胡小宁，李 甜，屈 阳，郭 芹，李宁阳，唐晓珍,，王 强,

（1.山东农业大学食品科学与工程学院，山东 泰安 271000；2.中国农业科学院农产品加工研究所，北京 100193）

凝胶油是一种新型的塑性脂肪，成为可替代传统固态脂肪应用的健康脂肪类型，在食品、医药和化妆品领域极具应用前景和潜力。其由单一或复合凝胶剂通过自组装或者结晶模式形成三维网络结构进而将液态油脂（如植物油）转变为具有热可逆的类固体脂肪物质，有结晶模式和分子自组装模式2 种，不仅最大程度保留液态油中植物甾醇、VE等营养元素，还兼具低反式脂肪酸和饱和脂肪酸等突出优点，成为健康油脂研究的热点。

目前，制备凝胶油的方法有加热冷却法和乳液模板法，其中最常用的是加热冷却法，即少量凝胶剂在亲脂性液体（通常是植物油）中加热搅拌一段时间，再冷却至室温或室温以下。目前常见的凝胶剂有天然蜡（蜂蜡、米糠蜡和虫蜡等）、乙基纤维素、单甘酯、谷维素和谷甾醇的混合物等，其中天然蜡具有成本低、结合能力好、持油性强等优点。天然蜂蜡是由工蜂蜡腺分泌的复杂有机化合物，熔点为62～65 ℃，广泛应用于食品工业，但单独用蜂蜡制备的凝胶油即使在临界凝胶浓度下仍存在硬度和黏度过大、不易涂抹、触变性差等问题，产业化应用面临一定挑战，寻找合适的蜂蜡复配剂是获得特定功能化凝胶油的关键。

白藜芦醇又称芪三酚，是一种存在于虎杖、花生、葡萄等植物中的非黄酮类多酚化合物，具有抗炎、抗氧化和抗肿瘤等作用，但存在熔点高、脂溶性差、靶点多、生物利用度低等问题，限制了其在食品领域的应用。为了解决蜂蜡凝胶油和白藜芦醇现存问题，本实验以花生油为基料油，采用9,11-共轭亚油酸酯化改性白藜芦醇，并与蜂蜡复配制备白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油，采用X射线衍射仪、流变仪、气相色谱仪、偏振光显微镜等方法对其基本理化性能、热性能及组成成分进行表征，以期研发出富含白藜芦醇共轭亚油酸酯的功能性凝胶油产品，为其产业化应用提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

白藜芦醇（99%）、9,11-共轭亚油酸（80%）、,′-羰基二咪唑（99%）和二氯甲烷（分析纯） 上海麦克林生化科技有限公司；正己烷、乙酸乙酯、冰乙酸（均为分析纯） 国药集团化学试剂有限公司；GF254薄层层析硅胶板 青岛海洋化工有限公司；鲁花5S压榨一级花生油 山东鲁花集团有限公司。

1.2 仪器与设备

FA2004电子分析天平 上海上平仪器有限公司；HH-6数显恒温水浴锅 国华电器有限公司；RE52CS旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂；DL-5-A离心机 上海安亭科学仪器厂；SHZ-D循环水式真空泵 巩义市予华仪器有限责任公司；GF254薄层层析硅胶板 青岛海洋化工有限公司；Eclipse E200 POL偏光显微镜 日本尼康有限公司；CR-400色差仪 日本Konica Minolta公司；X-射线衍射仪 英国马尔文公司；MCR302/MCR102模块化智能型高级流变仪 奥地利Anton Paar公司。

1.3 方法

1.3.1 白藜芦醇共轭亚油酸酯的制备

按照9,11-共轭亚油酸和′-羰基二咪唑物质的量比1∶1称取9,11-共轭亚油酸于锥形瓶中，加入,′-羰基二咪唑后再加入适量二氯甲烷使其完全溶解，室温搅拌反应30 min。按醇酸物质的量比1∶3称取白藜芦醇，滴入上述反应液反应1 h，即得白藜芦醇酯粗品，将其用适量蒸馏水洗涤多次，直至上层液体无色澄清，再用无水乙醇洗涤多次，除去多余白藜芦醇和共轭亚油酸，分液得有机相，加少量无水硫酸钠搅拌过夜，抽滤2 次，再旋蒸除去二氯甲烷，最后经真空冷冻干燥后即得白藜芦醇共轭亚油酸酯纯品。

