司昀靈，胡招龍，鄒立強，劉 偉

(南昌大學 食品學院，食品科學與技術國家重點實驗室，南昌 330000)

蛇油即蛇的脂肪經加工精煉形成的油脂，其脂肪酸組成以不飽和脂肪酸居多。我國對蛇油的利用早有記載，幾百年前民間已經開始使用蛇油治療燙傷、皸裂、凍瘡、濕疹等皮膚問題。Shirai等[1]對海蛇蛇油與魚油的降血糖、血脂功能進行了探討和對比，結果發(fā)現(xiàn)在二十二碳六烯酸(DHA)含量相同的條件下，蛇油降血糖、血脂的能力高于魚油。以海蛇蛇油制作的軟膠囊可提高記憶，增強學習能力以及預防骨質疏松。此外，蛇油在抗炎、鎮(zhèn)痛、抗氧化，治療燙傷、凍傷、濕疹以及預防肌腱粘連方面效果顯著[2]。由于蛇油腥味較重，嚴重制約了其在食品行業(yè)的發(fā)展應用。目前市面上蛇油制品多為膏霜狀，被廣泛應用于護膚領域及某些皮膚問題的預防。然而，膏霜類產品蛇油含量較低，因此只能用于日常護理，嚴重限制了其發(fā)展及應用。

凝膠油是指由單一或復合凝膠因子通過自組裝或者結晶模式形成網絡結構進而將液態(tài)油脂轉變?yōu)榫哂袩峥赡嫘缘念惞腆w脂肪物質[3-4]。凝膠油具有半固態(tài)油脂黏彈性、低反式脂肪酸和低飽和脂肪酸等優(yōu)點，被廣泛應用于食品、醫(yī)藥、日化用品等領域[5-6]。常見的凝膠因子有脂肪醇、脂肪酸、天然蠟(小燭樹蠟、蜂蠟、米糠蠟)、單甘酯等。天然蠟的低成本、較強結合力等優(yōu)點使其具有廣泛的應用，許多植物蠟被廣泛應用于有機凝膠的形成[7-9]。蜂蠟主要成分有酸類、游離脂肪酸、游離脂肪醇和碳氫化合物[10]。由單一蜂蠟制備的凝膠油存在硬度過大，觸變性較差等問題。而單甘酯是食品中常用的乳化劑、凝膠劑，以單甘酯為凝膠因子制備的凝膠油硬度較小，結合油的能力不強。因此，蜂蠟和單甘酯復配制備凝膠油是一種可行途徑，目前對于混合這兩種凝膠因子制備凝膠油的研究鮮有報道。本研究將蜂蠟和單甘酯作為凝膠因子使蛇油凝膠化，深入探究蜂蠟和單甘酯在不同質量比時對凝膠油硬度、析油率、流變性以及凝膠結構的影響，以期根據(jù)終端固體油脂產品的性質、功能研發(fā)出更加完善的凝膠油產品。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

五步蛇蛇油，景德鎮(zhèn)陳鋒特種野生動物科技開發(fā)有限公司；蜂蠟，滄州康鑫蜂蠟膠業(yè)有限公司；單甘酯，廣州市林福化工有限公司。

恒溫水浴鍋；AL204電子天平，梅特勒-托利多儀器有限公司；TGL-16B離心機；TA-XT質構儀，英國Stable Micro System公司；CKX41光學顯微鏡，日本Olympus公司；D8 Advance X-射線衍射儀，德國Bruker公司；TA DHR-2流變儀，美國TA Instruments公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 五步蛇蛇油基凝膠油的制備

固定總凝膠因子含量為8%，蜂蠟與單甘酯以不同質量比組合(10∶0，8∶2，6∶4，4∶6，2∶8，0∶10)進而得到含有6種凝膠因子的五步蛇蛇油樣品。所有樣品在80℃下磁力攪拌加熱10 min，使蜂蠟和單甘酯在五步蛇蛇油樣中完全溶解，取出油樣，置于室溫冷卻12 h備用。

1.2.2 析油率測定

稱取離心管質量記為a，將熔化的五步蛇蛇油基凝膠油置于離心管中，室溫下靜置24 h，稱取其總質量記為b。將五步蛇蛇油基凝膠油于10 000 r/min離心15 min，離心結束將離心管倒置15 min，將不能結合的油脂完全析出，稱取其總質量記為c。持油性以離心后吸油量表示[11]。析油率根據(jù)以下公式計算。

