油脂凝膠在食品中的應(yīng)用研究進(jìn)展

屈巖峰，李星，魯梓浡，呂浪浪，趙晟鋅

1. 哈爾濱學(xué)院（哈爾濱 150086）；2. 黑龍江東方學(xué)院食品與環(huán)境工程學(xué)部（哈爾濱 150066）；3. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院（哈爾濱 150006）

近年來(lái)，大眾對(duì)于食品的安全性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的追求逐步提高。脂類(lèi)是人們?nèi)粘Ｉ钏仨毜臓I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之一，其中固體脂肪能夠增加食品的色澤、風(fēng)味，并具有較好的可塑性，所以被廣泛使用。而目前大部分固態(tài)脂肪都是由植物油加氫催化而成，氫化得不徹底就會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害的反式脂肪酸（TFAs），過(guò)多的攝入TFAs會(huì)增加人體患心腦血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也有引起肥胖、癌癥以及糖尿病等慢性病的風(fēng)險(xiǎn)，并且還會(huì)干擾胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育[1-2]。

因此，近年來(lái)消費(fèi)者對(duì)減少食物中的TFAs有著迫切的需求，油脂凝膠應(yīng)運(yùn)而生，油脂凝膠是在液態(tài)植物油中添加凝膠劑所形成的一類(lèi)固態(tài)脂肪，這種凝膠含微量或不含有TFAs，可用來(lái)替代傳統(tǒng)的固體脂肪添加到食品中，由于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，提高了人們對(duì)油脂凝膠的研究熱情[3]。油脂凝膠是一種有機(jī)凝膠，可定義為低濃度（＜10%）的固體脂質(zhì)物質(zhì)，是一個(gè)熱可逆的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包圍液態(tài)油脂的一個(gè)體系[4]。其可用于替代人造奶油添加到食物中，用以降低其中的TFAs含量，從而降低人們患相關(guān)疾病的風(fēng)險(xiǎn)。

油脂凝膠是將凝膠劑加入到液態(tài)油脂中從而形成的具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的脂質(zhì)固形物，這種凝膠含有極少或不含有TFAs、根據(jù)凝膠劑的不同，其可分為低分子有機(jī)凝膠、聚合物凝膠和無(wú)機(jī)化合物凝膠。鑒于油脂凝膠的特殊結(jié)構(gòu)及特性，其既具有固體脂肪的可塑性等特點(diǎn)，又不含有TFAs，所以可用于替代傳統(tǒng)固體脂肪在食品中進(jìn)行應(yīng)用。通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外相關(guān)報(bào)道，對(duì)油脂凝膠在不同食品中的應(yīng)用研究進(jìn)行闡述。

1 油脂凝膠概述

1.1 油脂凝膠中的凝膠劑

凝膠劑是指藥物與能形成凝膠的輔料制成溶液、混懸、乳狀液型的稠厚液體或半固體制劑，這類(lèi)物質(zhì)是合成油脂凝膠的主要添加物，并可被廣泛應(yīng)用于食品和藥品中。凝膠劑的種類(lèi)繁多，根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量大小，分為高分子凝膠劑和小分子凝膠劑；其中只有乙基纖維素（EC）可以用來(lái)合成聚合物油脂凝膠，Laredo等[5]發(fā)現(xiàn)EC可用于油脂凝膠化，并且可以使凝膠具有長(zhǎng)時(shí)間的物理穩(wěn)定性；而脂肪酸類(lèi)、脂肪醇類(lèi)、蟲(chóng)膠（多羥基直鏈醇和脂）、蠟、蠟酯、甘油酰一脂肪酸酯（MAG）等凝膠劑，甘油酰二脂肪酸酰酯（DAG）、失水山梨醇、植物甾醇、谷甾醇/谷維素（Sit/Ory）、卵磷脂/山梨醇單硬脂酸酯（SMS/Lec）、卵磷脂/山梨醇三硬脂酸酯（STS/Lec）等凝膠劑，則可以用來(lái)形成超分子油脂凝膠[6-7]。

