《食品科学》：中国农业大学毛立科副教授等：基于蜂蜡油凝胶的植物奶油制备与性质表征

奶油可分为动物奶油和人造植物奶油两大类。动物奶油价格偏高，且胆固醇含量与卡路里较高，在现代食品工业中存在一定限制。传统植物奶油的制造基于氢化反应，容易产生大量反式脂肪酸，给人体健康带来风险。因此，开发不含反式脂肪酸、低饱和脂肪酸的植物奶油是奶油生产加工亟待解决的问题。

植物油的油凝胶因其具有零反式脂肪酸、低饱和脂肪酸的特殊优点，被广泛认为是一种可以代替传统塑性脂肪的新兴油脂。常见的凝胶剂包括单硬脂酸甘油酯、植物甾醇、蜂蜡、脂肪醇等。其中，天然产物蜂蜡对提升血清中高密度脂蛋白，降低低密度脂蛋白和胆固醇效果显著。中国轻工业健康饮品重点实验室，中国农业大学食品科学与营养工程学院的王一川、邓梓萌、毛立科*以玉米油为油相，将小分子乳化剂和蜂蜡复配制备油凝胶，在油凝胶的基础上通过乳化法制备植物奶油，探究小分子乳化剂的浓度、种类及贮藏温度等因素对油凝胶及植物奶油理化性质的影响。

1、油凝胶的持油力分析

由图1A可知，蜂蜡-卵磷脂油凝胶的持油力均在99%以上，表明蜂蜡-卵磷脂油凝胶的持油力较好，且卵磷脂质量分数及贮藏温度对蜂蜡-卵磷脂油凝胶的持油力影响不显著（P＞0.05），可认为蜂蜡-卵磷脂油凝胶在常温下可维持结构的稳定。

由图1B可知，蜂蜡-司盘40油凝胶的持油力均在95%以上，蜂蜡-司盘40油凝胶的持油力同样较好。随着司盘40质量分数的增大，蜂蜡-司盘40油凝胶的持油力显著降低（P＜0.05），可能是由于司盘40和蜂蜡之间形成结晶，破坏了蜂蜡油凝胶晶体紧密的堆积结构。当不添加司盘40时，常温条件下蜂蜡-司盘40油凝胶的持油力高于冷藏条件下蜂蜡-司盘40油凝胶的持油力（P＜0.05）；当司盘40质量分数为0.5%时，常温条件下蜂蜡-司盘40油凝胶的持油力和冷藏条件下蜂蜡-司盘40油凝胶的持油力差异不显著（P＞0.05）；当司盘40质量分数分别为1%、1.5%或2%时，常温条件下蜂蜡-司盘40油凝胶的持油力低于冷藏条件下蜂蜡-司盘40油凝胶的持油力（P＜0.05），特别是当司盘40质量分数为2%时，蜂蜡-司盘40油凝胶在冷藏条件下的持油力远高于其在常温条件下的持油力。

由此可知，随着司盘40质量分数的增大，冷藏条件更有利于保持蜂蜡-司盘40油凝胶结构的稳定。综合图1可知，蜂蜡-卵磷脂油凝胶的持油力高于蜂蜡-司盘40油凝胶的持油力，蜂蜡-卵磷脂油凝胶的结构更稳定。

2、油凝胶的质构分析

由图2可知，卵磷脂的加入显著降低了蜂蜡-卵磷脂油凝胶的硬度（P＜0.05），在常温条件下，司盘40的加入也显著降低了蜂蜡-卵磷脂油凝胶的硬度（P＜0.05）。油凝胶的涂抹性对其在各类食品中的实际使用情况会产生很大的影响，而产品的硬度是衡量其本身涂抹性能与效果是否良好的一个重要指标，当油凝胶的硬度越高时，涂抹性就越差。因此，卵磷脂、司盘40的加入大大改善了蜂蜡油凝胶的涂抹性，这可能是由于卵磷脂在油凝胶中自组装成球形反向胶束，破坏了蜂蜡油凝胶的内部结构，使蜂蜡油凝胶的硬度降低。

同时，由图2可知，冷藏条件下蜂蜡油凝胶的硬度显著低于常温条件下蜂蜡油凝胶的硬度（P＜0.05）。因此，低温也可以在一定程度上改善蜂蜡油凝胶的涂抹性。另外，常温条件下，随着卵磷脂和司盘40质量分数的增加，蜂蜡油凝胶的硬度呈现出先降低再升高的趋势。

