西南大学覃小丽副教授在提升牛油／大豆油的双凝胶理化性质方面取得进展

　　近日，川渝共建特色食品重庆市重点实验室成员、西南大学覃小丽副教授在食品领域国际知名期刊《Food Chemistry》在线发表了题为“Improved physicochemical properties of bigels produced with ethyl cellulose-based oleogel and moderately deacetylated konjac glucomannan hydrogel”的研究论文，西南大学2022级硕士研究生薛怡为第一作者，钟金锋副教授、刘雄教授和重庆牧哥食品有限公司的向导参与了本研究工作。该研究得到了重庆市技术创新与应用发展专项重点项目（CSTB2023TIAD-KPX0027）和重庆市自然科学基金（CSTB2024NSCQ-MSX1202）的资助。

　　研究背景

　　双凝胶是由油凝胶和水凝胶结合而成的半固体材料，根据其结构类型可分为水凝胶包油凝胶、油凝胶包水凝胶和双连续型双凝胶。双凝胶因脂肪含量低（通常<80%）和机械稳定性强可作为固体脂肪替代品和生物活性化合物的载体，广泛应用于食品、医药和化妆品领域。此外，双凝胶的性质受油凝胶和水凝胶的组成等多种因素的影响。与其他聚合物凝胶剂相比，乙基纤维素（EC）具有直接溶解在油中，并形成三维网络结构捕获油分子的优点。大豆油因其价格低廉、来源广泛，是最常用的植物油之一。然而，大豆油/EC油凝胶在硬度和口感方面不能提供与固体脂肪相似的理想特性。牛油具有良好的热稳定性、可塑性和独特的风味，因此，将牛油与大豆油混合作为连续油相，EC为凝胶剂制备的油凝胶有望表现出良好稳定性和可塑性。魔芋葡甘聚糖（KGM）作为一种天然高分子聚合物，是一种良好的水凝胶剂，具有可生物降解、无毒等优点。同时，KGM具有良好的吸水性、膨胀性、凝胶性和高粘度特性，已被证明可以提高人体饱腹感，降低胆固醇和血糖含量。乙酰基是维持KGM分子螺旋结构的重要基团，而乙酰基的存在不利于KGM形成稳定的热不可逆水凝胶。因此推测脱乙酰KGM有望提高脱乙酰KGM水凝胶与牛油混合大豆油油凝胶制备的双凝胶的强度。

　　研究内容和主要结果

　　1、研究内容

　　本研究旨在通过实验和计算结合的方法研究KGM及其脱乙酰衍生物作为水凝胶剂对油凝胶包水凝胶型双凝胶的物理化学性质的影响。

　　2、主要结果

　　（1）当KGM的脱乙酰度由0增加至42.86%时，双凝胶的油结合能力和硬度均显著增加（图1），低频率下双凝胶的tan δ降低（图2），说明双凝胶形成了更强的结构。

　　（2）当KGM的脱乙酰度由42.86%增加至69.85%时，双凝胶的油结合能力无明显差异，但其硬度显著降低（图1）。

　　（3）FTIR分析表明双凝胶组分之间形成的氢键相互作用较弱（图3）。分子动力学模拟显示，与KGM相比，大豆油、牛油/EC/脱乙酰KGM体系具有较强的结合能和静电相互作用（图4）。

　　创新点

　　1、通过调节KGM的脱乙酰程度改善了双凝胶的理化性质。

　　2、通过分子动力学模拟研究在分子水平上阐明了大豆油、牛油/EC/脱乙酰KGM体系的相互作用，为双凝胶的稳定性提供了理论支持。

　　结论

　　1、与添加低和高度脱乙酰KGM的双凝胶相比，添加中度脱乙酰KGM的双凝胶具有较好的流变性能和更高的硬度，可通过调节KGM的脱乙酰程度调控双凝胶的物理性质。

　　2、FTIR光谱和分子动力学模拟显示，与添加KGM相比，大豆油、牛油/EC/脱乙酰KGM体系的静电相互作用显著增强。