《LWT》：Structural, thermal, and functional properties of carnauba wax oleogels based on sunflower and camelina oils and their application in filling cream
编辑推荐：
为解决传统起酥油高饱和及反式脂肪酸带来的健康风险，研究人员开展了利用巴西棕榈蜡(CW)结合向日葵油(SO)、亚麻籽油(CO)及其混合油(SCO)制备油凝胶(Oleogels)以部分替代商业起酥油用于奶油夹心填充的研究。结果表明，基于混合油的SCO油凝胶具有最优的油结合能力(78.12%)和热稳定性。在填充奶油中，以SCO油凝胶替代不超过50%的起酥油，能够显著降低饱和脂肪酸(SFAs)含量、改善ω-6/ω-3比例及动脉粥样化指数(AI)，同时保持可接受的过氧化值(PV)、油损失特性、流变学(凝胶状行为，G′ > G′′)及感官可接受性。这项研究为开发营养结构更优的烘焙奶油产品提供了有前景的油脂替代策略。
想象一下，你手中的夹心饼干或蛋糕里的奶油夹心，那份柔滑的口感和浓郁的风味，很大程度上归功于一种叫做“起酥油”的油脂。然而，这类传统油脂通常富含饱和脂肪酸(Saturated Fatty Acids, SFAs)和反式脂肪酸(Trans Fatty Acids)，长期过量摄入会增加心血管疾病、肥胖和代谢紊乱的风险。在健康意识日益增强的今天，如何既能保留这些美味食品的诱人质地和口感，又能大幅降低其不健康脂肪的含量，成为了食品科学家面临的一项重大挑战。有没有一种“两全其美”的方案呢？发表在食品科学领域权威期刊《LWT》上的一项最新研究，为我们带来了一个充满希望的答案：利用一种名为“油凝胶(Oleogels)”的创新技术，来改造我们熟悉的奶油夹心。
油凝胶是一种将液态植物油通过特定“凝胶剂”结构化，形成具有类似固体脂肪性状的体系。它能够有效降低产品中的饱和与反式脂肪总量，同时维持甚至提升产品的功能特性。在众多凝胶剂中，源自天然棕榈叶的巴西棕榈蜡(Carnauba Wax, CW)因其出色的油结合能力、高熔点及在低浓度下即可形成稳定凝胶的特性而备受关注。然而，不同植物油的脂肪酸组成差异巨大，如何选择合适的油脂与CW搭配，以同时优化油凝胶的物理结构和最终产品的营养价值，仍是一个值得深入探索的课题。本研究创新性地将富含ω-6脂肪酸的向日葵油(Sunflower Oil, SO)与富含ω-3脂肪酸的亚麻籽油(Camelina Oil, CO)进行复配，旨在利用两者脂肪酸谱的互补性，在CW的凝胶网络中实现结构与营养的协同提升。
为了验证这一设想，研究人员系统性地开展了一系列工作。他们首先以6% (w/w)的固定浓度将CW分别与纯SO、纯CO以及两者的等比例混合油(SCO)结合，制备了三种油凝胶(分别标记为SO, CO, SCO)。随后，他们采用多种技术手段对这些油凝胶进行了全面的表征，包括测定其油结合能力(Oil Binding Capacity, OBC)，使用差示扫描量热法(Differential Scanning Calorimetry, DSC)分析热行为，通过X射线衍射(X-Ray Diffraction, XRD)研究晶体结构，并利用偏光显微镜(Polarized Light Microscopy, PLM)观察晶体形态。基于表征结果，他们筛选出性能最优的油凝胶配方(SCO)，将其以三种替代比例(25%， 50%， 75%)应用于奶油夹心填充料中，替代部分商业起酥油，制备了不同的填充奶油样品(分别标记为FC-25， FC-50， FC-75)，并以100%起酥油的配方作为对照(Control)。最后，他们对这些填充奶油样品进行了涵盖脂肪酸组成、油损失、流变学特性、质构、比重、过氧化值(Peroxide Value, PV)和感官属性在内的多维度评估。