1.2 油脂凝膠的分類(lèi)及研究進(jìn)展

油脂凝膠是以液態(tài)植物油為原料，添加凝膠劑后形成的一類(lèi)固態(tài)的具有可塑性的可添加到食品中的一種脂類(lèi)混合物。大多數(shù)凝膠都是通過(guò)機(jī)械纏繞形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，那么根據(jù)凝膠劑的分子結(jié)構(gòu)不同，油脂凝膠可分五類(lèi)[8]：第一類(lèi)是油脂和結(jié)晶顆粒與油脂形成的油脂凝膠，如MAG、DAG、脂肪酸類(lèi)、蠟酯/山梨醇單硬脂酸酯（Wax/SMS）、神經(jīng)酰胺、STS/Lec，可與油脂形成此類(lèi)油脂凝膠；第二類(lèi)是油脂和結(jié)晶纖維形成的油脂凝膠，如谷甾醇/谷維素混合物，可與油脂形成此類(lèi)油脂凝膠。12-羥基硬脂酸和反式蓖麻酸也可與油脂形成此類(lèi)油脂凝膠，但是此類(lèi)凝膠為不可食用性凝膠；第三類(lèi)是油脂和聚合物鏈形成的油脂凝膠，此類(lèi)凝膠包括利用共價(jià)鍵形成的化學(xué)凝膠和非共價(jià)鍵形成的物理凝膠，但是目前為止相關(guān)的研究還相對(duì)較少；第四類(lèi)是油脂和顆粒填充網(wǎng)絡(luò)形成的油脂凝膠，如花生醬中的花生油就是通過(guò)50%的固態(tài)非脂肪顆粒進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的；第五類(lèi)是油脂和液晶形成的油脂凝膠。

近年來(lái)，國(guó)外對(duì)油脂凝膠的研究越來(lái)越深入，從最初用單個(gè)凝膠因子（脂肪酸、脂肪醇、植物蠟等）直接添加到植物液態(tài)油中，在高溫下制備油脂凝膠，到發(fā)現(xiàn)混合凝膠因子（Sit/Ory、SMS/Lec、STS/Lec）在制備油脂凝膠是具有協(xié)同增效的作用，再到近期利用混合凝膠因子，再添加親水性蛋白質(zhì)以及多糖，構(gòu)建性質(zhì)更加完美的油脂凝膠。凝膠因子的種類(lèi)多、可再生，且許多是可直接用于食品中的添加劑，發(fā)展前景非常廣闊。近年來(lái)我國(guó)學(xué)者對(duì)其研究熱度也在不斷提升，其中江南大學(xué)、河南工業(yè)大學(xué)以及華南理工大學(xué)等高校科研團(tuán)隊(duì)在此領(lǐng)域均有較多研究。

2 油脂凝膠在食品中的應(yīng)用

2.1 油脂凝膠用于替代人造奶油

人造奶油是一種具有可塑性的油脂制品，是包水的乳狀液體，發(fā)明并生產(chǎn)于1869年。早期在食品中使用動(dòng)物脂肪為原料進(jìn)行生產(chǎn)，但因?yàn)榇嬖诔杀据^高、保質(zhì)期短、可塑性差等缺點(diǎn)，所以逐漸被改性的植物油脂所取代。用于生產(chǎn)人造奶油的植物油主要包括大豆油、玉米油、棕櫚油以及菜籽油等，這些植物油經(jīng)常需要與氫化油脂和棕櫚硬脂等固體油脂調(diào)配使用[9]。人造奶油具有可塑性且風(fēng)味獨(dú)特、口感細(xì)膩，加入到食品中可使食物松軟可口，因此常被應(yīng)用于一些焙烤食品和乳制品中，深受廣大消費(fèi)者的喜愛(ài)。但人造奶油中的TFAs的含量較高，所以促進(jìn)了其替代品的研發(fā)。Stortz等[10]將復(fù)合凝膠劑（2%單硬脂酸山梨醇酯與6%乙基纖維素）和植物油在高溫條件下混勻，料液冷卻后再與氫化棕櫚油混合，得到新型產(chǎn)品。Hwang等[11]研制出了植物蠟型的油脂凝膠，與人造奶油相比，油脂凝膠的熔點(diǎn)顯著提高，同時(shí)極大降低了產(chǎn)品中TFAs的含量。

