《Applied Food Research》：Development and characterization of food grade bigels based on
Ocimum basilicum .L seed oil and mucilage and beeswax for quercetin delivery
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本研究致力于解决水溶性差、化学稳定性不佳的生物活性物质（如槲皮素）高效递送难题，通过开发一种新型可食用双相凝胶（bigel），该体系以富含Ω-3脂肪酸的罗勒籽油/蜂蜡油凝胶（oleogel）和罗勒籽黏液水凝胶（hydrogel）为双载体。结果表明，通过调节油水相比例可有效调控凝胶的物理化学、流变学及药物释放特性。该研究为功能性食品和药物递送系统提供了创新的基质材料，具有重要的应用潜力。
在功能性食品和营养保健品领域，如何有效保护和递送那些本身“娇气”的生物活性物质一直是个挑战。以槲皮素（quercetin）为例，这种黄酮类化合物以其卓越的抗氧化、抗炎等健康益处而备受瞩目，但它却天生“怕水”，溶解性差，在加工和储存过程中容易降解，在人体内的生物可及性也不尽如人意。传统的递送系统往往难以兼顾亲水和亲脂两种环境，限制了其在复杂食品体系中的应用。此时，一种名为“双相凝胶（bigel）”的创新材料进入了研究者的视野。它就像一个微型“水陆两栖车”，巧妙地将油基的凝胶（油凝胶，oleogel）和水基的凝胶（水凝胶，hydrogel）融合在一个稳定的单一基质中，既能包埋亲脂性物质，也能容纳亲水性成分，为像槲皮素这样的“难题分子”提供了理想的搭载平台。
研究人员敏锐地注意到，尽管已有研究使用多种油脂（如葵花籽油、大豆油）与明胶、黄原胶等结合制备双相凝胶，但尚未有研究探索同时使用罗勒籽油（一种富含Ω-3脂肪酸的油脂）及其自身黏液（mucilage）作为原料，来构建这种“自源”双相凝胶并用于槲皮素的递送。罗勒籽黏液是一种天然多糖，具有出色的增稠、凝胶和稳定能力。因此，一项旨在填补这一空白的研究在《Applied Food Research》上发表。该研究的目标是开发并系统表征一系列基于罗勒籽油/蜂蜡油凝胶和罗勒籽黏液水凝胶的新型可食用双相凝胶，重点考察不同油凝胶/水凝胶比例（从90:10到50:50）对这些凝胶的物理化学性质、质构、流变学特性、微观结构、氧化稳定性以及作为槲皮素载体的体外释放行为的影响，以期为设计下一代高效的功能性食品递送系统提供理论依据和实践指导。
为了达成上述目标，研究团队采用了一套综合性的分析技术手段。核心样本来源于本地认证供应商的罗勒种子，通过冷压法提取罗勒籽油。研究的主体是制备了五种不同油凝胶（OG）/水凝胶（HG）比例的双相凝胶（BG 10% 至 BG 50%）。评估这些凝胶性能的关键实验技术包括：测定其溶剂结合能力（Solvent-binding capacity， SBC）和溶胀比（Swelling ratio）以评估网络稳定性；使用色度仪测定颜色参数（L， a， b）；借助光学显微镜观察微观结构；通过质构分析测量硬度和粘附性；利用流变仪进行应变扫描、频率扫描和时间-温度扫描，以全面表征其粘弹性行为；采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析分子间相互作用；通过X射线衍射（XRD）探究晶体结构；在两周储存期内测定过氧化值（Peroxide Value， PV）评估氧化稳定性；最后，通过体外模拟胃肠消化模型*（模拟胃液SGF和模拟肠液SIF）研究槲皮素的释放动力学，并运用数学模型（如零级、一级、Higuchi、Korsmeyer-Peppas和Kopcha模型）拟合释放数据。
研究结果揭示了油水相比对双相凝胶各方面性质的深刻影响：
3.1. 双相凝胶的溶剂结合能力
结果显示，随着水凝胶比例从10%增加到50%，双相凝胶的溶剂结合能力显著下降（p<0.05）。BG 10%和BG 20%表现出最高的油和水结合能力（超过98%），表明在较低水凝胶比例下，凝胶网络结构依然稳固，能有效保留罗勒籽油并保持结构完整性。
3.2. 双相凝胶的溶胀能力
