《Sustainable Food Technology》：Development of a bigel system from sustainable Pangasius fish oil as a functional structured-lipid matrix and iron carrier in a reduced-fat seaweed condimentOpen Access
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蛋黄酱是一种高脂乳液型调味品。目前在调味品产品中加入脂肪替代物和营养递送系统的应用仍十分有限。双凝胶（bigels, BGs）整合了水凝胶和油凝胶网络，提供了一种多功能的结构化脂质基质。本研究比较评估了不同水凝胶与油凝胶比例（0:100、30:70、50:50
蛋黄酱是一种高脂乳液型调味品。目前在调味品产品中加入脂肪替代物和营养递送系统的应用仍十分有限。双凝胶（bigels, BGs）整合了水凝胶和油凝胶网络，提供了一种多功能的结构化脂质基质。本研究比较评估了不同水凝胶与油凝胶比例（0:100、30:70、50:50、70:30和100:0）在基于鲶鱼（Pangasius hypophthalmus）鱼油的双凝胶体系中的表现，并评价了其作为结构化脂肪模拟物和铁载体在减脂海藻调味品中的应用潜力。所有配方均表现出超过98%的持油能力（oil-binding capacity）。傅里叶变换红外光谱（FTIR）、差示扫描量热法（DSC）、流变学分析和共聚焦激光扫描显微镜（confocal laser scanning microscopy, CLSM）证实了整合的水凝胶-油凝胶网络的形成。体外胃肠消化实验显示铁释放受到控制，动力学拟合表明符合Korsmeyer–Peppas模型，即扩散与基质松弛协同机制。在所有测试配方中，BG-50:50因其均匀的微观结构、高持油能力、均衡的流变特性和可控的铁释放性能被确定为最优配方。将BG-50:50应用于海藻减脂蛋黄酱（seaweed reduced-fat mayonnaise, SRFM）后，其感官接受度维持在“喜欢”至“非常喜欢”范围内，且在视觉外观、均一性、质地和涂抹性与全脂海藻蛋黄酱（seaweed full-fat mayonnaise, SFFM）相当。值得注意的是，SRFM表现出较低的感知哈败味，表明结构化脂质基质可能对氧化相关的感官劣变具有潜在保护作用。基于体外脂解分析，双凝胶基质使可消化脂质组分及相关代谢能量降低了高达28.27%。此外，研究结果凸显了基于鲶鱼油的双凝胶作为多功能部分脂肪替代物和营养递送系统，在开发更健康的减脂调味品方面的潜力。
一、研究背景与科学问题
全球食品体系正面临日益严格的监管压力，主要源于高脂消费引发的健康担忧，尤其是肥胖、心血管疾病和2型糖尿病等。在此背景下，食品行业和学术界加大了对低脂产品研发的力度。蛋黄酱作为一种典型的高脂乳液调味品，传统配方含油量约70%-80%，其高脂肪和高胆固醇含量引发了显著的健康顾虑。尽管已有研究尝试向蛋黄酱中添加海藻衍生物进行改良，但由于常规配方中油相占比过高，这些措施并未实质性降低脂肪含量。因此，亟需探索能够模拟传统脂肪理化特性的功能油脂策略。油凝胶技术虽能将液态油结构化，但基于鲶鱼腹油的直接凝胶化方法因需高温处理而易导致油脂氧化降解。双凝胶（bigels）作为一种间接凝胶化途径，可通过机械混合油凝胶与水凝胶相形成半固体材料，同时递送亲水和亲脂活性物质，展现出独特的优势。然而，目前尚无研究报道双凝胶在水凝胶与油凝胶相比优化方面同时作为铁载体和脂肪替代物在减脂蛋黄酱中的双重功能角色。为此，研究人员开展本研究，旨在系统评估不同水凝胶与油凝胶比例对双凝胶理化性质的影响，筛选最优配方，并将其作为铁载体和结构化脂肪模拟物应用于减脂海藻调味品中。
二、研究方法概述
研究人员从鲶鱼（Pangasius hypophthalmus）加工副产物的腹部组织中提取鱼油，经纯化后用于制备油凝胶相，以单硬脂酸甘油酯（glyceryl monostearate, GMS）为油凝胶剂；水凝胶相由明胶、乳清蛋白浓缩物（whey protein concentrate, WPC）和κ-卡拉胶复配而成，并在其中加入富马酸亚铁作为铁源。随后以不同体积比（0:100、30:70、50:50、70:30、100:0）混合两相制得双凝胶体系。研究采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、差示扫描量热法（DSC）、流变学分析、共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）等技术表征双凝胶结构；通过体外模拟胃肠消化实验测定铁释放曲线并利用多种动力学模型拟合释放机制。最终将优选配方（BG-50:50）应用于海藻减脂蛋黄酱（SRFM），并与全脂海藻蛋黄酱（SFFM）进行颜色、流变性、感官评价、近似成分分析、体外脂解及总能量对比。
三、研究结果
3.1 鱼油特性