1.3.2 白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油和蜂蜡凝胶油的制备

分别称取花生油5 份，每份10.0 g加入到5 个烧杯中，然后向烧杯中按照蜂蜡与白藜芦醇共轭亚油酸酯质量比7∶3加入，使其蜂蜡与白藜芦醇共轭亚油酸酯质量分数（beeswax-resveratrol conjugated linoleate concentration，BRE）分别为6%、8%、10%、12%、14%，将烧杯放入70 ℃恒温水浴锅中加热搅拌10 min，使烧杯中蜂蜡与白藜芦醇共轭亚油酸酯完全溶解，再冷却至室温保存，得到白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油。将优选的BRE作为固定数值，依次考察蜂蜡与白藜芦醇共轭亚油酸酯质量比（5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1）、加热温度（60、70、80、90、100 ℃）、加热时间（10、20、30、40、50 min）、冷却温度（4、15、25 ℃）对凝胶油持油性的影响，逐次筛选各因素最佳条件。以未添加白藜芦醇共轭亚油酸酯的蜂蜡制备的蜂蜡凝胶油为对照。

1.3.3 凝胶油持油性的测定

移取1.0 g凝胶油置于事先称质量（记为）的离心管中，然后将样品放入0 ℃冰箱过夜后置于25 ℃恒温培养箱中贮藏数天，称质量（记为），样品10 000 r/min离心15 min，倒置样品10 min，使离心出的油析出，并用脱脂棉将壁管上残留的油擦除，称其质量记为，做3 次平行实验，取平均值。按式（1）计算持油性：

1.3.4 检测指标分析

1.3.4.1 白藜芦醇共轭亚油酸酯的鉴定

傅里叶变换红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR）检测：将纯化后样品、白藜芦醇和9,11-共轭亚油酸采用FTIR进行测定，以16 cm的分辨率进行64 次扫描，记录500～4 500 cm范围内的谱图。

薄层色谱（thin layer chromatography，TLC）检测：首先将酯化改性过程采用TLC（正己烷-乙酸乙酯-冰乙酸，10∶8∶0.1，/）进行监测，然后分别将白藜芦醇和9,11-共轭亚油酸溶于二氯甲烷在同样的展开剂比例下展开，并在波长254 nm紫外灯下显色，将其与反应后样品点进行对照。

1.3.4.2 凝胶油的表征

黏度测定：使用智能化模块流变仪研究凝胶油的黏度。流变测定方法：温度设定25 ℃，剪切速率从0 r/s到300 r/s，记录点个数为60。

色度测定：凝胶油样品的颜色采用色差仪进行测量。其中表示亮度：正值代表亮色，负值代表暗色。值正值代表红色，负值代表绿色。值正值代表黄色，负值代表蓝色。标准板为=93.35、=-0.07及=2.66。总色差用Δ表示，Δ＜1，代表人眼可分辨的色差不明显；1＜Δ＜3代表人眼能够辨别出细微的色差；Δ＞3代表人眼能明显分辨出色差。每个样重复3 次，按式（2）计算色差值：

固体脂肪含量（solid fat content，SFC）测定：采用低场脉冲核磁共振（nuclear magnetic resonance，pNMR）仪测定样品结晶过程中SFC。称取5 mg凝胶油放入pNMR专用试管中，于90 ℃下融化30 min以消除结晶记忆，然后再0 ℃低温恒温槽中保留90 min，再测其SFC，然后升温到23 ℃，测定其SFC。

三相接触角测定：将凝胶油用锋利的刀片切平后置于接触角测试仪的样品台上，将5 μL水滴与凝胶油样品接触，测试接触角大小，同时进行接触角照片采集，实验结果为测试样品上5 个不同位置的平均值。按式（3）计算固-气间界面张力：

式中：为固-气间界面张力；为固-液间界面张力；为液-气间界面张力；为固-液-气三相平衡时接触角；＜90°为亲液表面，角越小，越容易湿润；＞90°为疏液表面，角越大，越难湿润；＞150°称为超疏液表面。

