随着国内外对凝胶研究的深入,凝胶剂的类型越来越受到大家的重视,目前凝胶剂的类型分为单一型和复合型,单一型如脂肪酸类、脂肪醇类、肉桂酸、蜡、蜡酯等。其中的肉桂酸,又名β-苯丙烯酸、3-苯基-2-丙烯酸,是从肉桂皮或安息香分离出的有机酸,是一种在苯环上联有丙烯酸基团的化合物,广泛存在于自然界之中,具有多种生理活性,主要用于香精香料、食品添加剂等方面。GB 28347—2012《食品添加剂 肉桂酸》的发布为肉桂酸在食用性开发提供法律基础,但目前国内外将肉桂酸作为凝胶剂进行油脂凝胶的研究的文章却显有报道。
来自东北农业大学食品学院的李丹、赵月和李婷婷等人选用菜籽油、玉米油和亚麻籽油3 种植物油为基料油,研究通过添加肉桂酸使其形成凝胶的特性。研究不同油品对所形成油脂凝胶的临界成胶质量分数、持油性(OBC)、硬度、固体脂肪含量(SFC)、晶型、微观结构的影响,为研究开发可食性油脂凝胶提供一定的理论依据。
1. 植物油的脂肪酸组成
3 种植物油的饱和脂肪酸(软脂酸、硬脂酸)质量分数均低于12%。相比较3 种样品油,不饱和脂肪酸(油酸、亚油酸、亚麻酸)含量不尽相同,其中,菜籽油中的油酸(C18:1)含量较高,玉米油中的亚油酸(C18:2)含量较高,亚麻籽油中的亚麻酸(C18:3)含量较高。
2. 油脂品种对油脂凝胶临界成胶质量分数的影响
肉桂酸质量分数为1%时,呈现完全流动状态;2%时,呈现流动状态且略感黏稠;3%时为半流体状态,黏稠度明显增加;添加量在不小于4%时,倒转容器均无流动现象,表明肉桂酸质量分数不小于4%时,菜籽油、玉米油以及亚麻籽油均能形成凝胶,即菜籽油、玉米油、亚麻籽油肉桂酸基油脂凝胶的临界成胶质量分数均为4%。
3. 油脂品种对油脂凝胶OBC的影响
在同一肉桂酸质量分数下,菜籽油油脂凝胶OBC最小,亚麻籽油油脂凝胶OBC最大,说明植物油种类对油脂凝胶OBC有一定的影响;在同一种基料油中,随着肉桂酸质量分数的增大,油脂凝胶的OBC也逐渐增大,这种现象产生的原因是肉桂酸质量分数越高,凝胶体系存在的骨架结构就越坚固紧密,束缚住的液态油含量也就越高。
4.油脂品种对油脂凝胶硬度的影响
3 种植物油在肉桂酸质量分数为8%时形成的油脂凝胶的硬度差异显着,其中硬度值菜籽油油脂凝胶<玉米油油脂凝胶<亚麻籽油油脂凝胶。亚麻籽油油脂凝胶硬度大于玉米油油脂凝胶,亚麻籽油与玉米油油酸含量相近时,亚麻酸含量大于玉米油,推测硬度与亚麻酸的含量有很大关系,它能有效增加油脂凝胶的硬度;玉米油油脂凝胶硬度大于菜籽油油脂凝胶硬度,玉米油与菜籽油的亚麻酸含量相近时,亚油酸含量大于菜籽油,推测硬度与亚油酸的含量也有一定关系,能够增加油脂凝胶的硬度,因此推测出油中不饱和脂肪酸含量对硬度存在影响,亚麻酸影响最大,其次是亚油酸,而油酸对硬度的影响最小。
5.油脂品种对油脂凝胶SFC的影响
随着温度的升高,3 种油脂凝胶的SFC均成明显下降的趋势,在10~20 ℃,同一升温速率条件下,随着温度的升高,3 种油脂凝胶的SFC急剧减少。
6.油脂品种对油脂凝胶XRD的影响
油脂品种并不影响体系的晶型,衍射峰在3 种油脂凝胶中相似,这说明不同油脂品种的油脂凝胶中存在类似的晶体结构,3 种油脂凝胶中都在4.70 ?左右存在强衍射峰,说明这3 种油脂凝胶中存在β型晶体,在3.8 ?左右存在强衍射峰,说明存在β’型晶体,β’类型的晶体倾向于形成能够固定住大量液态油脂的细小三维网状结构,β’型晶体是人造奶油所需的晶体类型,虽然检测到α型晶体的存在,但衍射峰强度弱,说明α型晶体少,这是由于在肉桂酸凝胶剂的作用下α型晶体大部分转化为β、β’型晶体,这样的晶型分布有助于人造奶油的开发和利用。
7.油脂品种对油脂凝胶微观结构的影响
不同油脂品种形成的油脂凝胶在微观结构存在一定的差异,菜籽油油脂凝胶的结晶结构为片状,晶体呈无序状态分布,尺寸较大,不容易束缚液态油,所以硬度及OBC最小;玉米油油脂凝胶中,结晶结构为颗粒状晶体,尺寸较小且分布不均匀,颗粒之间略有聚集,所以玉米油油脂凝胶的硬度及OBC均处于居中状态;在亚麻籽油油脂凝胶中,结晶结构为线状,晶体尺寸较大,分布均匀且致密,出现了交联结构,密集的堆积成三维结构,所以硬度及OBC最大,进而验证了油脂凝胶硬度及OBC的测定结果。
结 论
油脂品种对油脂凝胶临界成胶质量分数无影响,临界成胶质量分数均为4%;对OBC有一定的影响,且随肉桂酸质量分数的增加油脂凝胶OBC明显增强;菜籽油油脂凝胶硬度最小,亚麻籽油油脂凝胶硬度最大;对SFC的影响为菜籽油油脂凝胶<玉米油油脂凝胶<亚麻籽油油脂凝胶。同时,晶型分析表明3 种油脂凝胶主要晶型均为β和β′。通过偏光显微镜观察出3 种油脂凝胶的晶体结构及晶体分布差异明显,说明油脂品种对油脂凝胶的微观结构有显着影响。