3、油凝胶的X射线衍射分析

由图3可知，所有油凝胶样品表现出相似的曲线，在蜂蜡油凝胶样品中，0.42 nm和0.38 nm附近的晶体呈现出一个较强的衍射峰，对应于β’型晶体，在0.46 nm附近的衍射峰是一种类似于甘油三酯的β晶型的结构。研究表明，3 种结晶型中β’晶型的可塑性最强，表现出较好的涂抹性和口感，本实验的油凝胶表面光滑均匀，表明油凝胶可部分替代人造黄油和起酥油使用。从X射线衍射图谱中可以计算得到半峰全宽（FWHM），FWHM是指从峰高的中点处做平行于峰底的一条直线，该直线与曲线的2 个交点之间的距离。FWHM和结晶度相关，一般来说，FWHM值越大，结晶度越小。

不同蜂蜡油凝胶的FWHM值见表1、2。结果可知，7 种蜂蜡油凝胶的FWHM较接近，说明结晶度较一致，随着乳化剂含量的增加，形成的油凝胶结晶度变化较平缓。

4、植物奶油的微观结构

由图4可知，卵磷脂和司盘40的加入使奶油内部的水滴数量减少，水滴形态变得不规则且体积减小。随着乳化剂质量分数的增加，水滴越少，形态越不规则，体积越小。这可能是由于乳化剂的加入，使得水在整个油凝胶的凝胶体系中更分散，和整个凝胶体系相容得更好。与市售植物奶油和动物奶油相比，实验室制备的油凝胶植物奶油的微观结构和市售动物奶油更相似。

5、植物奶油的流变分析

从图5可以看出，在扫描范围内，奶油体系的G’均明显大于G”，说明样品形成较为紧密的凝胶状结构，表现出类固体的弹性性质。如图6所示，随着卵磷脂和司盘40质量分数的增加，G’增加，说明卵磷脂和司盘40质量分数越大，奶油的网络结构越紧密。此外，冷藏条件下，油凝胶奶油的G’大于常温条件下油凝胶奶油的G’，这可能是低温使油凝胶奶油的网络结构更为舒展，大大增强了油凝胶奶油的黏弹性。

如图7所示，随着卵磷脂和司盘40质量分数的上升，奶油的黏度逐渐上升，这可能是由于乳化剂的乳化作用，乳化剂的质量分数越高，乳化效果越好，奶油的黏度越高。同时，冷藏条件下，油凝胶奶油的黏度高于常温条件下油凝胶奶油的黏度，且对于蜂蜡-司盘40油凝胶奶油而言，冷藏条件下，油凝胶奶油的黏度受司盘40质量分数的影响程度比常温条件下小，冷藏条件下蜂蜡-司盘40油凝胶奶油更稳定。当剪切速率发生变化时，牛顿流体的黏度保持不变，而非牛顿流体则正好相反。在非牛顿流体中，当剪切速率从低逐渐增加到高时，流体黏度呈现下降趋势的流体是假塑性流体。

如图8所示，在前200 s，保持0.4 Pa恒定压力的条件下，奶油的应变值逐渐增加，后400 s撤除0.4 Pa的恒定压力，奶油的应变值逐渐减小。在蠕变阶段，添加乳化剂的植物奶油的最大应变量均比对照组小。由于乳化剂强度高的植物奶油抵抗形变的能力远大于乳化剂强度低的植物奶油，因此添加乳化剂会使得植物奶油的内部结构强度提高，能够更加有效地防止和抵抗植物奶油的变形。在一定的应力作用下，蠕变过程达到平衡状态时的弹性形变是平衡弹性形变，它可以反映出物质内部结构的强度。当乳化剂添加量增加时，平衡弹性形变逐渐减小。当储存温度降低时，平衡弹性形变同样逐渐减小。弹性模量的倒数是蠕变柔量，样品的柔量越低，内部结构越强。

6、油凝胶植物奶油持油持水力

油凝胶植物奶油的持油力

由图9可知，随着卵磷脂质量分数的上升，蜂蜡-卵磷脂油凝胶植物奶油的持油力显著下降（P＜0.05）；随着司盘40质量分数的上升，蜂蜡-司盘40油凝胶植物奶油的持油力先显著下降（P＜0.05），后变化不显著（P＞0.05）。研究表明，结晶的数量、空间分布、尺寸、形态等是测量持油能力的关键因素，表面积与体积相对较高的纤维状、针状晶体可以与更多的结构单体形成相互作用力，因而有助于提高油凝胶的物理稳定性。

