高强度超声场中油脂液晶网络结晶形成机制及油脂劣变规律与抑制研究

High intensity ultrasound (HIU) is the development food processing technique which is suitable for the crystallization modification of fat products. Based on preliminary experimental results of my research team, we found that the application of HIU can improved slow crystallization characteristics of palm oil. The basic starting point of this project is to achieve that HIU can optimize crystallization characteristics on the basis of the crystallization control of the fat system, enhance product functionality, guarantee product quality. From the perspective of complex physical and chemical effects that occur during fat induced by HIU, exploring different HIU conditions affect the crystallization, nuclear kinetics of pure palm oil and palm oil emulsion system, and the influence of which with macroscopic properties. During HIU process, the correlation between levels of fat cleavage product and the levels of oxidation product, and coupling flavor ingredients, sensory evaluation for system analysis, reveal the law of HIU -induced deterioration of fat, thereby establishing a viable regulatory mechanism. By building real systems to verify HIU can regulate crystallization behavior and control the fat deterioration, so as to realize the purpose of that HIU irradiation field could predict and regulate the physical properties of fat. This study will provide the theoretical basis and practical guidance for the realization of the industrial HIU irradiation field to customize fat crystallization characteristics and physical properties of fat products by real-time, on-line monitor.

高强度超声波（High Intensity Ultrasound, HIU）是正在发展的适合于脂肪结晶改性的食品加工技术。本项目基于前期研究发现HIU可改善棕榈油慢结晶特性的实验结果，以实现HIU优化控制脂肪体系结晶特性基础上，提升产品功能性，保障产品品质为基本出发点，从HIU诱导脂肪体系所发生复杂理化效应角度，探讨不同HIU条件对纯棕榈油及棕榈脂肪乳化体系结晶、成核动力学，及其与宏观物性关系的影响规律，研究HIU处理过程中，脂肪各级裂解产物、各级氧化产物之间相关性，并偶联风味成分、感官评价进行系统分析，揭示HIU诱导脂肪劣变的规律，进而建立可行的调控机制，通过真实脂肪体系的构建，验证HIU油脂结晶行为调控与劣变控制技术的科学性，建立HIU辐照场中脂肪结构与物性的可预测、可调控技术体系，为工业上实现HIU实时、在线调控脂肪体系结晶特性，定制脂肪产品物化功能性质提供理论基础和实践指导。

棕榈油系列油脂容易出现一些结晶缺陷，如结晶缓慢、结晶颗粒粗大、起砂、后硬等，高强度超声作为一种辅助处理手段，在改善油脂液晶网络、结晶特性方面展现出了巨大的应用潜力。本研究分别以棕榈油及其分提油脂纯油相/油包水相、棕榈油构建起酥油和人造奶油模拟体系、棕榈油偶联乳化剂为研究对象，在其分子组成、结晶行为、结晶网络结构、相容性及物性分析基础上，采用高强度超声预处理，调控上述油脂、油脂组合物、油脂乳化体系的结晶行为、结晶网络结构、物性及氧化稳定性，同时，探讨其在零反式脂肪酸食品专用油产品中应用的可能性。研究发现, 高强度超声参数的设置对棕榈系列油脂结晶速率有重要影响，能显著提升棕榈系列油脂的结晶速率，降低晶体尺寸。棕榈油基模型起酥油在经脉冲式高强度超声处理，脂肪结晶网络更加细腻，混合油中β′型晶体的含量有所增加，同时，纳米晶体厚度下降，且随着超声时间越长、功率越大，纳米晶体厚度有逐渐降低的趋势，至285 W-60 s和95 W-240 s时样品纳米晶体厚度分别降至13.57 nm和14.55 nm；能够促进油包水体系结晶硬度的增加，并且随着超声功率的增大和超声时间的延长，促进作用越明显的趋势。高强度超声作用产生的空穴在崩裂闭合的瞬间，会使之前存在的晶体被击碎，形成了更多的晶体碎片，这些晶体碎片又可以充当新的晶核，促进二次成核，缩短油脂结晶诱导时间，从而加速结晶；同时通过脉冲式短时超声时间的控制，脂肪体系的氧化能得到有效的控制。结合内源性微量成分的改变，能调控脂肪结晶网络结构，在功能性食品专用油脂产品开发上具有极大的理论和实际意义。