油凝胶含量高（90%至70%）的双相凝胶表现出较低的溶胀比（小于10%），这归因于油凝胶相的强疏水性阻碍了水分渗透。而水凝胶比例最高的BG 50%则显示出最高的溶胀率（约15%），反映了其亲水性的增强。
3.3. 双相凝胶的颜色特征
随着水凝胶比例的增加，样品的亮度（L值）和黄度（b值）显著增加（p<0.05），而红绿色度（a*值）则向绿色轴移动。这反映了体系从富含油脂的致密光学系统向更分散、水合的网状结构转变。
3.4. 微观结构观察
通过光学显微镜观察发现，在低水凝胶比例（10%和20%）下，双相凝胶呈现水凝胶包埋于油凝胶（hydrogel-in-oleogel）的结构，油相为连续相。当水凝胶比例增加到40%和50%时，系统演变为双连续相（bicontinuous）结构，水相和油相互相交织，形成更为复杂的网络。
3.5. 质构分析
双相凝胶的硬度随着油凝胶比例的增加而显著增加（p<0.05）。BG 10%（含90%油凝胶）的硬度最高，这表明蜂蜡油凝胶相作为内部骨架，增强了凝胶基质的整体机械强度。粘附性则呈现相反趋势，BG 10%的粘附性最高，BG 50%最低。
3.6. 双相凝胶的流变学测量
所有双相凝胶样品均表现出明确的线性粘弹性区域（LVR），且在所有测试频率下，储能模量（G′）均高于损耗模量（G″），表明其固体般的凝胶行为。油凝胶比例更高的样品（如BG 10%和BG 20%）表现出更高的G′、G″和复数粘度（η），显示出更强的网络结构和抗变形能力。损耗角正切（tan δ）*值均小于1，进一步证实了其凝胶特性。温度扫描显示，当温度超过50°C时，所有样品的G′均显著下降，这与蜂蜡的熔融转变有关，但油凝胶比例高的样品在高温下保留了更高的弹性。
3.7. 双相凝胶系统的FTIR分析
FTIR光谱分析揭示了双相凝胶组分之间广泛的非共价相互作用。在3690–3000 cm-1处的宽O-H伸缩振动带，随着水凝胶浓度增加而减弱并向低波数移动，表明-OH和C=O基团之间的氢键增强。酯羰基峰（~1735 cm-1）和C-O-C伸缩振动带（1150–1050 cm-1）的变化，证实了油凝胶（脂质）和水凝胶（多糖）网络之间的物理相互作用，而非形成新的共价键。
3.8. 双相凝胶的X射线衍射
XRD图谱显示，纯油凝胶（OG）在2θ ≈ 21°和23°处有明显的衍射峰，对应于蜂蜡晶体典型的β′晶型。纯水凝胶（HG）则呈现无定形（amorphous）衍射图案。双相凝胶的结晶度随油凝胶比例的增加而增加，高油凝胶比例的样品（如BG 10%）显示出更尖锐、更强烈的衍射峰，而高水凝胶比例的样品则峰形变宽、强度减弱，表明向更无序结构的转变。
3.9. 双相凝胶的氧化稳定性
在两周的储存期内，所有双相凝胶样品的过氧化值（PV）均逐渐上升。含有较高水凝胶比例（BG 40%和BG 50%）的样品PV上升更为显著。这可能与较高的水分活度加速脂质水解氧化、以及较高的水相稀释了油相中槲皮素的抗氧化效力有关。
3.10. 双相凝胶的体外模拟消化
体外模拟消化实验表明，在胃消化阶段（SGF），槲皮素的释放受到显著抑制，且释放量随水凝胶比例增加而减少（从BG 10%的44.76%到BG 50%的19.27%）。进入肠道消化阶段（SIF）后，释放大幅加快，最终（2小时后）所有样品的累计释放量在65%至75%之间。这显示双相凝胶能有效保护槲皮素通过胃部酸性环境，并在肠道中实现可控释放。对释放动力学的拟合表明，Kopcha模型对数据的拟合度最好（R2最高），表明槲皮素的释放是由扩散和基质松弛机制共同控制的。
综合以上所有结果，本研究得出结论：油凝胶与水凝胶的比例是调控双相凝胶体系理化与功能特性的关键杠杆。提高油凝胶比例能显著增强凝胶的机械强度、流变学稳定性和结晶有序度，这主要归功于蜂蜡形成的坚固脂质晶体网络。相反，增加水凝胶比例则能构建更致密的亲水网络，在体外模拟消化中更有效地延缓槲皮素的释放，尤其是在胃部阶段，这为设计肠道靶向递送系统提供了可能。研究强调，通过精确调节这一比例，可以定制双相凝胶的质构、稳定性和释放动力学，以满足不同应用场景的需求。该研究首次将罗勒籽油与其自身黏液结合，成功开发出一种新型、可食用的双相凝胶递送系统，不仅为解决槲皮素等疏水性生物活性物质的应用瓶颈提供了创新方案，也为利用天然、可再生资源开发下一代功能性食品和营养保健品载体材料开辟了新途径。
