《Foods》:Development and Characterization of Litchi Seed Polyphenol-Loaded Camellia Oil Oleogels Based on Citrus Pectin–Lecithin Emulsion Templates
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传统塑性脂肪富含饱和脂肪酸和反式脂肪酸,可导致慢性疾病。相比之下,山茶油和荔枝籽多酚(LSP)是珍贵的天然功能性成分。本研究旨在以柑橘果胶(CP)为凝胶形成组分、卵磷脂为构建乳液模板的乳化剂、荔枝籽多酚作为辅助凝胶增强及抗氧化组分,构建稳定的山茶油油凝胶(ol
传统塑性脂肪富含饱和脂肪酸和反式脂肪酸,可导致慢性疾病。相比之下,山茶油和荔枝籽多酚(LSP)是珍贵的天然功能性成分。本研究旨在以柑橘果胶(CP)为凝胶形成组分、卵磷脂为构建乳液模板的乳化剂、荔枝籽多酚作为辅助凝胶增强及抗氧化组分,构建稳定的山茶油油凝胶(oleogels)。油凝胶通过乳液模板法结合冷冻干燥与剪切成型制备。研究了油水比和果胶浓度对微观结构、质构、流变学、持油性和热稳定性的影响,并通过DPPH自由基清除活性、酸价(AV)和过氧化值(POV)评价抗氧化活性。在油水比5:5和4.0%果胶条件下获得最佳乳液,其W/O液滴均匀,尺寸为3.90 ± 0.24 μm。含3.0%果胶的油凝胶表现出最佳综合性能,呈现致密网络、良好的热稳定性和优异的持油能力,DPPH清除率达83.07 ± 0.06%。傅里叶变换红外光谱(FTIR)表明,油凝胶网络主要通过非共价相互作用稳定,未形成新的化学键。所制备的油凝胶具有稳定的理化性质、增强的DPPH自由基清除活性和氧化稳定性,在功能性食品和局部递送系统中显示出巨大潜力。
一、研究背景与意义
传统塑性脂肪富含饱和脂肪酸和反式脂肪酸,显著增加心血管疾病与肥胖等代谢综合征的患病风险。世界卫生组织(WHO)数据显示,2022年全球超25亿成人超重,其中逾8.9亿人肥胖,心血管疾病仍是全球首要死因,凸显了开发更健康脂质食品体系的紧迫性。油凝胶(oleogels)通过三维网络将液态植物油截留为类固体结构,是传统塑性脂肪的理想替代品。山茶油被誉为"东方橄榄油",富含油酸且具有抗炎特性,中国年产量超100万吨,但其液态特性限制了其在需要结构完整性的食品配方中的应用。荔枝籽作为常见农业副产物,所含荔枝籽多酚(LSP)具有显著抗氧化活性但环境稳定性差。已有研究虽涉及蛋白或多糖基油凝胶及抗氧化强化油凝胶,但基于柑橘果胶(CP)-卵磷脂乳液模板负载LSP的山茶油油凝胶尚未被系统研究。据此,研究人员提出假设:CP-卵磷脂乳液模板可构建结构稳定的山茶油油凝胶,同时提升LSP的稳定性。该论文发表于《Foods》。
二、主要技术方法
研究人员采用乳液模板法:将卵磷脂溶于山茶油并与CP预分散作为油相,LSP溶液为水相,经高剪切乳化后冷冻干燥获得干凝胶模板,再经机械剪切重组为均匀三维网络。利用滤纸润湿-氯化钴染色法鉴定乳液类型(O/W或W/O);采用光学/荧光显微镜及激光衍射粒度分析仪表征乳液微观结构与液滴尺寸;通过共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)和冷冻扫描电子显微镜(Cryo-SEM)观察干燥模板与油凝胶网络;傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析分子间相互作用;质构仪(TPA)测定质构特性;旋转流变仪评价线性黏弹区(LVR)、频率响应、剪切变稀、触变恢复及温度稳定性;以DPPH自由基清除率、酸价(AV)和过氧化值(POV)评估抗氧化活性与氧化稳定性。
三、主要研究结果
3.1 乳液特性表征:油水比5:5和6:4时乳液均匀、光滑、呈乳白色,无相分离;CP浓度≥3.0%时乳液外观均一无气泡。乳液类型鉴定表明,油水比1:9~4:6为水包油(O/W)型,5:5~9:1完全转变为油包水(W/O)型,发生相转变。
3.2 乳液微观结构与液滴尺寸:光学及荧光显微镜显示,低CP浓度(1.0%)下液滴多分散、聚集明显;CP升至3.0%~4.0%后液滴均匀致密。激光粒度分析表明,CP浓度从1.0%增至4.0%时,体积加权平均直径d(4,3)从8.36 ± 0.59 μm显著降至3.90 ± 0.24 μm,归因于高浓度CP与卵磷脂在界面协同形成致密复合界面层,增强空间位阻。
3.3 油凝胶微观结构与分子间相互作用:CLSM显示CP浓度升高使油滴尺寸细化且分布均匀。Cryo-SEM显示2.0%~3.0% CP形成致密均匀网络;4.0% CP出现粗颗粒聚集体,可能源于果胶链过度缠结。FTIR显示CP和油凝胶在3200~3500 cm
?1存在宽峰,表明氢键是三维网络构建的核心驱动力;未出现新化学键特征峰,证实网络主要由氢键、疏水相互作用和空间位阻等非共价相互作用稳定。
3.4 质构与油损失:TPA显示CP浓度从1.0%升至4.0%,干燥模板硬度从0.22 ± 0.04 N增至1.48 ± 0.17 N,弹性呈阶段性饱和。离心油损失(OL)随CP浓度升高从约60%显著降至约12%。4.0% CP组在90°C热处理后OL仍维持约12%,表现出优异热稳定性,归因于高浓度CP形成的致密物理屏障和毛细管截留效应。
3.5 流变学特性:应变扫描显示4% CP组的储存模量(G′)比1%组高约100倍;频率扫描中所有样品G′始终大于损耗模量(G″),呈典型类固体凝胶行为;稳态剪切呈明显剪切变稀特性;三步剪切测试显示样品具优异触变恢复能力,高浓度组初始黏度和恢复平台值更高;5~80°C温度扫描中模量保持稳定,无溶胶-凝胶转变,证实网络具有热稳健性。
3.6 品质参数与氧化稳定性:油凝胶DPPH清除率(83.07 ± 0.06%)显著高于纯山茶油(73.89 ± 0.04%);POV(0.92 ± 0.01 mmol/kg)显著低于纯油(1.27 ± 0.01 mmol/kg),且远低于国标限值,表明LSP负载增强了抗氧化能力。油凝胶AV(1.85 ± 0.03 mg KOH/g)高于纯油(0.13 ± 0.01 mg KOH/g),归因于多酚酚羟基/羧基产生的"可滴定酸度"干扰,而非脂质水解。
四、讨论与结论
讨论指出,CP浓度是调控乳液稳定性和油凝胶结构性质的关键因素:4.0% CP有利于形成小液滴、均匀分布的乳液前体,但3.0% CP油凝胶综合性能最佳,表明适当CP浓度可在乳液稳定性、网络均匀性和持油性之间取得平衡。氧化稳定性来源于LSP的化学抗氧化作用与CP-卵磷脂凝胶网络物理屏障的协同效应。研究局限性包括未评估真实食品体系中的性能、长期储存稳定性及消化行为,分子间相互作用仍需先进分析技术进一步验证。结论:本研究成功利用CP-卵