单甘酯调控棉籽油硬脂结构特性及其对面团性质与饼干品质的影响机制研究

本研究针对棉籽油硬脂(COS)在烘焙应用中质地不均和固体脂肪含量(SFC)不足的难题，创新性地采用单甘酯(MG)结构化改性技术，系统探究了不同酰基链长(GML/GMB)和添加量(2%-6%)对COS-MG复合体系晶体结构、流变特性及饼干品质的影响。研究发现MG可显著提升COS的SFC值并形成致密晶体网络，其中含甘油单山嵛酸酯(GMB)的复合体系展现出更优的熔融稳定性和机械强度。该研究为开发高性能COS基起酥油提供了理论依据，对推动棉籽油高值化利用具有重要意义。

　　

在追求健康饮食的当代社会，植物油替代传统起酥油已成为烘焙行业的重要趋势。棉籽油凭借其优异的氧化稳定性和丰富的生物活性成分崭露头角，但其硬脂组分(COS)却因室温下质地不均、固体脂肪含量(SFC)偏低等缺陷难以满足烘焙需求。如何通过物理改性提升COS的功能特性，成为制约棉籽油在食品工业应用的关键技术瓶颈。

针对这一挑战，石河子大学的研究团队在《LWT》发表创新研究成果，首次系统探究了单甘酯(MG)对COS的结构调控机制及其饼干应用效果。研究选取两种不同酰基链长的食品级MG（甘油单月桂酸酯GML和甘油单山嵛酸酯GMB），通过X射线衍射(XRD)、偏光显微镜(PLM)、脉冲核磁共振(pNMR)和流变分析等技术，揭示了MG对COS晶体网络的重构规律，并创新性地建立了脂肪结构-面团特性-饼干品质的构效关系模型。

关键技术方法
研究通过熔融共混法制备COS-MG复合体系(2%-6%)，采用XRD分析晶体多晶型，PLM观察微观形貌，pNMR测定SFC温度曲线，流变仪测试储能模量(G')和损耗模量(G'')等流变参数。饼干制备采用标准工艺，通过激光共聚焦显微镜(CLSM)分析面团中脂肪/蛋白分布，低场核磁(LF-NMR)检测水分迁移，扫描电镜(SEM)表征饼干孔隙结构，质构仪测定硬度等品质指标。

3.1 COS-MG复合体系特性
3.1.1 晶体多晶型
XRD显示GML促使COS形成β型晶体，而GMB诱导产生亚α晶型。随着MG含量增加，特征衍射峰强度增强，表明MG主导了复合体系的结晶行为。

3.1.2 微观形貌
PLM观测发现原始COS呈现松散球晶聚集态，添加MG后转变为细小颗粒状晶体。GMB组晶体分布更均匀，在相同添加量下形成比GML更致密的网络结构。

3.1.3 SFC特性
温度依赖性分析显示MG显著提升COS的SFC，且在25-80°C区间GMB组的SFC保持率更高。GMB6在80°C仍保留12.5%固体脂肪，远优于GML6的3.8%。

3.1.4 流变性能
频率扫描证实所有复合体系呈现固体特性(G'>G'')，GMB组的G'值比GML组高1.5-2倍。温度扫描揭示GMB组熔融温度达75°C，显著高于GML组(50°C)，表明长链MG赋予更佳热稳定性。

3.2 面团特性
CLSM显示MG添加使脂肪晶体分布更均匀，有效抑制面筋网络形成。LF-NMR发现GMB组水分迁移受限，面团密度测试表明GMB6(1.20 g/cm³)比COS(1.32 g/cm³)具有更佳充气性，这归因于亚α晶体的界面稳定作用。

3.3 饼干品质
GMB6饼干表现出与商业起酥油(ST)相当的色泽(ΔE=0.89)和延展比(4.90)，但硬度(22.94 N)显著低于ST(28.04 N)。SEM显示GMB组形成均匀多孔结构，孔径达150-200μm，优于GML组的80-120μm。

研究结论与意义
该研究首次阐明MG酰基链长通过调控COS晶体多晶型影响其功能特性：短链GML促进β晶型形成，而长链GMB诱导亚α晶型，后者能构建更稳定的三维网络。当GMB添加量达6%时，复合体系在SFC(20°C时26.8%)、熔融温度(75°C)和G'(20°C时1.2×10⁵ Pa)等关键指标上媲美商业起酥油，且所制饼干具有更优的酥脆性。这一发现不仅为棉籽油高值化利用提供了新技术路径，也为设计植物基专用起酥油建立了理论框架。未来研究可进一步探索复合体系的长期储存稳定性及人体消化特性，推动其产业化应用。