粗油得率为20%。所提鱼油各项氧化指标（游离脂肪酸0.04%、酸价0.08 mg KOH/g、过氧化值1.13 meq/kg、茴香胺值2.08、总氧化值4.34）均低于国际鱼油标准（IFOS）上限，未检出重金属。脂肪酸谱以饱和脂肪酸（SFAs）为主（34.39%），棕榈酸占24.29%；单不饱和脂肪酸（MUFAs）占26.47%，以油酸为主（25.02%）；多不饱和脂肪酸（PUFAs）占12.56%，以亚油酸为主（10.28%）。低PUFA含量赋予该鱼油清新气味和较好的氧化稳定性。
3.2 双凝胶表征
3.2.1 宏观形态与颜色
BG-0:100和BG-30:70呈现非均质结构，表明油凝胶相主导且与水凝胶网络交互不佳；BG-50:50质地均匀、光滑稳定，表明亲水与亲脂相形成了平衡的三维网络；BG-70:30和BG-100:0则更致密紧实，反映水凝胶相主导。倒置试管实验证实所有样品均能保持形状而不流动。随油凝胶比例下降，亮度（L）和黄度（b）降低，红度（a*）升高。
3.2.2 持油能力
三种混合双凝胶（BG-30:70、BG-50:50、BG-70:30）的持油能力均超过99%，彼此无显著差异，表明凝胶网络具备足够强度以锁住油脂。
3.2.3 FTIR分析
所有样品在3000-3700 cm-1处出现宽吸收峰（羟基伸缩振动），2900、2800和1460 cm-1处为脂肪烃C-H伸缩振动峰，1740 cm-1处为酯羰基（C=O）和烯烃（C=C）伸缩振动峰，1000-1200 cm-1为C-O、C-O-H和C-O-C伸缩振动峰。油相比例增加显著增强了上述特征峰的信号强度，而3100-3700 cm-1的宽峰则关联于水凝胶与油凝胶间的氢键网络。
3.2.4 流变学分析
所有配方中储能模量（G'）均大于损耗模量（G"），表明双凝胶表现为黏弹性类固体材料，弹性行为占主导。G'和G"均随油凝胶比例增加而增大，证实油凝胶浓度是决定双凝胶物理性质的关键因素。
3.2.5 DSC分析
结晶温度随油凝胶比例变化：BG-0:100约为18°C，其余配方约为-2.6至-4.0°C。第二结晶点出现在BG-0:100（41.4°C）、BG-30:70（96.1°C）、BG-50:50（118.8°C）和BG-70:30（106.9°C），代表单甘酯链的结晶及亚α结构的形成。BG-50:50呈现出类似黄油的质地特性，硬度适中，室温下结构稳定。
3.2.6 CLSM成像
BG-0:100显示均一的脂相分布；BG-30:70形成大小不均的大脂滴；BG-50:50脂滴分布更加均匀，形成双连续结构；BG-70:30脂滴数量减少、尺寸变小，分散于连续的水凝胶基质中；BG-100:0无荧光信号。
3.2.7 体外铁释放
在模拟胃肠条件下，8小时累积铁释放率分别为：BG-30:70约63.63%、BG-50:50约65.74%、BG-70:30约67.60%、BG-100:0约70.02%，对照（游离铁分散液）高达86.05%，而BG-0:100无铁释放。油凝胶比例越高，铁释放越少，归因于GMS形成的致密晶体网络阻碍消化液渗透。动力学拟合表明Korsmeyer–Peppas模型最适合描述铁释放行为（R2 = 0.9941-0.9988），释放指数（n = 1.6850-1.8445）均大于0.89，属于Super Case-II转运机制，表明释放受基质松弛和结构变化主导，而非单纯浓度梯度扩散。
四、海藻蛋黄酱产品的表征与应用
4.1 宏观形态与颜色
SFFM呈较深的绿色和光泽表面，SRFM呈较柔和的绿色且质地均一。两者均能形成稳定的半固态结构，SRFM的涂抹线条略软但仍均匀。
4.2 感官评价
SRFM在视觉外观、均一性、质地和涂抹性方面与SFFM相当，感官接受度评分处于“喜欢”至“非常喜欢”范围（≥7分）。SRFM的感知哈败味评分较低，表明结构化脂质基质可能对氧化相关感官劣变具有保护作用。
4.3 流变学分析
两种蛋黄酱样品的流变学参数通过应变扫描进行了对比评估。
4.4 近似成分与能量分析
基于体外脂解分析，双凝胶基质使可消化脂质组分及相关代谢能量降低了高达28.27%。
五、总结与结论
本研究成功开发了基于鲶鱼（Pangasius hypophthalmus）鱼油的双凝胶体系，并通过系统比较不同水凝胶与油凝胶比例，确定了BG-50:50为最优配方。该配方兼具均匀的微观结构、超过99%的高持油能力、均衡的流变特性以及可控的铁释放性能（遵循Korsmeyer–Peppas模型的Super Case-II转运机制）。将其作为结构化脂肪模拟物和铁载体应用于海藻减脂蛋黄酱（SRFM）后，SRFM在感官接受度上与全脂海藻蛋黄酱（SFFM）相当，且表现出较低的感知哈败味，暗示结构化脂质基质对氧化劣变的保护作用。更重要的是，双凝胶基质使可消化脂质分数及相关代谢能量降低了28.27%。本研究不仅推动了循环经济原则在水产加工副产物高值化利用中的应用，还契合联合国可持续发展目标（SDG）12（负责任的消费和生产）和SDG 3（良好健康与福祉），为开发更健康、可持续的低脂调味品提供了创新解决方案。
