一种保油性好的混合鱼油凝胶和制备方法 |
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| 申请号 | CN202310399839.6 | 申请日 | 2023-04-13 | 公开(公告)号 | CN116210771A | 公开(公告)日 | 2023-06-06 |
| 申请人 | 广东海洋大学; | 发明人 | 韩宗元; 刘书成; 程开兴; 潘燕墨; 孙钦秀; 刘阳; 魏帅; 夏秋瑜; 王泽富; 夏文; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种保油性好的混合鱼油凝胶和制备方法。该混合鱼油凝胶含有凝胶剂、金枪鱼油与鳀鱼油，其不饱和 脂肪酸 含量、保油率和 稳定性 均较高， 饱和脂肪酸 含量较低，可适用于制备性能良好的脂肪替代物，且具有较高的营养价值。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种保油性好的混合鱼油凝胶，其特征在于，含有凝胶剂、金枪鱼油与鳀鱼油。 |
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| 说明书全文 | 一种保油性好的混合鱼油凝胶和制备方法技术领域[0001] 本发明属于油凝胶制备技术领域，具体涉及一种保油性好的混合鱼油凝胶和制备方法。 背景技术[0002] 动物脂肪在肉制品加工的过程中对产品的嫩度及多汁性起着重要的作用，然而，动物脂肪中含有大量饱和脂肪酸和胆固醇，已有很多证据表明，过多地摄入饱和脂肪酸和胆固醇会对人体健康造成潜在的威胁，因此，降低肉制品中的动物脂肪含量势在必行。然而，直接降低肉制品中的动物脂肪含量会对最终产品的品质(尤其是口感)造成不利影响，因此，寻找一种能替代动物脂肪的新型健康脂肪至关重要，理想的脂肪替代物应该是低能量或无能量、无生理副作用的。 [0003] 现有技术通常采用油凝胶化的方法制备脂肪替代物，该方法可将动物油凝胶化而不形成反式脂肪酸，并降低食品中饱和脂肪酸的水平(Shaziya Manzoor,F.A.Masoodi,Farah Naqash,Rubiya Rashid,Oleogels:Promising alternatives to solid fats for food applications,Food Hydrocolloids for Health,2,2022,100058.)，并且，为提高营养价值，在制备脂肪替代物时优先选择使用不饱和脂肪酸含量较高的动物油，而由此导致的脂肪替代物不稳定则需另找办法解决。 发明内容[0004] 本发明针对上述现有技术的不足，提供一种不饱和脂肪酸含量和稳定性均较高的混合鱼油凝胶，用于制备脂肪替代物时具有低能量或无能量的优势。 [0005] 本发明的第一目的是提供一种混合鱼油凝胶。 [0006] 本发明的第二目的是提供上述混合鱼油凝胶的制备方法。 [0007] 本发明的第三目的是提供上述混合鱼油凝胶在制备脂肪替代物中的应用。 [0008] 本发明通过以下技术方案实现上述发明目的： [0009] 本发明提供了一种保油性好的混合鱼油凝胶，该混合鱼油凝胶含有凝胶剂、金枪鱼油与鳀鱼油。 [0010] 优选地，所述凝胶剂为蜂蜡。 [0011] 优选地，所述蜂蜡在混合鱼油凝胶中的质量百分比为4％～18％。 [0012] 进一步优选地，所述蜂蜡在混合鱼油凝胶中的质量百分比为6％～14％。 [0013] 最优选地，所述蜂蜡在混合鱼油凝胶中的质量百分比为10％。 [0014] 优选地，金枪鱼油与鳀鱼油的质量比为0～10：0～10，且两者不同时为0。 [0015] 本发明首次研究发现，金枪鱼油与鳀鱼油的用量比对混合鱼油凝胶的质构特性有显著的影响，究其原因发现是：不同用量比的混合鱼油中，多不饱和脂肪酸含量与脂肪酸双键数量会有所不同，混合鱼油的多不饱和脂肪酸含量增加会使凝胶强度增加，脂肪酸双键数量增加会使凝胶强度降低，因此，要得到质构特性较佳的混合鱼油凝胶，需要对金枪鱼油和鳀鱼油的用量比进行精当调配，并不是任意用量比均能实现本发明的效果。 [0016] 并且，现有油凝胶所用油脂的脂肪酸双键数量越高时，其稳定性越差，而本发明研究发现，在本发明特定的凝胶剂和油脂搭配下，脂肪酸双键数量越高，反而越有助于形成凝胶稳定的晶体网络结构，这样的结果是非常出乎意料的。 [0017] 进一步优选地，金枪鱼油与鳀鱼油的质量比为10：0、5：5、0：10。 [0018] 最优选地，金枪鱼油与鳀鱼油的质量比为5：5、0：10。 [0019] 当金枪鱼油与鳀鱼油的质量比为5：5、0：10时，鱼油的不饱和脂肪酸含量较高，会导致混合鱼油出现不稳定的问题，而本发明经历多次试验，发现通过将特定的凝胶剂与这种特定的混合鱼油进行复配，可有效提高混合鱼油的稳定性。 [0020] 本发明还提供了上述混合鱼油凝胶的制备方法，该方法具体为：将凝胶剂、金枪鱼油与鳀鱼油混匀，加热至澄清，冷却至形成凝胶。 [0021] 优选地，所述加热的温度为60～90℃。 [0022] 最优选地，所述加热的温度为80℃。 [0023] 优选地，凝胶剂先预热后，再与金枪鱼油、鳀鱼油混匀。 [0024] 进一步优选地，所述预热的温度为60～90℃。 [0025] 最优选地，所述预热的温度为60℃。 [0026] 优选地，所述加热的同时还进行搅拌。 [0027] 优选地，所述冷却为于0～30℃下进行冷却。 [0028] 最优选地，所述冷却为于25℃下进行冷却。 [0029] 上述混合鱼油凝胶的不饱和脂肪酸含量和稳定性均较高，可适用于制备性能良好的脂肪替代物，因此，上述混合鱼油凝胶在制备脂肪替代物中的应用应在本发明的保护范围之内。 [0030] 本发明的技术方案具有以下有益效果： [0032] 图1A为加热过程中混合鱼油凝胶1～3的非等温黏弹性曲线；图1B为加热过程中混合鱼油凝胶4～6的非等温黏弹性曲线。 [0033] 图2A为冷却过程中混合鱼油凝胶1～3的非等温黏弹性曲线；图2B为冷却过程中混合鱼油凝胶4～6的非等温黏弹性曲线。 [0034] 图3为混合鱼油凝胶的照片。 [0035] 图4A为混合鱼油凝胶1～3的硬度和凝胶强度结果；图4B为混合鱼油凝胶4～6的硬度和凝胶强度结果。 [0036] 图5A为混合鱼油凝胶1～3表观黏度的变化情况；图5B为混合鱼油凝胶4～6表观黏度的变化情况。 [0037] 图6A为混合鱼油凝胶1～3黏弹性的变化情况；图6B为混合鱼油凝胶4～6黏弹性的变化情况。 [0038] 图7A为混合鱼油凝胶1～3的固体脂肪含量结果；图7B为混合鱼油凝胶4～6是我固体脂肪含量结果。 [0039] 图8A为混合鱼油凝胶1～3的小角度x射线衍射谱图；图8B为混合鱼油凝胶4～6的小角度x射线衍射谱图。 [0040] 图9A为混合鱼油凝胶1～3的广角x射线衍射谱图；图9B为混合鱼油凝胶4～6的广角x射线衍射谱图。 [0041] 图10A为混合鱼油凝胶1～3的相对结晶度结果；图10B为混合鱼油凝胶4～6的相对结晶度结果。 [0042] 图11A为混合鱼油凝胶1～3保油率的变化情况；图11B为混合鱼油凝胶4～6保油率的变化情况。 [0043] 图12A为混合鱼油凝胶1～3的红外吸收光谱图；图12B为混合鱼油凝胶4～6的红外吸收光谱图。 [0044] 图13A为混合鱼油凝胶1～3的偏振光显微镜图；图13B为混合鱼油凝胶4～6的偏振光显微镜图；图13C为猪油的偏振光显微镜图。 [0045] 图14A为混合鱼油凝胶1～3的分形维数分析结果；图14B为混合鱼油凝胶4～6的分形维数分析结果。 [0046] 图15A为混合鱼油凝胶1～3的冷冻电镜图；图15B为混合鱼油凝胶4～6的冷冻电镜图；图15C为猪油的冷冻电镜图。 [0047] 图中，“6％、10％、14％、10：0、5：5、0：10”依次表示混合鱼油凝胶1～6，“BW”表示单独的蜂蜡，“Control”表示单独的猪油。 具体实施方式[0049] 除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。 [0050] 蜂蜡：食用级，购自东光县汇恒蜡制品厂(中国沧州)。 [0051] 鳀鱼油：食用级，购自新诺佳生物工程有限公司(中国舟山)。 [0052] 金枪鱼油：食用级，购自新诺佳生物工程有限公司(中国舟山)。 [0054] 实施例1混合鱼油凝胶的制备 [0055] 1)不同蜂蜡比例的混合鱼油凝胶1～3的制备 [0056] 于60℃下分别预热6g、10g、14g蜂蜡，再分别与94g、90g、86g混合鱼油(金枪鱼油与鳀鱼的质量比为5：5)混匀，在80℃下加热搅拌至溶液澄清后，于25℃下冷却至凝胶形成，得到三份100g的混合鱼油凝胶1～3，于4℃冰箱中保存24h。 [0057] 2)不同鱼油比例的混合鱼油凝胶4～6的制备 [0058] 于60℃下预热10g的蜂蜡，再分别与90g不同鱼油比例(金枪鱼油和鳀鱼油的质量比分别为10：0、5：5、0：10)的混合鱼油混匀，在80℃下加热搅拌至溶液澄清后，于25℃下冷却至凝胶形成，三份100g的混合鱼油凝胶4～6，于4℃冰箱中保存24h。 [0059] 3)对照组：100g猪油。 [0060] 实施例2混合鱼油凝胶的相转变温度 [0061] 一、实验方法 [0062] 使用HAAKE‑MARSⅢ型高级模块化流变仪(Thermo Fisher Scientific公司，美国)对猪油与实施例1的混合鱼油凝胶1～6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。 [0063] 二、实验结果 [0064] (1)加热过程中混合鱼油凝胶的非等温黏弹性曲线如图1所示，其中，图1A为不同蜂蜡比例的混合鱼油凝胶1～3在加热过程中的非等温黏弹性曲线；图1B为不同鱼油比例的混合鱼油凝胶4～6在加热过程中的非等温黏弹性曲线。 [0065] 从图1可以看到，混合鱼油凝胶1～6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，混合鱼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，混合鱼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，导致混合鱼油凝胶的晶体网络完全熔化。 [0066] (2)冷却过程中混合鱼油凝胶的非等温黏弹性曲线如图2所示，其中，图2A为不同蜂蜡比例的混合鱼油凝胶1～3在冷却过程中的非等温黏弹性曲线；图2B为不同鱼油比例的混合鱼油凝胶4～6在冷却过程中的非等温黏弹性曲线。 [0067] 从图2可以看到，在冷却过程中，混合鱼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，混合鱼油凝胶的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。 [0068] 从图2A可以看到，混合鱼油凝胶1～3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。 [0069] 从图2B可以看到，混合鱼油凝胶4～6的凝胶温度Tg值分别为48±0.67℃、48.94±0.33℃和49.3±0.01℃，均在47～50℃范围内。可见，不饱和脂肪酸含量较高的混合鱼油凝胶6的凝胶温度Tg值高于不饱和脂肪酸含量较低的的混合鱼油凝胶4～5，表明凝胶温度随不饱和脂肪酸含量的增加而升高。 [0070] 综上，蜂蜡含量为14％的混合鱼油凝胶、金枪鱼油和醍鱼油质量比为0：10的混合鱼油凝胶的凝胶温度最高，表明这些条件下制得的混合鱼油凝胶最为稳定。 [0071] 实施例3混合鱼油凝胶的外观 [0072] 一、实验方法 [0074] 二、实验结果 [0075] 混合鱼油凝胶的照片如图3所示。 [0076] 可见，样品在倒置情况下也未发生流动，说明实施例1成功制备得到凝胶体系；且以蜂蜡为凝胶剂制得的混合鱼油凝胶，不会对鱼油自身的颜色产生显著影响。 [0077] 实施例4混合鱼油凝胶的质构特性 [0078] 一、实验方法 [0079] 采用物性分析仪(TA－XTplus型，英国SMS公司)测定猪油与实施例1的混合鱼油凝胶1～6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。 [0080] 二、实验结果 [0081] 混合鱼油凝胶硬度和凝胶强度的测定结果如图4所示，其中，图4A为混合鱼油凝胶1～3的硬度和凝胶强度结果；图4B为混合鱼油凝胶4～6的硬度和凝胶强度结果。 [0082] 从图4A可以看到，随着蜂蜡添加量的增加，混合鱼油凝胶的硬度和凝胶强度也显著增大，且混合鱼油凝胶2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，进而显著增强了混合鱼油凝胶的硬度。 [0083] 从图4B可以看到，随着不饱和脂肪酸含量的增加，混合鱼油凝胶的硬度和凝胶强度也显著增大，且混合鱼油凝胶6的硬度与猪油相接近，这表明混合鱼油的不饱和脂肪酸含量越高，混合鱼油凝胶的硬度越高，这是因为不饱和脂肪酸含量的增多使凝胶网络形成过程中的晶体结构更为致密、分子间作用力更强，进而使混合鱼油凝胶的硬度更大。 [0084] 可见，混合鱼油凝胶2和混合鱼油凝胶6的质构特性更接近于猪油，能更好模拟猪油的口感。 [0085] 实施例5混合鱼油凝胶的流变性能 [0087] 一、实验方法 [0088] 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‑10.01～100s ，固定应变为0.01％的条件下进行剪切实验。 [0089] 二、实验结果 [0090] (1)混合鱼油凝胶的表观黏度 [0091] 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。 [0092] 混合鱼油凝胶表观黏度随剪切速率的变化情况如图5所示，其中，图5A为混合鱼油凝胶1～3表观黏度的变化情况；图5B为混合鱼油凝胶4～6表观黏度的变化情况。 [0093] 从图5A可以看到，随着凝胶剂质量分数的增加(蜂蜡含量变高)，混合鱼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混合鱼油凝胶的凝胶化行为，这是由于剪切速率影响了混合鱼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。 [0094] 从图5B可以看到，高剪切速率下，高不饱和脂肪酸含量使凝胶的流动性更高，降低了凝胶黏度。 [0095] 综上，混合鱼油凝胶1～6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。 [0096] (2)混合鱼油凝胶的黏弹性 [0097] 混合鱼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。 [0098] 混合鱼油凝胶黏弹性随频率的变化情况如图6所示，其中，图6A为混合鱼油凝胶1～3黏弹性的变化情况；图6B为混合鱼油凝胶4～6黏弹性的变化情况。 [0099] 从图6A可以看到，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，混合鱼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。 [0100] 从图6B可以看到，随着油相中不饱和脂肪酸含量的增加，混合鱼油凝胶的凝胶性能也有明显变化。在金枪鱼和鳀鱼油质量比为0：10时，混合鱼油凝胶的固体弹性行为更强，这是由于混合鱼油中不饱和脂肪酸含量高的混合鱼油凝胶具有更高比例的晶体数量，能形成更强的网络，导致固体弹性行为更加突出，具有相对更好的流变性能。 [0101] 实施例6混合鱼油凝胶的固体脂肪含量 [0102] 一、实验方法 [0103] 采用脉冲‑核磁共振(p‑NMR)(拓测‑MesoMR23/12‑060H‑I苏州，中国)测定猪油与实施例1的混合鱼油凝胶1～6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。 [0104] 二、实验结果 [0105] 在25℃下测定的混合鱼油凝胶固体脂肪含量的实验结果如图7所示；其中，图7A为混合鱼油凝胶1～3的固体脂肪含量结果；图7B为混合鱼油凝胶4～6是我固体脂肪含量结果。 [0106] 从图7A可以看到，含有10％蜂蜡的混合鱼油凝胶SFC值达到9.46％，接近于对照组；含有14％蜂蜡的混合鱼油凝胶SFC值达到19.06％，显著高于对照组，可见，混合鱼油凝胶的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。 [0107] 从图7B可以看到，不饱和脂肪酸含量较高的混合鱼油凝胶6的SFC值显著高于不饱和脂肪酸含量较低的的混合鱼油凝胶4～5，表明混合鱼油中不饱和脂肪酸的含量越大，混合鱼油凝胶的SFC值就越大。 [0108] 综上，蜂蜡含量为10％的混合鱼油凝胶、金枪鱼油和醍鱼油质量比为0：10的混合鱼油凝胶的SFC值均在最佳的范围内，表明这些条件下制得的混合鱼油凝胶稳定性最佳。 [0109] 实施例7金枪鱼油和鳀鱼油的质量比对脂肪酸的种类和含量的影响 [0110] 一、实验方法 [0112] 二、实验结果 [0113] 实验结果如表1所示。 [0114] 表1鱼油A～C中脂肪酸的种类和含量(％) [0115] [0116] [0117] 表中，“多不饱和度”为每个重复实验中ΣPUFA与C16：0的比值的平均值，“ND”表示未测到相应成分。 [0118] 可见，当金枪鱼油和鳀鱼油的质量比为0：10时，总多不饱和脂肪酸含量(ΣPUFA)最高。 [0119] 实施例8混合鱼油凝胶的X射线衍射(XRD)分析 [0120] 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。 [0121] 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的混合鱼油凝胶1～6、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；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。 [0122] 一、小角度x射线衍射光谱 [0123] 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。 [0124] 混合鱼油凝胶1～6的小角度x射线衍射谱图如图8所示，其中，图8A为混合鱼油凝胶1～3的小角度x射线衍射谱图；图8B为混合鱼油凝胶4～6的小角度x射线衍射谱图。 [0125] 从图8A和图8B可以看到，混合鱼油凝胶1～6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，进而成功捕获混合鱼油。 [0126] 二、广角x射线衍射光谱 [0127] 混合鱼油凝胶1～6的广角x射线衍射谱图如图9所示，其中，图9A为混合鱼油凝胶1～3的广角x射线衍射谱图；图9B为混合鱼油凝胶4～6的广角x射线衍射谱图。 [0128] 可见，混合鱼油凝胶1～6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)；而只有混合鱼油凝胶1～6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)。表明本发明的混合鱼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。 [0129] 三、相对结晶度 [0130] 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)计算得到猪油与实施例1的混合鱼油凝胶1～6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[0131] 相对结晶度结果如图10所示，其中，图10A为混合鱼油凝胶1～3的相对结晶度结果；图10B为混合鱼油凝胶4～6的相对结晶度结果。 [0132] 从图10A可以看到，蜂蜡添加量越大，混合鱼油凝胶的相对结晶度(β’晶型)越高。 [0133] 从图10B可以看到，混合鱼油凝胶6具有较高的相对结晶度，表明混合鱼油中不饱和脂肪酸含量越高，越利于混合鱼油凝胶的晶体形成。 [0134] 实施例9混合鱼油凝胶的保油性能 [0135] 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混合鱼油，凝胶分子和相应的三维网络必须具有良好的油结合性能。 [0136] 一、实验方法 [0137] 称取离心空管质量(m0)，分别取一定量猪油与实施例1的混合鱼油凝胶1～6于5mL的离心管中，称取质量(m1)，于25℃下以10000r/min离心15min后，倒置析出混合鱼油/猪油，倒置0.5h时分别称取质量(m2)，通过公式(1)计算保油率(OBC)。 [0138] [0139] 二、实验结果 [0140] 混合鱼油凝胶1～6保油率的变化情况如图11所示，其中，图11A为混合鱼油凝胶1～3保油率的变化情况；图11B为混合鱼油凝胶4～6保油率的变化情况。 [0141] 可见，混合鱼油凝胶1～6的保油率均达到100％，与猪油相同，表明本发明混合鱼油凝胶具有优秀的保油能力和油结合性能。 [0142] 实施例10混合鱼油凝胶的分子间作用力 [0143] 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混合鱼油之间产生的相互作用，对猪油与实施例1的混合鱼油凝‑1胶1～6在400～4000cm 范围内的红外光谱进行了测定。 [0144] 一、实验方法 [0145] 使用傅立叶变换红外吸收光谱仪(IS10，Nicolet，USA)记录金枪鱼油和鳀鱼油分别按10：0、5：5、0：10质量比混合所得混合鱼油(10：0Oil、5：5Oil、0：10Oil)、蜂蜡(BW)、猪油与实施例1的混合鱼油凝胶1～6的FTIR光谱。采用压片法制备溴化钾片后，取样品分别涂抹‑1 ‑1于溴化钾片上，放入光谱仪进行分析。光谱从4000cm 到400cm 进行扫描，共扫描16次，分‑1 辨率为4cm 。的得到的数据采用OMNIC软件(Thermo，v8.0)进行分析。 [0146] 二、实验结果 [0147] 分子间作用力分析结果如图12所示；其中，图12A为混合鱼油凝胶1～3的红外吸收光谱图；图12B为混合鱼油凝胶4～6的红外吸收光谱图。可见，混合鱼油凝胶的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2所示。 [0148] 表2FTIR谱图的特征峰值(cm) [0149] [0150] 续表2 [0151] [0152] 结合表2和图12可以看到，3469cm‑1处的条带对应OH拉伸模式，与蜂蜡和混合鱼油‑1(10：0Oil、5：5Oil、0：10Oil)的特征峰相比较，混合鱼油凝胶形成后，位于3600cm 的羟基伸‑1 ‑1 缩振动谱带变宽，并向低频位移，并且使3006cm 处烯烃双键上的C‑H伸缩振动、2921cm 的‑1 甲基对称伸缩振动以及2852cm 的CH2不对称伸缩振动谱带的基线被抬得很高，表明混合鱼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。 [0153] 混合鱼油凝胶形成后，在1650cm‑1的C＝C特征峰向低频移动；在3006cm‑1处的烯烃‑1 ‑1双键上的C‑H伸缩振动、1373cm 的CH2的C‑H的弯曲振动、1460cm 的CH3和CH2的C‑H面内弯‑1 曲振动、1150cm 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。 [0154] 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。 [0155] 结合小角度x射线衍射的分析结果可以得到，混合鱼油的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，不同鱼油比例的混合鱼油凝胶结晶度的差异主要是由于混合鱼油中C＝O基团的暴露程度。在多不饱和脂肪酸含量较高的混合鱼油凝胶中，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。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。 [0156] 混合鱼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。混合鱼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混合鱼油性质的强烈影响，促进或阻止了晶体之间的相互作用，使混合鱼油凝胶的宏观特性表现出明显的差异。 [0157] 实施例11混合鱼油凝胶的微观结构分析 [0158] 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、混合鱼油中不饱和脂肪酸含量对油凝胶微观形貌的影响，本实施例采用偏振光显微镜和冷冻扫描电镜对混合鱼油凝胶的晶体结构进行研究。 [0159] 一、偏振光显微镜观察 [0160] 1、实验方法 [0161] 在25℃的环境中，采用偏振光显微镜(PLM，德国‑蔡司‑Axio Scope A1)观察猪油与实施例1的混合鱼油凝胶1～6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。 [0162] 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，晶体捕获混合鱼油的能力会增强。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，越能有效防止混合鱼油的扩散能力增强，越能有效提升凝胶的油结合能力。 [0163] 2、实验结果 [0164] 偏振光显微镜(PLM)观察结果如图13所示，其中，图13A为不同蜂蜡比例的混合鱼油凝胶1～3的PLM图；图13B为不同鱼油比例的混合鱼油凝胶4～6的PLM图；图13C为猪油的PLM图。 [0165] 从图13A可以看到，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，增强了混合鱼油凝胶网络结构的弹性和机械强度，进而增强了混合鱼油凝胶的稳定性。 [0166] 从图13B可以看到，混合鱼油凝胶4～6的晶体结构呈线性，且均匀分布为交联结构，微小的晶体相互连接，结合混合鱼油在混合鱼油凝胶中形成了相对较小的微粒。此外，金枪鱼油和鳀鱼油的质量比分别为10：0的混合鱼油凝胶4的晶体生长出现簇状结构，排列较为规则有序；金枪鱼油和鳀鱼油的质量比分别为5：5、0：10的混合鱼油凝胶5～6簇状结构减少，晶体纤维互相缠绕现象更加明显。 [0167] 从图13C可以看到，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。 [0168] 综上，混合鱼油凝胶1～6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。即本发明的混合鱼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，表明混合鱼油凝胶存在多种晶体形态。 [0169] 3、定量分析 [0170] 盒计数分形维数定量分析结果如图14所示，其中，图14A为不同蜂蜡比例的混合鱼油凝胶1～3的盒计数分形维数定量分析结果；图14B为不同鱼油比例的混合鱼油凝胶4～6的盒计数分形维数定量分析结果。 [0171] 从图14A可以看到，当蜂蜡含量增加时，混合鱼油凝胶的Db显著升高(p<0.05)，凝胶的油结合能力显著升高。 [0172] 从图14B可以看到，混合鱼油凝胶6的Db(1.622±0.004)显著高于混合鱼油凝胶4～5(分别为1.539±0.012、1.613±0.002)，而与猪油无显著性差异，表明混合鱼油的不饱和脂肪酸含量较高的凝胶体系中，晶体结构更为紧密，分布更均匀，增强了晶体网络结构的相互作用，体系更稳定，凝胶的油结合能力更强。 [0173] 二、冷冻扫描电镜观察 [0174] 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。 [0175] 1、实验方法 [0176] 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)对猪油与实施例1的混合鱼油凝胶1～6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。 [0177] 2、实验结果 [0178] 冷冻电镜观察结果如图15所示，其中，图15A为不同蜂蜡比例的混合鱼油凝胶1～3的Cryo‑SEM图；图15B为不同鱼油比例的混合鱼油凝胶4～6的Cryo‑SEM图；图15C为猪油的Cryo‑SEM图。 [0179] 从图15A可以看到，混合鱼油凝胶1～3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。 [0180] 从图15B可以看到，混合鱼油凝胶6的层状结构更明显。 [0181] 从图15C可以看到，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。 [0182] 综上，混合鱼油凝胶1～6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混合鱼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。 [0183] 综上所述，本发明的混合鱼油凝胶含有凝胶剂、金枪鱼油与鳀鱼油，其不饱和脂肪酸含量、保油率和稳定性均较高，饱和脂肪酸含量较低，可适用于制备性能良好的脂肪替代物，且具有较高的营养价值。 [0184] 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。 |
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