基于油凝胶的乳液体系构建及稳定性研究

作     者：王福英 

作者单位：齐鲁工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陶海腾

授予年度：2024年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083201[工学-食品科学] 

主      题：油凝胶 蜂蜡 乳液 可得然胶 稳定机制 

摘      要：在食品工业中对乳液的研究通常是基于油水体系,不可避免地需要液体油的存在,而且由于乳液体系的不稳定性,往往需要高脂肪含量来形成具有粘性或半固体质地的乳液,而肥胖、慢性代谢病的诱发大多数归因于脂肪的过度消费。近年来,随着生活水准的提升,人们对健康食品的关注水涨船高,低脂肪含量乳液的开发成为热点。油凝胶基脂肪替代品的粘弹性类似于半固体脂肪,逐渐应用于食品工业和其他领域。可得然胶属于线性多糖,其独特的螺旋结构和凝胶特性,赋予稳定乳液和调节黏度的功效,具有代替脂肪的潜在作用。本文以蜂蜡作为油凝胶剂提高油相结构稳定性,可得然胶和其他多糖或者蛋白质复合物作为水相稳定剂,构建具有双相稳定性的低脂乳液体系,对不同乳液的结构和特性进行表征,探究乳液体系中多糖与蛋白质之间的相互作用机制,为后续食品加工利用提供理论依据。本文主要研究结果如下: (1)通过向外油相添加蜂蜡和向内水相添加可得然胶,构建了一种具有双相稳定性和良好涂抹性的油包水(W/O)乳液体系。采用激光共聚焦显微镜、流变仪和液滴形状分析仪等对乳液进行表征,研究油凝胶剂蜂蜡的浓度和内相体积分数对乳液特性的影响。结果表明,表面活性剂可以聚集在油水界面上稳定乳液体系。乳液还具有优异的冻融稳定性,所有乳液具有良好的弹性行为。当蜂蜡浓度达到3%时,乳液表现出均匀的分布、小的液滴尺寸和较好的冻融稳定性。油含量为30%的乳液被成功制备,并且乳液仍具有小液滴尺寸和高稳定性。当内部水相被可得然胶与普鲁兰多糖或者β-环糊精共同稳定时,乳液具有均匀的液滴分布。 (2)以可得然胶和大豆分离蛋白(SPI)稳定乳液的外部水相,蜂蜡稳定内部油相,制备基于油凝胶的水包油(O/W)乳液体系。研究了可得然胶与SPI之间的相互作用,以及内相体积分数和复合物对乳液体系的微观结构、粒径分布、电位大小以及流变性能的影响。结果表明,可得然胶和SPI的相互作用可以改善外相的结构。极性氨基酸在可得然胶和SPI相互作用中起重要作用。在较大SPI浓度和内相体积分数的条件下,乳液的粒径逐渐减小,体系的稳定性增强。然而,含油量大于20%时液滴出现轻微的聚集。所有乳液都表现出高绝对Zeta-电位,由此产生的更强静电排斥抑制了液滴聚集。内相体积分数为30%的乳液表现出最高的绝对Zeta-电位,表明最大的静电斥力。 (3)乳液体系的制备采用多糖和SPI及其复合物作为水相稳定剂,多糖包括可得然胶、卡拉胶和魔芋胶(KGM),蜂蜡作为油凝胶剂。探究多糖与SPI之间的相互作用机制,及其对乳液体系的影响。结果表明,多糖与SPI之间存在氢键和静电相互作用,并且二者的比例可以根据需要被调整,用于制备不同特性的双相稳定乳液。多糖与SPI中的氨基反应,使得复合物的接触角均大于SPI的接触角。由复合物制备的乳液粒径明显小于单一组分稳定的乳液粒径,复合物作为稳定剂改善了单一组分的内部结构,使液滴分散更均匀。所有样品的Zeta-电位的绝对值均大于35 m V。SPI浓度增大时,复合物对于乳液液滴尺寸、分布和电位更有利。表明静电斥力在防止液滴聚集中起着重要作用。