油脂凝胶在食品中的应用研究进展

屈岩峰，李星，鲁梓浡，吕浪浪，赵晟锌

1. 哈尔滨学院（哈尔滨 150086）；2. 黑龙江东方学院食品与环境工程学部（哈尔滨 150066）；3. 哈尔滨工业大学环境学院（哈尔滨 150006）

近年来，大众对于食品的安全性和营养价值的追求逐步提高。脂类是人们日常生活所必须的营养物质之一，其中固体脂肪能够增加食品的色泽、风味，并具有较好的可塑性，所以被广泛使用。而目前大部分固态脂肪都是由植物油加氢催化而成，氢化得不彻底就会产生对人体有害的反式脂肪酸（TFAs），过多的摄入TFAs会增加人体患心脑血管疾病的风险，同时也有引起肥胖、癌症以及糖尿病等慢性病的风险，并且还会干扰胎儿中枢神经系统的发育[1-2]。

因此，近年来消费者对减少食物中的TFAs有着迫切的需求，油脂凝胶应运而生，油脂凝胶是在液态植物油中添加凝胶剂所形成的一类固态脂肪，这种凝胶含微量或不含有TFAs，可用来替代传统的固体脂肪添加到食品中，由于其独特的优势，提高了人们对油脂凝胶的研究热情[3]。油脂凝胶是一种有机凝胶，可定义为低浓度（＜10%）的固体脂质物质，是一个热可逆的三维网络结构包围液态油脂的一个体系[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，从而降低人们患相关疾病的风险。

油脂凝胶是将凝胶剂加入到液态油脂中从而形成的具有三维网状结构的脂质固形物，这种凝胶含有极少或不含有TFAs、根据凝胶剂的不同，其可分为低分子有机凝胶、聚合物凝胶和无机化合物凝胶。鉴于油脂凝胶的特殊结构及特性，其既具有固体脂肪的可塑性等特点，又不含有TFAs，所以可用于替代传统固体脂肪在食品中进行应用。通过分析国内外相关报道，对油脂凝胶在不同食品中的应用研究进行阐述。

1 油脂凝胶概述

1.1 油脂凝胶中的凝胶剂

凝胶剂是指药物与能形成凝胶的辅料制成溶液、混悬、乳状液型的稠厚液体或半固体制剂，这类物质是合成油脂凝胶的主要添加物，并可被广泛应用于食品和药品中。凝胶剂的种类繁多，根据相对分子质量大小，分为高分子凝胶剂和小分子凝胶剂；其中只有乙基纤维素（EC）可以用来合成聚合物油脂凝胶，Laredo等[5]发现EC可用于油脂凝胶化，并且可以使凝胶具有长时间的物理稳定性；而脂肪酸类、脂肪醇类、虫胶（多羟基直链醇和脂）、蜡、蜡酯、甘油酰一脂肪酸酯（MAG）等凝胶剂，甘油酰二脂肪酸酰酯（DAG）、失水山梨醇、植物甾醇、谷甾醇/谷维素（Sit/Ory）、卵磷脂/山梨醇单硬脂酸酯（SMS/Lec）、卵磷脂/山梨醇三硬脂酸酯（STS/Lec）等凝胶剂，则可以用来形成超分子油脂凝胶[6-7]。

1.2 油脂凝胶的分类及研究进展

油脂凝胶是以液态植物油为原料，添加凝胶剂后形成的一类固态的具有可塑性的可添加到食品中的一种脂类混合物。大多数凝胶都是通过机械缠绕形成的三维网状结构，那么根据凝胶剂的分子结构不同，油脂凝胶可分五类[8]：第一类是油脂和结晶颗粒与油脂形成的油脂凝胶，如MAG、DAG、脂肪酸类、蜡酯/山梨醇单硬脂酸酯（Wax/SMS）、神经酰胺、STS/Lec，可与油脂形成此类油脂凝胶；第二类是油脂和结晶纤维形成的油脂凝胶，如谷甾醇/谷维素混合物，可与油脂形成此类油脂凝胶。12-羟基硬脂酸和反式蓖麻酸也可与油脂形成此类油脂凝胶，但是此类凝胶为不可食用性凝胶；第三类是油脂和聚合物链形成的油脂凝胶，此类凝胶包括利用共价键形成的化学凝胶和非共价键形成的物理凝胶，但是目前为止相关的研究还相对较少；第四类是油脂和颗粒填充网络形成的油脂凝胶，如花生酱中的花生油就是通过50%的固态非脂肪颗粒进行结构化的；第五类是油脂和液晶形成的油脂凝胶。