油凝胶植物奶油的持水力

由图10可知，随着卵磷脂质量分数的上升，蜂蜡-卵磷脂油凝胶奶油的持水力先逐渐上升（P＜0.05）后变化不显著（P＞0.05）。另外，司盘40的加入大大改善了蜂蜡-司盘40油凝胶奶油的持水力（P＜0.05），但不同质量分数的司盘40对油凝胶植物奶油持水力的影响不显著（P＞0.05）。这可能是由于乳化剂的加入，水分子分散在整个油凝胶网络中，乳化剂的质量分数越高，水分子的分散程度越高，持水性越好。整体而言，温度对蜂蜡-卵磷脂油凝胶奶油持水力的影响不明显（P＞0.05）。

结 论

研究结果表明，在常温条件下，卵磷脂和司盘40的加入显著降低了蜂蜡油凝胶的硬度，使蜂蜡油凝胶的涂抹性增强，且蜂蜡油凝胶中含有可塑性较强的β’晶型，涂抹性和口感较好，综合考虑蜂蜡油凝胶的质构特性以及持油力，冷藏条件下，卵磷脂、司盘40质量分数为1%的蜂蜡油凝胶综合性能较好；随着卵磷脂和司盘40质量分数的增加，奶油的网络结构变得紧密，添加乳化剂可使奶油内部强度增大，能更加有效地抵御植物奶油变形；同时低温使油凝胶奶油的网络结构更为舒展，大大增强了奶油的黏弹性；另外，蜂蜡-卵磷脂油凝胶和蜂蜡-司盘40油凝胶的持油力均能达95%以上，持油效果较好，乳化剂的加入也可以大大改善奶油的持水力。整体而言，冷藏条件下，乳化剂质量分数为2%的植物奶油综合性能较好。未来研究中，可以通过添加功能因子、不同比例的的调味剂等改善油凝胶和奶油的颜色和口味，满足不同消费群体的营养和消费需求，使其成为黄油及奶油的良好替代品，为开发新型健康配方食品提供参考。

01

通信作者简介

毛立科，博士，中国农业大学副教授，博士生导师。研究方向：食品胶体与功能食品。本科和硕士研究生毕业于中国农业大学，博士研究生毕业于爱尔兰科克大学，爱尔兰农业部Teagasc食品研究中心博士后。2016年入职中国农业大学食品科学与营养工程学院，同时兼任中国轻工业健康饮品重点实验副主任。一直从事食品胶体结构与功能方面的研究，在结构化乳状液、结构化油脂、功能因子递送体系、口腔加工等方面具有良好的研究基础。主持国家自然科学基金项目2项、国家重点研发计划子课题1项、北京市自然基金1项，中央高校基本科研业务费等其他课题10余项。相关工作发表论文70余篇，其中第一作者和通讯作者SCI/EI论文40余篇（其中Top10期刊论文19篇），参编英文专著2部，作国际会议报告10余次。担任Food Structure、Foods、Journal of Food Quality等杂志编委会成员。获欧盟短期科技任务奖、中国农业大学优秀教育工作者等荣誉。

02

第一作者简介

王一川，中国农业大学食品科学与营养工程学院18级本科生。中国农业大学食品科学与营养工程学院18级本科生。大一下学期进入实验室，进行食品胶体结构与功能方面的研究。曾获全国大学生生命科学竞赛二等奖、北京市大学生生物学竞赛一等奖等学科竞赛奖项，优秀学生干部、优秀共青团员、创新创业二等奖学金、和合谷一等奖学金、学习优秀三等奖学金、范志红营养奖学金等荣誉。

本文《基于蜂蜡油凝胶的植物奶油制备与性质表征》来源于《食品科学》2022年43卷10期43-50页，作者：王一川，邓梓萌，毛立科。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20210705-046。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

图片来源于文章原文及摄图网。

食用菌作为我国比较广泛的食物原料，具有种类丰富、产量大、口感良好、风味独特、功效成分多、营养价值高等特点，它不仅丰富了人们的蔬菜种类，也在功能食品原料中有着重要应用，食用菌产业对我国农民脱贫致富、乡村产业振兴发展做出了巨大贡献。为进一步探讨食用菌功能成分、风味特征、功效作用、以及促进产业发展的高新技术，北京食品科学研究院、中国菌物学会食用菌采后与加工产业分会联合食用菌研究相关科研单位组织召开此次论坛，特邀在《Food Science and Human Wellness》《Journal of Future Foods》两刊食用菌专辑和《食品科学》杂志发表高水平食用菌论文的专家做报告，也欢迎广大食用菌科研人员和企业技术人员积极参与研讨，共同促进我国食用菌采后与加工产业的发展。

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