西南大學覃小麗副教授在提升牛油／大豆油的雙凝膠理化性質方面取得進展

　　近日，川渝共建特色食品重慶市重點實驗室成員、西南大學覃小麗副教授在食品領域國際知名期刊《Food Chemistry》在線發表了題為“Improved physicochemical properties of bigels produced with ethyl cellulose-based oleogel and moderately deacetylated konjac glucomannan hydrogel”的研究論文，西南大學2022級碩士研究生薛怡為第一作者，鐘金鋒副教授、劉雄教授和重慶牧哥食品有限公司的向導參與了本研究工作。該研究得到了重慶市技術創新與應用發展專項重點項目（CSTB2023TIAD-KPX0027）和重慶市自然科學基金（CSTB2024NSCQ-MSX1202）的資助。

　　研究背景

　　雙凝膠是由油凝膠和水凝膠結合而成的半固體材料，根據其結構類型可分為水凝膠包油凝膠、油凝膠包水凝膠和雙連續型雙凝膠。雙凝膠因脂肪含量低（通常<80%）和機械穩定性強可作為固體脂肪替代品和生物活性化合物的載體，廣泛應用于食品、醫藥和化妝品領域。此外，雙凝膠的性質受油凝膠和水凝膠的組成等多種因素的影響。與其他聚合物凝膠劑相比，乙基纖維素（EC）具有直接溶解在油中，并形成三維網絡結構捕獲油分子的優點。大豆油因其價格低廉、來源廣泛，是最常用的植物油之一。然而，大豆油/EC油凝膠在硬度和口感方面不能提供與固體脂肪相似的理想特性。牛油具有良好的熱穩定性、可塑性和獨特的風味，因此，將牛油與大豆油混合作為連續油相，EC為凝膠劑制備的油凝膠有望表現出良好穩定性和可塑性。魔芋葡甘聚糖（KGM）作為一種天然高分子聚合物，是一種良好的水凝膠劑，具有可生物降解、無毒等優點。同時，KGM具有良好的吸水性、膨脹性、凝膠性和高粘度特性，已被證明可以提高人體飽腹感，降低膽固醇和血糖含量。乙酰基是維持KGM分子螺旋結構的重要基團，而乙酰基的存在不利于KGM形成穩定的熱不可逆水凝膠。因此推測脫乙酰KGM有望提高脫乙酰KGM水凝膠與牛油混合大豆油油凝膠制備的雙凝膠的強度。

　　研究內容和主要結果

　　1、研究內容

　　本研究旨在通過實驗和計算結合的方法研究KGM及其脫乙酰衍生物作為水凝膠劑對油凝膠包水凝膠型雙凝膠的物理化學性質的影響。

　　2、主要結果

　　（1）當KGM的脫乙酰度由0增加至42.86%時，雙凝膠的油結合能力和硬度均顯著增加（圖1），低頻率下雙凝膠的tan δ降低（圖2），說明雙凝膠形成了更強的結構。

　　（2）當KGM的脫乙酰度由42.86%增加至69.85%時，雙凝膠的油結合能力無明顯差異，但其硬度顯著降低（圖1）。

　　（3）FTIR分析表明雙凝膠組分之間形成的氫鍵相互作用較弱（圖3）。分子動力學模擬顯示，與KGM相比，大豆油、牛油/EC/脫乙酰KGM體系具有較強的結合能和靜電相互作用（圖4）。

　　創新點

　　1、通過調節KGM的脫乙酰程度改善了雙凝膠的理化性質。

　　2、通過分子動力學模擬研究在分子水平上闡明了大豆油、牛油/EC/脫乙酰KGM體系的相互作用，為雙凝膠的穩定性提供了理論支持。

　　結論

　　1、與添加低和高度脫乙酰KGM的雙凝膠相比，添加中度脫乙酰KGM的雙凝膠具有較好的流變性能和更高的硬度，可通過調節KGM的脫乙酰程度調控雙凝膠的物理性質。

　　2、FTIR光譜和分子動力學模擬顯示，與添加KGM相比，大豆油、牛油/EC/脫乙酰KGM體系的靜電相互作用顯著增強。