关键技术方法
本研究主要采用了以下关键技术：1. 油凝胶制备：通过热熔-冷却法，将巴西棕榈蜡与不同植物油混合制备结构化油凝胶。2. 物化表征：利用油结合能力测定、差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射(XRD)和偏光显微镜(PLM)系统分析油凝胶的热性能、晶体结构和微观形态。3. 食品模型构建与应用：将优化的油凝胶配方以不同比例替代传统起酥油，制备奶油夹心填充料。4. 产品综合评估：对所得填充奶油进行流变学分析(应变、频率、温度扫描)、质构分析(硬度和粘附性)、脂肪酸组成分析(GC-MS)、氧化稳定性评估(过氧化值测定)以及感官评价。
研究结果
3.1. 油凝胶的表征
3.1.1. 油结合能力
油结合能力是衡量油凝胶保持油脂、防止渗漏的关键指标。结果显示，混合油SCO基油凝胶的OBC最高(78.12 ± 0.99%)，显著高于纯SO(72.20 ± 1.34%)和纯CO(70.81 ± 0.55%)基油凝胶。这表明两种油的复配促进了CW形成更致密、互连的晶体网络，从而更有效地包裹住液态油。
3.1.2. 差示扫描量热法
DSC热分析表明，纯CW的熔融峰在85°C。三种油凝胶的熔融峰温分别为：SO 83°C， CO 81°C， SCO 83°C。CO基油凝胶的峰温较低，表明其高不饱和度（富含α-亚麻酸）可能干扰了蜡晶的规整排列。而SCO样品恢复至与SO相近的峰温，显示出混合油体系增强了油凝胶网络的热稳定性。
3.1.3. X射线衍射
XRD图谱显示，所有样品在宽角区均显示出与β′晶型相对应的特征峰。β′晶型是食品中理想的细小针状脂肪晶体，能提供光滑的质地、良好的涂抹性和增强的油结合能力。SCO样品的衍射峰强度介于SO和CO之间，表明向日葵油的加入缓解了亚麻籽油高不饱和度对CW结晶的干扰，形成了互连的晶体而非混合晶体。
3.1.4. 形态学特性
偏光显微镜观察直观地揭示了晶体形态的差异。SO基油凝胶形成片状晶体，CO基油凝胶主要为球晶，而SCO基油凝胶则呈现出更为致密的晶体网络结构。这种紧凑的结构与其最高的OBC值相吻合，证实了混合油通过提供多样化的脂肪酸组成，创造了更多的成核位点，协同促进了高效结晶。
3.2. 食品模型的特性
基于上述表征，性能最优的SCO油凝胶被选中用于填充奶油的制备。
3.2.1. 流变学分析
所有奶油样品在应变扫描中均表现出弹性模量(G′)大于粘性模量(G″)的特性，表明其具有凝胶般的固体主导行为。随着油凝胶替代比例的增加，G′和G″值呈下降趋势，说明油凝胶的引入使奶油结构变得更为柔韧。频率扫描进一步证实了所有样品均为典型的软凝胶。温度扫描显示，所有样品在加热时G′下降，冷却后部分恢复，表明脂肪晶体网络具有热可逆性。随着油凝胶比例增加，奶油网络的热稳定性有所下降。
3.2.2. 油损失测定
随着油凝胶替代比例的增加，奶油在储存期间的油损失量也相应增加。储存2天后，FC-75的油损失最高(4.5%)，FC-50为1.4%，FC-25为0.91%，而对照样品最低(约0.21%)。这表明传统起酥油形成的致密晶体网络能更有效地物理禁锢油脂，而油凝胶网络在较高替代率下锁油能力减弱。