1.2.3 硬度測定

質構儀參數(shù)：探頭P 0.5R，測前速率2 mm/s，測試中速率1 mm/s，測后速率2 mm/s，探頭感受到5.0 g力后下壓5.00 mm，取下壓過程峰值為硬度值[12]。

1.2.4 流變性測定

1.2.4.1 頻率掃描

頻率掃描前應進行應變掃描，掃描條件：測試溫度25℃，平板直徑40.0 mm，板間距1 000 μm，掃描范圍0.001～1 000 Pa；固定頻率1 Hz。通過應變掃描確定線性黏彈區(qū)選取應變值，在0.1～100 Hz進行頻率掃描，數(shù)據(jù)采集點20個，測量有機凝膠的儲能模量(G′)和損耗模量(G″)[13]。

1.2.4.2 黏度恢復值測定

各樣品剪切方法為0.1 s-1、10 min，10 s-1、10 min，0.1 s-1、10 min。通過比較剪切各周期的最終黏度，計算黏度恢復值[14]。

1.2.5 晶體形態(tài)分析

采用光學顯微鏡對凝膠油晶體分子微觀結構進行觀察。取適量凝膠油放置于載玻片上，蓋上蓋玻片，使樣品均勻分布，放大400倍對結晶形態(tài)進行觀察，并獲取形態(tài)學照片。

1.2.6 晶型分析

采用X-射線衍射法對凝膠油晶型進行分析。測試條件：測試溫度25℃，Cu靶(電壓40 kV，電流40 mA)，狹縫寬度1.0 mm，接受狹縫0.1 mm，掃描速率2(°)/min，掃描范圍5°～50°[15]。

1.2.7 數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)測定3次，利用SPSS 19進行顯著性分析(P<0.05)，比較各組間的顯著性。用Origin 8.6進行作圖。

2 結果與討論

2.1 不同蜂蠟與單甘酯質量比對五步蛇蛇油基凝膠油硬度和析油率的影響(見圖1)

凝膠油的硬度和持油性反映了凝膠因子的固化能力和對油脂的攔截能力，硬度越大其固化能力越強，但并非硬度越大越好，實際應用中應根據(jù)所需產品的性質選擇合適的硬度。由圖1A可知，6種條件下均能形成凝膠結構。由圖1B可知，少量單甘酯的存在對體系的析油率幾乎無影響，但大量單甘酯的存在會增加凝膠油體系的析油率，降低其穩(wěn)定性。因此，實際生產中應保持蜂蠟與單甘酯質量比大于等于4∶6，此時析油率小于2%，屬于可接受范圍。圖1C硬度分析結果表明僅由蜂蠟形成的凝膠油體系硬度高達371 g，此時持油性最高，僅由單甘酯制備的凝膠油硬度最低，僅為81 g，說明蜂蠟較單甘酯有著更突出的油脂固化能力。整體而言，隨著蜂蠟與單甘酯質量比的降低，凝膠油硬度并非呈現(xiàn)簡單的下降，而是一個降低-升高-降低的過程，這可能是由于凝膠油的結晶尺寸、結晶形狀以及結晶度的改變引起的。值得注意的是在蜂蠟與單甘酯質量比為4∶6時凝膠油體系的硬度值為242 g(約2.3 N)，這與劉日斌等[16]報道的凝膠油最佳制備工藝的硬度條件相一致。此外，研究結果表明凝膠油的持油性與體系硬度無顯著關聯(lián)，并非硬度越大持油性越好。

圖1 不同蜂蠟與單甘酯質量比下五步蛇蛇油基凝膠油的照片(A)、析油率(B)、硬度(C)

2.2 不同蜂蠟與單甘酯質量比對五步蛇蛇油基凝膠油流變性的影響

2.2.1 頻率掃描

在頻率掃描前，通過應力掃描確定6種凝膠樣品應變值在0.01%時處于線性黏彈區(qū)內，因此選取應變值為0.01%進行頻率掃描。不同蜂蠟與單甘酯質量比所形成凝膠油的頻率掃描曲線如圖2所示。