凝胶油的结晶形态分析：采用普通光学显微镜和偏光显微镜对两种凝胶油的晶体微观结构进行观察研究，先制片，用毛细管取一定量凝胶油放在载玻片上，从一个方向盖上盖玻片，防止气泡残留，置于载物台上，观察凝胶油中结晶形态。

凝胶油的晶型分析：称取适量凝胶油样品平铺在样品架上，在常温下通过X射线衍射仪测定待测样品的晶型。相关参数：铜钯，40 kV，40 mA，扫描速率4°/min，扫描范围5°～90°。通过布拉格方程计算间距：＝/（2sin）。为Cu-Kα射线的波长，2为衍射角，采用MDI Jade 6.5软件进行数据分析。

脂肪酸组成测定：参照GB 5009.168—2016《食品中脂肪酸的测定》第三法测定凝胶油脂肪酸组成。

1.4 数据处理

实验数据用3 次重复实验取得的平均值表示，采用SPSS 25.0软件进行方差分析以及多重比较分析，＜0.05，差异显著，并利用Origin 2018软件处理实验所得数据及画图。

2 结果与分析

2.1 白藜芦醇共轭亚油酸酯的结构鉴定

FTIR用于鉴定白藜芦醇和白藜芦醇共轭亚油酸酯的分子结构，白藜芦醇在3 200 cm有酚羟基的伸缩振动吸收峰（图1A），而白藜芦醇酯FTIR谱图3 200 cm处的峰消失（图1B），说明白藜芦醇的酚羟基发生了反应。从图1B可知，1 760 cm和1 122 cm处的强峰分别来自C＝O和C—O（C—O—C）的伸缩振动，这表明有酯键形成；同时，在2 923 cm和2 854 cm处出现了—C—H(CH)反对称与对称伸缩振动强吸收峰，说明体系有不饱和脂肪链；此外，1 600 cm处有芳环C＝C伸缩振动峰。以上结果表明白藜芦醇成功转化为白藜芦醇共轭亚油酸酯。

图1 白藜芦醇（A）和白藜芦醇共轭亚油酸酯（B）的FTIR谱图Fig.1 FTIR spectra of (A) resveratrol and (B) resveratrol conjugated linoleate

图2硅胶板上可以看出成功合成了白藜芦醇共轭亚油酸三酯，且白藜芦醇和共轭亚油酸几乎检测不到，说明已纯化完全。

图2 纯化后的白藜芦醇共轭亚油酸酯TLC谱图Fig.2 TLC profile of purified resveratrol conjugated linoleate

2.2 白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油最佳制备工艺确定

2.2.1 BRE对白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油持油性的影响

由图3可知，随着BRE的上升，白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油的持油性逐渐增加。当BRE达12%，白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油的持油性为98%，BRE继续增加，其持油性无显著变化，说明BRE低于12%时，没有形成凝胶油，BRE高于12%，增大了凝胶油的三维网络结构紧密度，油结合能力增强。因此，从成本考虑选择BRE为12%。

图3 BRE对白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油持油性的影响Fig.3 Effect of BRE concentration on the oil retention capacity of resveratrol conjugated linoleate oleogel

2.2.2 蜂蜡与白藜芦醇共轭亚油酸酯质量比对白藜芦醇酯凝胶油持油性的影响

随着蜂蜡与白藜芦醇共轭亚油酸酯质量比的增加，白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油的持油性逐渐增加后趋于稳定（图4），即大量蜂蜡的存在会提高白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油的稳定性。当蜂蜡与白藜芦醇共轭亚油酸酯质量比达到7∶3时，白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油的持油性为98.24%，蜂蜡与白藜芦醇共轭亚油酸酯质量比继续增加，持油性基本不变。综合考虑，选择蜂蜡与白藜芦醇共轭亚油酸酯质量比为7∶3。

图4 蜂蜡与白藜芦醇共轭亚油酸酯质量比对白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油持油性的影响Fig.4 Effect of mass ratio of beeswax to resveratrol conjugated linoleate on the oil retention capacity of resveratrol conjugated linoleate oleogel

2.2.3 加热温度对白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油持油性的影响

如图5所示，随着加热温度的升高，持油性呈先上升后下降的趋势。由于60 ℃时无法达到蜂蜡的熔点，在70 ℃时蜂蜡溶解更充分，使凝胶剂形成更加致密均匀的网络结构。但过高的温度会使花生油中的油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸产生反式结构，因此选择70 ℃为最适加热温度。

