三种木本油凝胶的制备及特性分析

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核桃油、油茶籽油、橄榄油是三种营养价值丰富的木本植物油(简称三种木本油),不仅含有油酸、亚油酸、亚麻酸等不饱和脂肪酸,还含有植物甾醇、角鲨烯、多酚、等微量营养素,具有很高的营养价值,但其深加工不足。油脂凝胶化是一种油脂固化的方法,其可在不进行化学改性的前提下将液体油转化为固体状凝胶并具备一定的可塑性和机械强度,成为可替代传统固态脂肪应用的健康油脂类型。目前关于三种木本油的研究主要集中在其理化特性、微量伴随物变化和营养功能等,有关其油凝胶的制备及特性的研究报道较少。由此,以三种木本油为原料,系统研究木本油凝胶化条件、油凝胶品质、结构特征和氧化稳定性,取得主要结果如下:(1)以三种木本油为原料,将小烛树蜡和马铃薯淀粉作为凝胶因子制备油凝胶,测定其,探究水分含量对油凝胶质构特性、持油性、热力学性质、晶体性质以及微观结构等的影响。结果表明:水分含量对三种油凝胶的硬度和油损失率有显著影响。随着水分含量的增加,其硬度呈现先增大后减小的趋势,而油损失率与之相反。在水分含量为39%(m/m;油水比例为6:4)时,核桃油凝胶、油茶油凝胶和橄榄油凝胶的硬度分别为175 g、158 g和119 g,油损失率为8.92%、10.91%和12.69%;随着水分含量的增加,油凝胶结晶融化焓值均增加,表明体系均一性增强;油凝胶体系中作用力主要为范德华力和分子间氢键;三种油凝胶均出现类似β′晶型的特征衍射峰且具有球形晶体。(2)将小烛树蜡加入三种木本油凝胶中,考察蜡基添加量对油凝胶体系质地、流变性质、分子间相互作用、微观结构、晶体结构的影响。结果表明:三种木本油凝胶中蜡基最佳添加量为2%;随着小烛树蜡浓度的增加,其机械强度增大,油损失率减少;蜡基添加量对油凝胶的机械强度有显著影响,不同油相饱和度和链长影响油凝胶的结构性质和稳定性。油凝胶中均含有β’型晶体;不同小烛树蜡添加量的油凝胶晶体形状均为小球型,且随着其添加量增大,油凝胶内部结晶单元的大小和数量均增加,网络结构更加致密;小烛树蜡晶体的三维网络结构可捕获油滴,从而形成油凝胶体系。(3)以水分含量39%、小烛树蜡添加量为2%时,在三种木本油凝胶体系中添加不同比例的马铃薯淀粉,考察其添加量对油凝胶体系持油性、流变性质、分子间相互作用、晶型结构以及微观结构的影响。结果表明:马铃薯淀粉的添加可使三种木本油形成性能良好的油凝胶,可降低油凝胶体系中蜡和油的含量,形成硬度值较低的油凝胶产品。当淀粉添加量为0.8%时,凝胶体系最为稳定,三种油凝胶的硬度分别为145 g、128 g、83 g;所制备的油凝胶具有较高的弹性模量,均形成稳定的凝胶体系;油凝胶具有β’型晶体;随着淀粉含量的增加,液滴的尺寸和数量都增大。三种油凝胶均含有更多的可见晶体;在淀粉含量为0.8%时,其结构最为紧密。(4)对三种木本油凝胶体系的氧化特性进行分析。结果表明:在常温和加速氧化过程中,油凝胶体系的氧化速率均明显低于其对应油脂的氧化速率。三种木本油凝胶的氧化稳定性存在显著差异,在常温氧化贮藏过程中核桃油凝胶PV值从8.32 meq/kg上升到39 meq/kg,其氧化速率是油茶油凝胶的0.5倍,橄榄油凝胶的0.9倍。在加速氧化贮藏过程中,核桃油及其凝胶体系变化幅度大,核桃油的过氧化值从25.37 meq/kg上升到50.16 meq/kg,其氧化速度是油茶籽油的7倍,橄榄油的10倍。油凝胶的过氧化值、共轭烯烃值与对应的油有关;油脂的凝胶化可以延缓油脂次级氧化产物生成,提高其氧化稳定性。在水分含量为39%、蜡基添加量为2%、马铃薯淀粉添加量为0.8%时,三种木本油凝胶具有较高的硬度和较低的油损失率;其凝胶具有β’晶型和细小均匀的小球型晶体,使得三维网络结构更加致密,并提高了三种木本油脂的氧化稳定性;研究结果为油脂固化的开发及稳定性的评价提供依据。
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