3.2.3. 质构分析
由表1可知，对照奶油的硬度最高。随着油凝胶替代比例的增加，奶油的硬度显著降低，变得更为柔软。在粘附性方面，FC-25样品的粘附性最高，甚至超过了对照，而随着油凝胶比例进一步增加至50%和75%，粘附性又显著下降。
3.2.4. 比重
对照样品的比重最高(0.96)，表明其结构最致密。随着油凝胶替代比例增加至50%和75%，奶油的比重分别降至0.9和0.84。这归因于油凝胶中含有更高比例的不饱和脂肪酸，形成了更柔软、不够致密的脂肪基质。
3.2.5. 氧化稳定性
在60天的储存期内，所有样品的过氧化值(PV)均呈上升趋势。对照样品的PV最低。在油凝胶奶油中，FC-25的PV最接近对照，而FC-50和FC-75的PV增长更快。尽管如此，所有样品在储存结束时的PV均低于食用油的法规限量(10 meq O2/kg)，表明其氧化稳定性在可接受范围内。PV的升高与油凝胶中不饱和脂肪酸含量更高、更易氧化有关。
3.2.6. 脂肪酸谱及相关健康脂质指数
这是本研究在营养改良方面的核心发现。如表2所示，随着油凝胶替代比例的增加，奶油中的饱和脂肪酸(SFAs)如C14:0、C16:0、C18:0含量显著下降。同时，来自向日葵油的ω-6脂肪酸(亚油酸)和来自亚麻籽油的ω-3脂肪酸(α-亚麻酸)含量显著上升。这一变化带来了两个关键的积极影响：一是ω-6/ω-3脂肪酸比值从对照的165大幅降至FC-50的3.66和FC-75的2.54，更接近理想的膳食比例；二是动脉粥样化指数(Atherogenic Index, AI)和血栓形成指数(Thrombogenic Index, TI)显著降低，表明产品的潜在健康风险大大减小。
3.2.7. 感官分析
感官评价显示，在气味和滋味上，FC-25和FC-50样品与对照样品无统计学显著差异。在质地和色泽上，随着油凝胶比例增加，评分有所下降，但FC-25和FC-50仍具有较好的可接受性。FC-75样品在各项感官属性上的评分均显著低于对照。
结论与讨论
本研究成功开发并系统表征了基于巴西棕榈蜡、向日葵油、亚麻籽油及其混合油的油凝胶体系。研究发现，混合油(SCO)基油凝胶凭借其平衡的脂肪酸组成，能够形成更致密、有序的晶体网络，从而表现出最优的油结合能力和热稳定性，因此被选为填充奶油中的起酥油替代品。
将SCO油凝胶应用于奶油夹心填充料中，研究得出了以下重要结论：在替代比例不超过50%时，填充奶油能够维持与全起酥油对照品相似的流变学特性（保持凝胶状结构，G′ > G″）和感官接受度。更重要的是，这种替代带来了显著的营养改良：饱和脂肪酸含量显著降低，ω-6/ω-3脂肪酸比例得到极大改善，动脉粥样化和血栓形成风险指数也明显下降。虽然高比例（如75%）的替代会削弱脂肪网络的结构强度，导致硬度降低、油损失增加和氧化稳定性下降，但在≤50%的替代水平下，产品在质构、稳定性和感官方面均表现出良好的综合性能。
这项研究的意义在于，它证实了利用巴西棕榈蜡构建的混合植物油凝胶，可以作为一种有效的策略，部分替代烘焙奶油产品中的传统高饱和脂肪起酥油。这不仅为开发更健康、营养构成更合理的脂基食品提供了切实可行的技术方案，也展示了通过精准设计油脂组合，可以在改善产品健康属性的同时，兼顾其必要的质构和口感功能。当然，该研究也指出了目前体系的局限性，如高替代率对长期氧化稳定性的影响，未来需要进一步探索其他凝胶剂、考察长期储存性能及消化特性，以推动这类新型脂肪替代体系走向更广泛的应用。
