不同分子量乙基纤维素构建橄榄油凝胶：浓度、粘度和混合比例对凝胶特性及氧化稳定性的影响机制

本研究针对食品工业中饱和脂肪酸替代需求，通过调控乙基纤维素(EC)的粘度(22/46/100 mPa·s)和浓度(8-15% w/w)，系统探究其对橄榄油凝胶(OBC、质地、流变性和氧化稳定性)的影响。创新性地采用EC混合物(22+100 mPa·s)策略，发现混合凝胶可达到单一46 mPa·s EC的机械性能，同时降低37%成本，为功能性脂肪开发提供新思路。

　　

橄榄油因其优异的营养特性和氧化稳定性，被视为健康油脂的代表。然而在食品工业中，许多加工食品需要固态脂肪来提供特定的质构特性，传统上这依赖于富含饱和脂肪酸(SFA)和反式脂肪酸(TFA)的氢化油脂。世界卫生组织(WHO)已明确将SFA和TFA摄入与心血管疾病、2型糖尿病等慢性病关联，促使美国FDA等机构出台禁令。如何开发兼具健康属性和理想质构的脂肪替代品，成为食品科学领域的重大挑战。

乙基纤维素(EC)作为一种食品级聚合物胶凝剂，能通过直接加热溶解于油脂形成热可逆凝胶，是目前研究最深入的油凝胶体系之一。现有研究表明，EC的分子量(反映为粘度差异)和浓度是调控凝胶性能的关键因素，但关于不同粘度EC混合使用的效果、以及高温加工对橄榄油氧化的影响仍缺乏系统研究。更值得注意的是，商业EC产品中，中等粘度(46 mPa·s)型号价格最高，开发低成本混合方案具有显著经济价值。

针对这些科学问题，来自中国的研究团队在《Future Foods》发表最新成果，通过设计单粘度(22/46/100 mPa·s)和多比例混合(25:75/50:50/75:25)EC凝胶体系，首次全面解析了浓度-粘度-混合比例的协同作用机制。研究采用色度分析、油结合能力(OBC)测定、流变学测试、质构分析和氧化指标检测等方法，揭示了EC分子特性与凝胶功能的关系。

材料与方法
研究选用三种粘度EC(22/46/100 mPa·s)和精炼橄榄油，采用直接热熔法(180°C,1h)制备凝胶。单粘度组设4个浓度梯度(8/10/12/15% w/w)，混合组固定总EC含量10%，按对数混合规则设计22与100 mPa·s的三种配比。通过离心法测OBC，流变仪分析储能模量(G')和损耗模量(G'')，质构仪测定硬度/弹性/内聚性/粘附性，并检测过氧化值(PV)、共轭二烯(CD)和p-茴香胺值(AV)评估氧化程度。

3.1 颜色与油结合能力
研究发现EC浓度增加使22和100 mPa·s凝胶颜色变深，但46 mPa·s体系呈现相反趋势。所有凝胶的OBC随EC浓度显著提升(8%→15%时增加25%)，但粘度影响不显著。特别值得注意的是，15% EC凝胶的OBC可达99.8%，证实高浓度EC能形成更致密的三维网络。混合实验显示，50:50配比(T组)的OBC与单一46 mPa·s凝胶无差异，证明混合策略的可行性。

3.2 流变学特性
所有凝胶均表现典型固体行为(G'>G'')，阻尼因子(tan δ)维持在0.11-0.27范围。G'与EC浓度呈强正相关(r=0.93)，15% EC凝胶的G'最高(481.1 kPa)。反常的是，100 mPa·s EC凝胶在低浓度(8-10%)时G'反而低于低粘度EC，作者归因于高分子量EC的溶解限制。混合体系中，T组G'(79.2 kPa)显著高于A组(36.4 kPa)，说明高粘度EC比例增加能增强弹性。

3.3 质构特性
硬度呈现浓度依赖性(r=0.935)，但100 mPa·s EC凝胶在12-15%浓度时硬度反降34%，挑战了"高分子量必然增加硬度"的传统认知。混合凝胶中，T组硬度比单一46 mPa·s凝胶提高123%，且保持相似的内聚性(0.43-0.45)，证明通过优化配比可实现性能调控。

3.4 氧化稳定性
高浓度(15%)EC凝胶的PV和AV分别降低97%和83%，表明EC网络能有效阻隔氧气扩散。混合实验发现，含75% 100 mPa·s EC的B组AV最低(10.1)，证实高粘度EC的抗氧化优势。经济分析显示，采用T组配比可比单一46 mPa·s EC降低成本36.4%，具有显著工业价值。

结论与展望
该研究首次系统阐明EC粘度-浓度-混合比例的协同作用规律：1) 浓度是决定凝胶性能的主效因素，通过增加交联点提升网络强度；2) 高粘度EC虽可能因溶解性限制机械性能，但在抗氧化方面表现突出；3) 22与100 mPa·s EC以50:50混合可复现46 mPa·s凝胶特性，实现"性能等效-成本优化"双目标。这些发现为食品工业开发定制化脂肪替代品提供了理论依据和实践方案，特别是针对需要兼顾质构要求和氧化稳定性的高端食品应用。未来研究可拓展至其他油脂体系，并探索EC与其他胶凝剂的复配效应。