近年来，国外对油脂凝胶的研究越来越深入，从最初用单个凝胶因子（脂肪酸、脂肪醇、植物蜡等）直接添加到植物液态油中，在高温下制备油脂凝胶，到发现混合凝胶因子（Sit/Ory、SMS/Lec、STS/Lec）在制备油脂凝胶是具有协同增效的作用，再到近期利用混合凝胶因子，再添加亲水性蛋白质以及多糖，构建性质更加完美的油脂凝胶。凝胶因子的种类多、可再生，且许多是可直接用于食品中的添加剂，发展前景非常广阔。近年来我国学者对其研究热度也在不断提升，其中江南大学、河南工业大学以及华南理工大学等高校科研团队在此领域均有较多研究。

2 油脂凝胶在食品中的应用

2.1 油脂凝胶用于替代人造奶油

人造奶油是一种具有可塑性的油脂制品，是包水的乳状液体，发明并生产于1869年。早期在食品中使用动物脂肪为原料进行生产，但因为存在成本较高、保质期短、可塑性差等缺点，所以逐渐被改性的植物油脂所取代。用于生产人造奶油的植物油主要包括大豆油、玉米油、棕榈油以及菜籽油等，这些植物油经常需要与氢化油脂和棕榈硬脂等固体油脂调配使用[9]。人造奶油具有可塑性且风味独特、口感细腻，加入到食品中可使食物松软可口，因此常被应用于一些焙烤食品和乳制品中，深受广大消费者的喜爱。但人造奶油中的TFAs的含量较高，所以促进了其替代品的研发。Stortz等[10]将复合凝胶剂（2%单硬脂酸山梨醇酯与6%乙基纤维素）和植物油在高温条件下混匀，料液冷却后再与氢化棕榈油混合，得到新型产品。Hwang等[11]研制出了植物蜡型的油脂凝胶，与人造奶油相比，油脂凝胶的熔点显著提高，同时极大降低了产品中TFAs的含量。

2.2 油脂凝胶在冰淇淋中的应用

冰淇淋是采用新鲜牛奶或脱脂奶粉为主要原料，另外添加奶油、白砂糖及一些复配原料，制成的口感细腻、质感好、奶油感强的一类冰饮[12]。冰淇淋最早出现在1942年以前的英国及其他一些欧洲国家，1960年在美国普及。冰淇淋因其醇厚的牛奶味以及独特的冰凉的口感而深受人们的喜爱，目前大多数冰淇淋中都添加一些固体脂肪，用以增加其质感。刘日斌等[13]在冰淇淋的研制过程中，用葵花籽油脂凝胶替换了固体脂肪，这种冰淇淋不论是在口感上、质感上还是在膨胀率及融化率等物理特性上，均保证了产品的品质，同时避免了由于固体脂肪的添加引起的TFAs对人体的危害。Zulim等[14]对油脂凝胶替代固体脂肪加入冰淇淋中进行了研究，结果发现，90%高油酸向日葵油和10%的米糠蜡形成的油脂凝胶，使冰淇淋具有高的膨胀率，产生较多较大的气泡。

2.3 油脂凝胶在烘焙食品中的应用

烘焙食品是以面粉为主要原料，添加酵母、食盐、砂糖、油脂、乳品、鸡蛋等辅料，经过一系列复杂的工艺手段烘焙而成的一类方便食用的面点制品。这类食品既能够满足人们对食物的需要，让人有饱腹感，又具有丰富的营养，且种类繁多，可以作为饭前或饭后的茶点，也可以作为主食。Jang等[15]以油菜籽油为原料、蜡为凝胶因子制备出油脂凝胶，用来替代起酥油制作曲奇饼干，由此制作的曲奇饼干中不饱和脂肪酸含量达到90%以上。Mert等[16]以葵花籽油为原料，同样以蜡基为凝胶因子制备油脂凝胶，用以制作饼干，但是发现与传统固体脂肪相比，用油脂凝胶制作的饼干质地稍硬。