图5 加热温度对白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油持油性的影响Fig.5 Effect of heating temperature on the oil retention capacity of resveratrol conjugated linoleate oleogel

2.2.4 加热时间对白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油持油性的影响

如图6所示，随着加热时间的延长，白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油的持油性呈先上升后下降的趋势。加热时间从10 min延长至20 min，白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油的持油性从97.5%提高到98.1%，这可能是因为加热时间的延长使凝胶剂充分溶解，凝胶因子能形成更加均匀、致密的网络结构，体系结构化程度增大，骨架致密，束缚更多油相。当加热时间从20 min延长至50 min，白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油持油性降低，这可能是由于过长的加热时间导致凝胶体系内部自组装程度降低，束缚的油相减少，并且长时间加热可能会导致花生油发生氧化。综合考虑，选择加热时间为20 min。

图6 加热时间对白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油持油性的影响Fig.6 Effect of heating time on the oil retention capacity of resveratrol conjugated linoleate oleogel

2.2.5 冷却温度对白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油持油性的影响

如图7可知，随着冷却温度的升高，白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油的持油性呈降低趋势。4 ℃和15 ℃形成的凝胶油持油性接近100%，25 ℃形成的凝胶持油性仅有80%，说明凝胶剂添加量适当条件下，室温不利于凝胶油的形成。原因可能是在较低温度下，小分子凝胶剂间相互结合形成结晶，温度越高，凝胶剂越不稳定，作用力减弱，结晶由大变小。温度过高时无法形成足够的结晶，液态油未被包裹导致油脂析出，持油性降低。说明温度越高越不利于白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油的形成。

图7 冷却温度对白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油持油性的影响Fig.7 Effect of cooling temperature on the oil retention capacity of resveratrol conjugated linoleate oleogel

由以上分析可知，最适宜的凝胶油制备条件为：BRE 12%、蜂蜡与白藜芦醇共轭亚油酸酯质量比7∶3、加热温度70 ℃、加热时间20 min、冷却温度4 ℃，在此条件下，持油性最高可达98.6%，因此，下述指标分析均在此条件下进行。

2.3 凝胶油基本理化性能分析

2.3.1 黏度分析

由图8看出，2 种凝胶油的黏度随着剪切速率的增加先快速下降后趋于稳定，但是蜂蜡凝胶油的初始黏度（7.7 Pa·s）大于白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油（4.6 Pa·s）。单一蜂蜡制备的凝胶油存在黏度过大的问题，影响凝胶油的外观与口感。将白藜芦醇共轭亚油酸酯与蜂蜡进行复配较蜂蜡凝胶油相比黏度降低30%，改善其外观。

图8 蜂蜡凝胶油和白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油的黏度曲线Fig.8 Viscosity versus shear rate curves of beeswax oleogel and resveratrol conjugated linoleate oleogel

2.3.2 色度测定结果分析

如图9所示，2 种凝胶油的值（明暗度）均低于花生（62），且存在显著差异（＜0.05），即BRE的提高增加了体系的浊度，其中白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油值（51.85）低于蜂蜡凝胶油（58.37），说明其亮度降低，可能由于结晶网络的光散射降低，从偏振光显微镜结果中也能看出添加了白藜芦醇共轭亚油酸酯的凝胶油晶体数目有所降低；2 种凝胶油的都为负值且白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油值（-4.41）小于蜂蜡凝胶油（-4.70），说明白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油的绿色被削弱；2 种凝胶油的值均为正值，白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油值（15.96）高于蜂蜡凝胶油（15.69），说明其黄色程度越高。

图9 蜂蜡凝胶油和白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油的色度Fig.9 Color parameters of beeswax oleogel and resveratrol conjugated linoleate oleogel

2.3.3 SFC测定结果分析

在凝胶油体系中，虽然SFC不代表固体脂肪，但通过SFC的测定可反映其塑性，因此SFC是评价塑性脂肪可塑性的重要指标之一。在凝胶油体系中，构成样品SFC的是凝胶剂而不是植物油，所以凝胶油的SFC不同是由于凝胶油中蜂蜡添加量不同导致的。由图10可以看出，蜂蜡凝胶油和白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油的SFC分别为9.2与9.8，表明白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油相较蜂蜡凝胶油可塑性更强，品质更好。

