来自东北农业大学食品学院的赵月、邹德智和李婷婷等人以RBO为基料油,加入一定比例的精制RBW,研究了RBW添加量对凝胶油形成特性的影响以及RBO基凝胶油的结晶形态影响因素,对所形成的凝胶油晶型进行分析。选择将等温结晶曲线与适宜分析模型进行拟合对凝胶油的结晶动力学进行研究,最终得到相关的动力学参数,为新型健康的RBO胶凝化油脂工业化应用提供一定的理论依据。
1. RBW添加量对凝胶油相变的影响
凝胶油的形成与RBW添加量和贮藏温度都有着一定的关系。当RBW添加量小于3%时,在温度0~35 ℃均未形成凝胶且RBW与RBO混合液呈现液体状态。当贮藏温度在10 ℃以下时,RBW添加量大于3%,蜡-油体系呈凝胶状态;当RBW添加量为大于4%时,凝胶发生在贮藏温度25 ℃以下;当贮藏温度高于25 ℃后体系由原来的凝胶态转变为黏稠液体状态。实验结果表明在25 ℃贮藏温度条件下,RBW添加量大于等于4%时可较好地作为制造RBO基凝胶油的凝胶剂,其中RBW添加量为4%是形成RBO基凝胶油的临界值。
2. RBW添加量及贮藏时间对凝胶油硬度的影响
贮藏1 d时,RBW添加量为4%的RBO基凝胶油硬度较小,随着RBW添加量的增加,凝胶油的硬度由0.305 N增至4.334 N,硬度明显变化(P<0.05)。
在凝胶油贮藏实验中,随贮藏时间的延长,不同RBW添加量凝胶油的硬度变化不显着(P>0.05),贮藏稳定性较好。
3. RBW添加量对凝胶油SFC的影响
当温度为10 ℃时,RBW添加量由4%增加到10%过程中,凝胶油的SFC从2.42%增加到9.21%。随着温度的升高,还可以看出不同添加量RBW凝胶油的SFC均呈明显的下降趋势。当温度为35 ℃(接近体温)时,RBW凝胶油还没有完全熔化,样品中仍有大量结晶存在。
4. RBW添加量对凝胶油晶型的影响
RBW和RBO基凝胶油强衍射峰均出现在0.37 nm和0.41 nm。4% RBW添加量凝胶油的XRD图像呈现为较为宽泛的弥散峰,说明凝胶油只是形成了部分完整的晶格结构,更多的是无定形结构,此时凝胶油为凝胶临界状态。随着凝胶油中RBW添加量的增加,7%和10% RBW添加量凝胶油XRD图在0.37 nm处出现了新的衍射峰,说明凝胶油的晶体结构排列变得更为有序。7%和10% RBW添加量的RBO基凝胶油均为β’晶型,表明RBW添加量对该凝胶油的晶型影响不大。
5. RBW添加量对结晶形态的影响
添加量4%和7% RBW的凝胶油结晶形态均成絮状且整体分布较为均匀,RBW添加量为4%时,此时凝胶油的结晶形态单元分布较为稀疏,还未形成紧密的凝胶网络结构。随RBW添加量的增多,凝胶油的结晶形态单元分布变得相对致密,截留油溶剂的能力也不断提高。当RBW添加量达10%时,凝胶油结晶形态呈现长枝晶状,结晶尺寸也会随之增大,多分布在50 μm左右。
6. RBO基凝胶油动力学研究
该凝胶油的熔化特性与RBW凝胶剂分子添加量有密切关系。随凝胶油中添加的RBW添加量增多,熔化峰值温度(Tm)呈现上升趋势,焓变(ΔHm)也呈上升趋势,这一结果表明凝胶油体系中RBW凝胶剂分子结晶的排列更为整齐。
RBO基凝胶油结晶曲线出现一个结晶峰。以ln[-ln(1-Xt)]与ln t作图所得直线Y=-7.36544+1.396 83X呈现良好的线性关系(R2=0.93431),表明Avrami方程可以较好地描述RBO基凝胶油的等温结晶行为。经计算得Avrami结晶指数n=1.39683、结晶的速率常数k=0.63×10-3。
结 论
在25 ℃时,RBW添加量为4%时便可形成凝胶油。随着RBW添加量的增加,凝胶油的硬度明显增加,贮藏30 d后凝胶油硬度变化不显着。凝胶油的固体脂肪含量也随RBW添加量的增加呈增多趋势,凝胶油主要为β′晶体。4%和7% RBW添加量凝胶油晶体为絮状,添加量为10%时凝胶油晶体转变为长枝晶状且密度增大。该凝胶油仅有一个结晶峰,采用Avrami方程模型拟合出的直线具有良好的线性关系(R2=0.934 31),说明Avrami方程能较好地适用于稻米油基凝胶油结晶过程的研究,得到Avrami指数n为1.39683,表明该凝胶油的晶体成核为均相瞬时成核并按照一维与二维混合结晶方式生长。