探究了结晶型和自组装型凝胶剂制备的两种油脂凝胶基人造奶油的形成机制，掌握了加工过程因子对人造奶油结构与性质的影响规律，实现了对人造奶油品质变化的有效控制。研究筛选出甾醇和菊粉分别作为结晶型和自组装型油脂凝胶剂，并与卵磷脂复合使用，成功构建了两种人造奶油模型体系。结果显示，1. 结晶型人造奶油的形成依靠的是凝胶剂的晶体网络结构。加工过程因子对该模型体系微观结构与宏观功能性质的影响机制为：在相同复合凝胶剂质量分数和比例下，模型体系内水分体积分数的增加，促使体系内水与凝胶剂之间形成更多的氢键，使油-水两相分布更加均匀，体系的结晶度提高，具有更加完整的微观三维网络结构，从而使该网络结构在小变形剪切作用下更加稳定，人造奶油的硬度增大，所需复合凝胶剂的临界成型浓度值降低。2. 自组装型人造奶油的形成是由于菊粉与卵磷脂自组装形成了凝胶纤维网络结构。加工过程因子对该体系微观结构与宏观功能性质的影响机制为：随着复合凝胶剂总添加量和卵磷脂添加比例的增大，凝胶剂形成的纤维网络结构变得越来越密集，油-水两相的接触面积逐渐增大，持水持油性逐渐增强，体系稳定性增强，粘弹性逐渐增大；随着水分添加量的增大，人造奶油的油-水两相接触面积先增大后减小，导致持水持油能力和粘弹性先增大后减小。3. 向自组装型人造奶油模型体系内添加总质量低于2 wt%的全氢化棕榈油作为高熔点脂肪源，可有效提升菊粉-卵磷脂人造奶油的熔点、质构性质和流变学性质，其部分功能性质已可媲美商品人造奶油。项目资助共发表论文5篇，其中SCI/EI论文3篇，待发表SCI论文2篇；申报国家发明专利4项；培养硕士生3名。项目直接费用21.00万元，支出16.1442万元，各项支出基本与预算相符。剩余经费4.8558万元，剩余经费用于本项目研究的后续支出。