亲水高分子对有机凝胶的质构调控及其在人造奶油中的应用

摘要

有机凝胶（Organogel, OG）是指利用有机凝胶因子（Organogelator）在有机溶剂中自组装形成三维网状结构，并将有机溶剂镶嵌在此结构中的一种半固体凝胶体系。根据有机凝胶因子分子量的大小，可以分为低分子量凝胶因子（Low Molecular Mass Organogelator）；另一类有机凝胶因子为高分子聚合物（Polymer Organogelator）。近年来，有机凝胶以其独特的微观结构受到研究者的广泛关注，并逐渐应用于食品、化妆品、化工及医药等领域。目前，对于有机凝胶单一的形成机制研究较多，而基于组分相互作用，并结合物理凝胶和化学凝胶因子的有机凝胶研究相对较少。本课题首先利用物理凝胶因子单月桂酸甘油酯（Glycerol Monolaurate, GML）自组装的特性，将其溶于油相后与具有稳定性和增稠性的亲水高分子进行共混，形成半固态凝胶结构，然后利用植物精油与高分子间化学相互作用形成化学凝胶因子对有机凝胶特性进行调控，制备共混凝胶体系，最后将所得凝胶体应用于人造奶油的替代物，所得新型人造奶油能降低现有人造奶油中的脂肪含量，并避免反式脂肪酸的食用。
　　主要研究内容和结果如下：
　　1.研究了不同电荷性亲水高分子对有机凝胶理化特性的影响。通过低能法制备有机凝胶，引入不同电荷属性的亲水高分子与之相互作用，如带正电的壳聚糖（Chitosan, CS）、呈中性的魔芋葡甘聚糖（Konjac Glucomannan, KGM）、带负电的海藻酸钠（Sodium Alginate, SA），并通过荧光显微镜、扫描电镜、质构仪、差示扫描量热仪，流变仪等对其进行表征。结果表明：亲水性高分子的引入赋予有机凝胶增稠效应，共混之后的凝胶体系硬度与GML含量密切相关，凝胶强度在GML浓度达到7 wt％时较好。亲水性高分子的加入增加了有机凝胶的凝胶可控性，改性凝胶相较原始有机凝胶熔融温度降低5-7℃。凝胶具有热可逆性，其中OG-Cs凝胶体系内部交联网络的孔隙最小，达到20μm左右，分析凝胶的质构特性，OG-Cs凝胶硬度和涂抹型最佳，其值约为原始OG的2倍，OG-Cs和OG-Kgm持油稳定性良好，较OG提高约30%。
　　2.研究了亲脂小分子天然醛与亲水壳聚糖间的相互作用对有机凝胶理化特性的影响。引入自身带有抗菌性的天然香精醛，如肉桂醛、柠檬醛和香茅醛，利用其结构所带醛基与水相中Cs所带氨基发生席夫碱反应，结合GML物理凝胶作用制备凝胶，对其进行表征及优化。结果表明：调控 pH值可以控制席夫碱反应的剧烈程度，其与凝胶宏观形态密切相关。红外结果显示，反应程度的大小关系为 pH5.0>pH4.5> pH4.3> pH3.8，观察不同pH值凝胶的微观结构，在pH5.0时，凝胶不具有热可逆性，流变特性测试发现pH3.8和pH4.3条件下的凝胶样品具有增稠效应。因此确定最佳pH条件为4.3，加入不同植物精油制备样品，其席夫碱反应强度大小顺序为肉桂醛>柠檬醛>香茅醛，与市售奶油对比，凝胶具有一定可塑性和涂抹性，硬度较市售奶油高约70g。
　　3.优化了低脂、高膳食纤维人造奶油的配方。考察凝胶作为人造奶油替代物的实际应用价值，凝胶样品细腻程度相对市售奶油仍有不足，参考人造奶油配方，加入一种常用作油包水型的乳化剂Span80，加强乳化效果，并适当提高油相比重，改善凝胶表面浸水现象。结果表明：Span80添加量在适当的范围内会起到增稠的作用，浓度超过0.6%，凝胶强度减弱，不再具备热可逆性。添加量为0.6%制备的样品粘度和凝胶强度综合性质最佳，对比市售奶油的流变性质，其粘度和熔融温度均比凝胶大，粘弹模量与凝胶相近，凝胶的硬度和涂抹性随油相比例的增高而增大。将凝胶进行裱花观察，样品色泽均匀，造型后挺立度高，可塑性强，涂抹于面包表面，具有良好的涂抹性，但低油相样品表面有水感，当油相比为40%时，基本无浸水质感。

目录

声明

缩略表语

第一章 前言

1 有机凝胶

2. 组分相互作用

3 天然高分子

4 植物精油

5 本课题的研究内容、意义与创新

第二章 亲水高分子对有机凝胶的质构调控

1 引言

2 实验材料与方法

3 结果与分析

4本章小结

第三章 天然醛对OG-CS体系理化特性调控

1 引言

2 实验方法

3 结果与分析

4 本章小结

第四章 在人造奶油中的应用

1 引言

2 实验方法

3结果与分析

4 本章小结

第五章 结论与展望

1. 结论

2 展望

参考文献

致谢

硕士期间发表论文