利用产油酵母Metschnikowia pulcherrima单细胞油脂制备油凝胶作为潜在脂肪替代品的研究

为解决传统脂肪可持续性及健康隐患问题，研究人员以产油酵母Metschnikowia pulcherrima单细胞油脂（SCOs）为基质，通过蜡质（candelilla wax、rice bran wax）和乙基纤维素（ethyl cellulose）凝胶化制备新型油凝胶（oleogels）。结果表明，candelilla wax基油凝胶具有最优的油结合能力（OBC>99%）和热稳定性，为食品工业提供了兼具营养与环保特性的脂肪替代方案。

　　

随着全球对可持续健康食品需求的激增，传统油脂生产面临的生态破坏（如棕榈油导致的森林砍伐）和健康风险（氢化工艺产生的反式脂肪酸）成为亟待解决的难题。微生物单细胞油脂（Single Cell Oils, SCOs）因其低碳足迹和高营养价值崭露头角，但液态特性限制了其在固态食品中的应用。如何通过物理改性实现液态油脂结构化，成为食品科学领域的关键挑战。

英国巴斯大学Christopher J. Chuck团队在《Food Hydrocolloids》发表研究，首次以高产油酵母Metschnikowia pulcherrima的SCOs为原料，系统评估了三种凝胶剂（candelilla wax、rice bran wax和ethyl cellulose）制备油凝胶的性能。研究通过发酵工程获得含64.3%油酸的单细胞油脂，结合差示扫描量热法（DSC）、偏振光显微镜（PLM）和流变学分析等技术，揭示了不同凝胶体系的构效关系。

酵母油脂组成

GC-MS分析显示，M. pulcherrima油脂富含单不饱和脂肪酸（MUFA，64.3%油酸），饱和脂肪酸（SFA）仅占23.1%，其甘油三酯（TAG）结构特性为后续凝胶化提供了理想基质。

油结合能力（OBC）

candelilla wax在2%浓度下即实现>99% OBC，归因于其形成的均匀球状晶体网络；而rice bran wax需5%浓度才能达到相近效果，其针状晶体结构导致油滞留效率较低。Ethyl cellulose在酵母油中表现优异（5%浓度OBC≈100%），但在菜籽油中效果较差，表明油脂饱和度显著影响聚合物凝胶性能。

微观结构

PLM显示candelilla wax形成致密球状晶体，rice bran wax产生树枝状大晶体，而ethyl cellulose仅呈现双折射亮点，印证了三种凝胶剂的不同作用机制：蜡质依赖结晶行为，而聚合物通过氢键交联形成网络。

热力学特性

DSC测定发现rice bran wax基凝胶熔点最高（63°C），candelilla wax呈现多峰熔融曲线（36-40°C），ethyl cellulose则因非晶态结构未显示明显熔融峰。这种差异为不同食品加工温度下的应用选择提供了依据。

流变学行为

振幅扫描表明candelilla wax凝胶储能模量（G′）最高，5%浓度下达359.4 Pa，而ethyl cellulose凝胶仅在≥5%浓度时呈现固态特性（G′>G′′），与微观结构观察结果高度一致。

该研究开创性地证明了微生物SCOs经物理凝胶化可替代传统固体脂肪，其中candelilla wax基配方综合性能最优。这一成果不仅为食品工业提供了低饱和脂肪、零反式脂肪酸的可持续解决方案，更拓展了微生物油脂的高值化应用路径。研究揭示的油脂-凝胶剂构效关系，为定制化功能脂肪设计奠定了理论基础。