2.2 油脂凝膠在冰淇淋中的應(yīng)用

冰淇淋是采用新鮮牛奶或脫脂奶粉為主要原料，另外添加奶油、白砂糖及一些復(fù)配原料，制成的口感細(xì)膩、質(zhì)感好、奶油感強(qiáng)的一類(lèi)冰飲[12]。冰淇淋最早出現(xiàn)在1942年以前的英國(guó)及其他一些歐洲國(guó)家，1960年在美國(guó)普及。冰淇淋因其醇厚的牛奶味以及獨(dú)特的冰涼的口感而深受人們的喜愛(ài)，目前大多數(shù)冰淇淋中都添加一些固體脂肪，用以增加其質(zhì)感。劉日斌等[13]在冰淇淋的研制過(guò)程中，用葵花籽油脂凝膠替換了固體脂肪，這種冰淇淋不論是在口感上、質(zhì)感上還是在膨脹率及融化率等物理特性上，均保證了產(chǎn)品的品質(zhì)，同時(shí)避免了由于固體脂肪的添加引起的TFAs對(duì)人體的危害。Zulim等[14]對(duì)油脂凝膠替代固體脂肪加入冰淇淋中進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，90%高油酸向日葵油和10%的米糠蠟形成的油脂凝膠，使冰淇淋具有高的膨脹率，產(chǎn)生較多較大的氣泡。

2.3 油脂凝膠在烘焙食品中的應(yīng)用

烘焙食品是以面粉為主要原料，添加酵母、食鹽、砂糖、油脂、乳品、雞蛋等輔料，經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的工藝手段烘焙而成的一類(lèi)方便食用的面點(diǎn)制品。這類(lèi)食品既能夠滿(mǎn)足人們對(duì)食物的需要，讓人有飽腹感，又具有豐富的營(yíng)養(yǎng)，且種類(lèi)繁多，可以作為飯前或飯后的茶點(diǎn)，也可以作為主食。Jang等[15]以油菜籽油為原料、蠟為凝膠因子制備出油脂凝膠，用來(lái)替代起酥油制作曲奇餅干，由此制作的曲奇餅干中不飽和脂肪酸含量達(dá)到90%以上。Mert等[16]以葵花籽油為原料，同樣以蠟基為凝膠因子制備油脂凝膠，用以制作餅干，但是發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)固體脂肪相比，用油脂凝膠制作的餅干質(zhì)地稍硬。

2.4 油脂凝膠在法蘭克福香腸中的應(yīng)用

法蘭?？讼隳c是乳化型香腸，起源于德國(guó)，主要是由豬肉制成，也可添加牛肉，俗稱(chēng)“熱狗”。此類(lèi)香腸具有很好的彈性、韌性且含有輕微的煙熏味以及飽滿(mǎn)的腸體，因其獨(dú)特的風(fēng)味及良好的口感而深受大眾喜愛(ài)[17]。Zetzl等[18]用乙基纖維素分別與大豆油、菜籽油及亞麻籽油制成油脂凝膠用以替換動(dòng)物脂肪，添加到法蘭克福香腸中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)乙基纖維素含量低于12%時(shí)不易形成凝膠，而用亞麻籽油制成的凝膠生產(chǎn)的法蘭克福香腸硬度是其他兩種凝膠的3倍。Wolfer等[19]以米糠蠟和大豆油制備的油脂凝膠替代法蘭克福香腸中的豬肉脂肪。用油凝膠制作出的香腸與用動(dòng)物脂肪制作出的香腸相比，品質(zhì)上并無(wú)明顯差異。