注：空心符號代表G″，實心符號代表G′。圖2 不同蜂蠟與單甘酯質量比所形成凝膠油的頻率掃描曲線

由圖2可知，所有樣品的G′均大于G″，表明所有樣品均形成了凝膠結構，表現(xiàn)出固體性質，主要發(fā)生彈性形變[17]。單純由蜂蠟制備的凝膠油具有較高的G′，少量單甘酯的存在(蜂蠟與單甘酯質量比8∶2)增大了凝膠油的G′，隨著單甘酯所占比例的進一步增加，凝膠油的G′下降，其中以蜂蠟與單甘酯質量比6∶4時下降幅度最顯著。結果表明，凝膠油黏彈性是由蜂蠟與單甘酯的質量比決定的。此外，6種凝膠油體系的G′隨著掃描頻率的增加而略有增加，說明膠體在較高剪切速率下產生的凝膠比低剪切速率下產生的凝膠彈性更大，反映凝膠油內部的網絡是由非共價“物理”交聯(lián)組成[18]。

2.2.2 觸變性(見圖3)

注：0～600 s，剪切速率0.1 s-1；600～1 200 s，剪切速率10 s-1；1 200～1 800 s，剪切速率0.1 s-1。

圖3 不同蜂蠟與單甘酯質量比所形成凝膠油的觸變性曲線(A)及黏度恢復曲線(B)

觸變性即剪切去除后的結構恢復，具有觸變性的凝膠在撤去高剪切速率后，至少會有部分恢復至最初結構，理想情況下黏度恢復值達到70%被認為具有良好的觸變性[19]。由圖3A可以看出，在第一階段所有樣品均在0.1 s-1下剪切10 min，各樣品黏度隨時間延長而降低。樣品在經過600 s的剪切后其黏度值被認為是初始黏度值n1。僅由蜂蠟或者蜂蠟與單甘酯以一定質量比形成的凝膠油的起始黏度顯著高于僅由單甘酯形成的凝膠油。第二階段(600 s

由圖3B可以看出，僅由蜂蠟制備的凝膠油黏度恢復值低于僅由單甘酯制備的凝膠油。少量單甘酯的存在(蜂蠟與單甘酯質量比8∶2)降低了黏度恢復值，此時頻率掃描也顯示凝膠油的G′升高G″ 降低(見圖2)。隨著蜂蠟與單甘酯質量比的降低凝膠油黏度恢復值顯著上升，當蜂蠟與單甘酯質量比為4∶6、2∶8時黏度恢復值分別達到37%、45%。表明蠟基形成的凝膠油黏度恢復值較差，單甘酯的存在(蜂蠟與單甘酯質量比小于等于6∶4)可顯著提高蠟基凝膠油的黏度恢復值。Okuro等[14]對蠟基凝膠油的黏度恢復值進行測定，發(fā)現(xiàn)在總凝膠因子7%條件下加入卵磷脂可顯著提高果蠟的黏度恢復值。根據(jù)凝膠油黏度恢復值結果并結合其硬度、析油率的結果，表明當蜂蠟與單甘酯質量比為4∶6時凝膠油性能良好，此時五步蛇蛇油基凝膠油的析油率為1.8%，硬度為242 g，黏度恢復值為37%。

2.3 不同蜂蠟與單甘酯質量比對五步蛇蛇油基凝膠油結晶形態(tài)的影響(見圖4)