2.4 油脂凝胶在法兰克福香肠中的应用

法兰福克香肠是乳化型香肠，起源于德国，主要是由猪肉制成，也可添加牛肉，俗称“热狗”。此类香肠具有很好的弹性、韧性且含有轻微的烟熏味以及饱满的肠体，因其独特的风味及良好的口感而深受大众喜爱[17]。Zetzl等[18]用乙基纤维素分别与大豆油、菜籽油及亚麻籽油制成油脂凝胶用以替换动物脂肪，添加到法兰克福香肠中。结果发现，当乙基纤维素含量低于12%时不易形成凝胶，而用亚麻籽油制成的凝胶生产的法兰克福香肠硬度是其他两种凝胶的3倍。Wolfer等[19]以米糠蜡和大豆油制备的油脂凝胶替代法兰克福香肠中的猪肉脂肪。用油凝胶制作出的香肠与用动物脂肪制作出的香肠相比，品质上并无明显差异。

2.5 油脂凝胶在其他食品中的应用

油脂凝胶可以用在糖果的制作中，在糖果产品中经常会因为不适宜的贮藏温度而生脂肪迁移，从而影响糖果的品质，油脂凝胶比其他同类型的脂类产品具有更好的稳定性，可以用来降低脂肪迁移。另外，油脂凝胶在涂抹酱中也有应用，在芝麻酱和花生酱的存放过程中最容易析出油脂，而添加过量的稳定剂容易影响产品的口味，所以用油脂凝胶替代生产中所需的部分人造奶油可以在增加稳定性的同时降低产品中TFAs的含量。油脂凝胶还可以应用于馅料的生产，将油脂凝胶和棕榈仁油混合后，用作巧克力夹心中的夹心油，这种夹心油不仅具有高含量的不饱和脂肪酸、低油脂迁移率，并且还具有较高的稳定性。油脂凝胶在其他食品中的应用也有报道[20-21]。

3 油脂凝胶在食品中应用的局限性及展望

虽然油脂凝胶可在某种程度上用于替代固体脂肪，但是将油脂凝胶添加到食品和药品中，却有一些缺陷，从而限制了油脂凝胶的使用。卵磷脂/山梨醇单硬脂酸酯（SMS/Lec）和卵磷脂/山梨醇三硬脂酸酯（STS/Lec）只有在一定高的浓度下，或者存在一点水时才能形成凝胶；大部分蜡也不允许添加到食品中；另外，用植物甾醇形成的凝胶的纤维网络和胶状脂肪甘三酯的网络结构存在很大差异，即使是最有发展前景的谷甾醇-谷维素混合物，在应用到食品加工时，凝胶体系想要达到期望的形态及特性却很困难[22]。目前来说，油脂凝胶商业化面临的最大的难题，就是找到理想的可食用的凝胶剂，并能生产出符合标准、拥有较好的熔化特性及流变性的油脂凝胶。

从理论上讲，油脂凝胶是在液态植物油中添加凝胶因子形成的固态脂肪，产品中具有高含量的不饱和脂肪酸，且含有极少或不含有TFAs。但是要将油脂凝胶应用于食品的工业生产，仍需要市场推广以及深入研究。首先，需要找到符合食品级要求的凝胶因子，制备出理想的油脂凝胶，并对油脂凝胶的性能和安全性与传统的脂肪进行进一步的对比分析，为实际应用做准备。其次，虽然油脂凝胶相较于传统脂肪具有许多的优点，但是要用油脂凝胶完全成为传统脂肪的替代物，还要进一步考虑油脂凝胶与传统脂肪的相融问题。最后，从现有的研究成果来看，利用混合凝胶因子所制备的油脂凝胶更具有实用价值，所以寻找和研发更廉价、适宜的凝胶因子进行商业化生产将是未来研究的热点之一。

4 结语

虽然油脂凝胶在食品中的应用尚存在一定的局限性，但油脂凝胶在冰淇淋、焙烤食品、法兰克福香肠等产品中均有应用，且复合凝胶剂制备的油脂凝胶比用单个凝胶剂制备的油脂凝胶更具有稳定性，在食品的实际生产中更加具有优势。利用油脂凝胶替代传统脂肪所生产出的食品，不论是在口感、色泽、物理性质还是品质上均未产生不良影响，且具有较好的稳定性，同时利用油脂凝胶生产的产品中不含TFAs或含量极低，其在食品中有着广泛的应用前景。