2.5 油脂凝膠在其他食品中的應(yīng)用

油脂凝膠可以用在糖果的制作中，在糖果產(chǎn)品中經(jīng)常會(huì)因?yàn)椴贿m宜的貯藏溫度而生脂肪遷移，從而影響糖果的品質(zhì)，油脂凝膠比其他同類(lèi)型的脂類(lèi)產(chǎn)品具有更好的穩(wěn)定性，可以用來(lái)降低脂肪遷移。另外，油脂凝膠在涂抹醬中也有應(yīng)用，在芝麻醬和花生醬的存放過(guò)程中最容易析出油脂，而添加過(guò)量的穩(wěn)定劑容易影響產(chǎn)品的口味，所以用油脂凝膠替代生產(chǎn)中所需的部分人造奶油可以在增加穩(wěn)定性的同時(shí)降低產(chǎn)品中TFAs的含量。油脂凝膠還可以應(yīng)用于餡料的生產(chǎn)，將油脂凝膠和棕櫚仁油混合后，用作巧克力夾心中的夾心油，這種夾心油不僅具有高含量的不飽和脂肪酸、低油脂遷移率，并且還具有較高的穩(wěn)定性。油脂凝膠在其他食品中的應(yīng)用也有報(bào)道[20-21]。

3 油脂凝膠在食品中應(yīng)用的局限性及展望

雖然油脂凝膠可在某種程度上用于替代固體脂肪，但是將油脂凝膠添加到食品和藥品中，卻有一些缺陷，從而限制了油脂凝膠的使用。卵磷脂/山梨醇單硬脂酸酯（SMS/Lec）和卵磷脂/山梨醇三硬脂酸酯（STS/Lec）只有在一定高的濃度下，或者存在一點(diǎn)水時(shí)才能形成凝膠；大部分蠟也不允許添加到食品中；另外，用植物甾醇形成的凝膠的纖維網(wǎng)絡(luò)和膠狀脂肪甘三酯的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)存在很大差異，即使是最有發(fā)展前景的谷甾醇-谷維素混合物，在應(yīng)用到食品加工時(shí)，凝膠體系想要達(dá)到期望的形態(tài)及特性卻很困難[22]。目前來(lái)說(shuō)，油脂凝膠商業(yè)化面臨的最大的難題，就是找到理想的可食用的凝膠劑，并能生產(chǎn)出符合標(biāo)準(zhǔn)、擁有較好的熔化特性及流變性的油脂凝膠。

從理論上講，油脂凝膠是在液態(tài)植物油中添加凝膠因子形成的固態(tài)脂肪，產(chǎn)品中具有高含量的不飽和脂肪酸，且含有極少或不含有TFAs。但是要將油脂凝膠應(yīng)用于食品的工業(yè)生產(chǎn)，仍需要市場(chǎng)推廣以及深入研究。首先，需要找到符合食品級(jí)要求的凝膠因子，制備出理想的油脂凝膠，并對(duì)油脂凝膠的性能和安全性與傳統(tǒng)的脂肪進(jìn)行進(jìn)一步的對(duì)比分析，為實(shí)際應(yīng)用做準(zhǔn)備。其次，雖然油脂凝膠相較于傳統(tǒng)脂肪具有許多的優(yōu)點(diǎn)，但是要用油脂凝膠完全成為傳統(tǒng)脂肪的替代物，還要進(jìn)一步考慮油脂凝膠與傳統(tǒng)脂肪的相融問(wèn)題。最后，從現(xiàn)有的研究成果來(lái)看，利用混合凝膠因子所制備的油脂凝膠更具有實(shí)用價(jià)值，所以尋找和研發(fā)更廉價(jià)、適宜的凝膠因子進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)將是未來(lái)研究的熱點(diǎn)之一。

4 結(jié)語(yǔ)

雖然油脂凝膠在食品中的應(yīng)用尚存在一定的局限性，但油脂凝膠在冰淇淋、焙烤食品、法蘭克福香腸等產(chǎn)品中均有應(yīng)用，且復(fù)合凝膠劑制備的油脂凝膠比用單個(gè)凝膠劑制備的油脂凝膠更具有穩(wěn)定性，在食品的實(shí)際生產(chǎn)中更加具有優(yōu)勢(shì)。利用油脂凝膠替代傳統(tǒng)脂肪所生產(chǎn)出的食品，不論是在口感、色澤、物理性質(zhì)還是品質(zhì)上均未產(chǎn)生不良影響，且具有較好的穩(wěn)定性，同時(shí)利用油脂凝膠生產(chǎn)的產(chǎn)品中不含TFAs或含量極低，其在食品中有著廣泛的應(yīng)用前景。