由圖4可以看出，僅由蜂蠟制備的凝膠油呈現(xiàn)長枝狀網絡，而僅由單甘酯制備的凝膠油形成了顆粒狀結晶。Yilmaz等[20]研究發(fā)現(xiàn)僅由蜂蠟形成的凝膠油晶體結構為針狀物，而僅由單甘酯形成的凝膠油晶體結構為球粒狀，這與本文的結果相一致。研究表明長枝晶狀結構可以很好地使晶體之間交聯(lián)形成三維網絡結構，從而截留更多的液態(tài)油脂[21]。這或許可以解釋隨著蜂蠟與單甘酯質量比的降低凝膠油體系持油性下降的現(xiàn)象。結合硬度結果僅由蜂蠟形成的凝膠油硬度最大，而僅由單甘酯形成的凝膠油硬度最小，說明固體顆粒的結晶形狀會影響其硬度，長枝狀結晶硬度顯著大于顆粒狀結晶。然而，蜂蠟與單甘酯質量比8∶2時凝膠油長枝狀結晶變長，但硬度降低。隨著蜂蠟與單甘酯質量比的降低凝膠油的長枝狀網絡逐漸變短、變細、變少直至消失，在蜂蠟與單甘酯質量比4∶6時其長枝狀結晶變少、變短，但其硬度較蜂蠟與單甘酯質量比8∶2出現(xiàn)了明顯上升，這可能是由于顆粒間的相互作用、結晶度等因素引起的。研究指出,在解釋有機凝膠硬度增加的原因時，必須考慮固體顆粒的平均大小和形狀、固液表面能量、顆粒間相互作用以及固相的三維組織[22]。微觀結果表明,蜂蠟、單甘酯兩種凝膠因子并非獨立的系統(tǒng)，二者共同存在會相互影響、相互作用。凝膠晶體在凝膠油中的形成和形狀與凝膠類型、凝膠劑的配比有關。

注：a.10∶0；b.8∶2；c.6∶4；d.4∶6；e.2∶8；f.0∶10。

圖4 不同蜂蠟與單甘酯質量比所形成凝膠油的光學顯微鏡照片

2.4 不同蜂蠟與單甘酯質量比對五步蛇蛇油基凝膠油晶型的影響(見圖5)

由圖5可以看出,各凝膠樣品在不同區(qū)域出現(xiàn)了不同的衍射峰，說明凝膠油存在同質多晶現(xiàn)象[23]。衍射峰在0.42 nm為α型晶體的特征峰，0.38 nm和0.42 nm附近強衍射峰為β′型晶體的特征峰，0.46 nm附近強衍射峰為β型晶體的特征峰[24]。6種凝膠油在0.46 nm均出現(xiàn)了強的衍射峰，說明6種凝膠樣品均含有較多的β型晶體。單獨由蜂蠟形成的凝膠油在0.42 nm處存在強的衍射峰，在0.37 nm處存在較強衍射峰，說明蜂蠟形成的凝膠油含有較多的α、β以及β′型晶體。而單獨由單甘酯形成的凝膠油除β型晶體外，雖然在0.38 nm處檢測到衍射峰但其強度較弱，說明β′型晶體較少。此外，蜂蠟與單甘酯質量比8∶2時制備的凝膠油的各衍射峰強度較蜂蠟與單甘酯質量比10∶0時明顯增加但黏度恢復值降低，這與微觀結構中長枝狀結晶變長相符。隨著蜂蠟與單甘酯質量比的降低，凝膠油結構的α型晶體衍射峰強度逐漸降低但黏度恢復值增加，這是由于蜂蠟含量逐漸減少所致。因此，可以推斷蜂蠟較單甘酯有著獨特的α型晶體，蜂蠟與單甘酯質量比會影響整個體系的晶型，且α晶型的存在可能會導致黏度恢復值降低。

注：a.10∶0；b.8∶2；c.6∶4；d.4∶6；e.2∶8；f.0∶10。圖5 不同蜂蠟與單甘酯質量比所形成凝膠油的X-射線衍射圖譜

3 結 論

不同蜂蠟與單甘酯質量比對五步蛇蛇油基凝膠油晶型、晶態(tài)、觸變性、硬度及析油率具有顯著影響，僅由蜂蠟形成的凝膠油具有很強的持油性，較低的黏度恢復值，結晶形態(tài)為長枝狀結晶，存在較多的α、β以及β′型晶體，少量單甘酯(蜂蠟與單甘酯質量比8∶2)加入對析油性無影響，但增加了蜂蠟的長枝狀結晶及各晶體的結晶度，降低了黏度恢復值；隨著單甘酯的進一步增加(蜂蠟與單甘酯質量比6∶4)，凝膠油的持油性、結晶度以及長枝狀結晶的數(shù)量降低，但其黏度恢復值顯著增加。當單甘酯完全替代蜂蠟后，體系的持油性達到最低，結晶形態(tài)為顆粒狀，結晶形狀主要為β型以及少量的β′型晶體。因此，確定蜂蠟與單甘酯質量比4∶6為最佳，此時五步蛇蛇油基凝膠油的析油率為1.8%，硬度為242 g，黏度恢復值為37%。