图10 蜂蜡凝胶油和白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油的SFCFig.10 SFC of beeswax oleogel and resveratrol conjugated linoleate oleogel

2.3.4 三相接触角测定结果分析

图11显示出白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油的接触角（64.8°）小于蜂蜡接触角（85.6°），从凝胶油的接触角可以反映凝胶油的湿润性，=0°，完全湿润；＜90°部分湿润；=90°是湿润与否的分界线；＞90°不湿润。可以看出白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油相较蜂蜡凝胶油更容易被水相湿润，蜂蜡凝胶油的接触角较大由于其结晶数目多，晶体结构更为紧密，与偏振光显微镜分析结果一致。

图11 白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油（A）和蜂蜡凝胶油（B）的接触角分析Fig.11 Analysis of contact angle of resveratrol conjugated linoleate oleogel (A) and beeswax oleogel (B)

2.4 凝胶油晶体结构分析

2.4.1 凝胶油的偏振光显微镜分析

由图12可以看出，仅由蜂蜡制备的凝胶油呈现长针状网络，加入了白藜芦醇共轭亚油酸酯的凝胶油虽然结晶数量略有减少，但是仍可形成均匀的针状结晶、状态良好的凝胶油，长针状晶状结构可更好地使晶体间交联形成三维网络，从而截留更多的液态油脂。

图12 蜂蜡凝胶油在100 倍（A）和白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油100 倍（B）偏振光显微镜下影像Fig.12 Polarized light micrographs of beeswax oleogel at ×100 (A)and resveratrol conjugated linoleate oleogel at ×100 (B)

2.4.2 凝胶油X射线衍射分析

由图13可以看出，凝胶油在不同区域出现了不同的衍射峰，说明凝胶油存在同质多晶现象。衍射峰在4.1 Å为型晶体的特征峰，3.7 Å和4.1 Å附近强衍射峰为型晶体的特征峰，4.6 Å附近的强衍射峰为型晶体的特征峰。蜂蜡凝胶油和白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油均有3 个特征峰，其中一个特征峰的值接近3.7 Å，另外特征峰的值近4.1 Å和4.6 Å，所以2 种凝胶油的结晶结构均为、晶型和晶型的混合。白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油的晶型数量低于蜂蜡凝胶油，型晶体的存在可能会导致黏度恢复值降低；可以看出，白藜芦醇共轭亚油酸酯的加入没有影响整个体系的晶型，晶型的减少使其黏度恢复值上升，提高产品质量。

图13 蜂蜡凝胶油和白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油的X射线衍射Fig.13 XRD profile of beeswax oleogel and resveratrol conjugated linoleate oleogel

2.5 凝胶油脂肪酸组成分析

表1为传统蜂蜡凝胶油和白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油的脂肪酸组成，蜂蜡凝胶油的饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸质量分数分别为20.708 1%、50.544 0%、28.647 9%，白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油的饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸质量分数分别为18.516 0%、49.749 7%、31.770 0%，添加白藜芦醇共轭亚油酸酯的凝胶油饱和脂肪酸降低了2.2%，多不饱和脂肪酸提高了3.1%，并且无反式脂肪酸生成。

表1 蜂蜡凝胶油和白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油的脂肪酸组成Table 1 Fatty acid composition of beeswax oleogel and resveratrol conjugated linoleate oleogel

3 结论

以花生油为基料油，利用9,11-共轭亚油酸酯化改性白藜芦醇，并与蜂蜡复配制备白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油，最佳制备工艺为BRE 12%、蜂蜡与白藜芦醇共轭亚油酸酯质量比7∶3、加热温度70 ℃、加热时间20 min、冷却温度4 ℃，在此工艺下白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油的持油性最高可达98.6%，与蜂蜡凝胶油相比黏度降低30%、亮度降低、减少了型晶体，并发现白藜芦醇共轭亚油酸酯凝胶油单不饱和脂肪酸降低2.2%，多不饱和脂肪酸提高了3.1%，并且无反式脂肪酸生成。本研究为开发功能性凝胶油提供理论依据，对食品的多样性和安全性具有重要意义。