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大量研究表明：攝入過多的反式脂肪酸會嚴重影響人體的健康。這嚴重違背了消費者對食品安全和營養(yǎng)的要求，因此迫切需要尋找一種含低飽和脂肪酸或不含反式脂肪酸的食品油脂替代傳統(tǒng)的塑式脂肪。
研究發(fā)現(xiàn)，凝膠劑復(fù)合使用時形成的混合自組裝結(jié)構(gòu)得到的油脂凝膠表現(xiàn)出來的物理性能要優(yōu)于單一組分自組裝結(jié)構(gòu)得到的油脂凝膠。例如β-谷甾醇和γ-谷維素的復(fù)合凝膠劑，這些凝膠劑分子形成數(shù)百微米長的螺旋狀或扭曲的晶體帶，通過自組裝形成中空管狀結(jié)構(gòu)，進而組成纖維狀有機凝膠網(wǎng)絡(luò)。β-谷甾醇作為一種植物活性成分，對人體無毒害，具有降低膽固醇和預(yù)防動脈硬化等生理功能和獨特的營養(yǎng)特性。以β-谷甾醇和天然大豆磷脂為復(fù)合凝膠劑制備得到的油脂凝膠具有零反式脂肪酸和低飽和脂肪酸的特點，對人體的健康非常有利。
東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院的吳非、吳楠和于殿宇以及九三集團哈爾濱惠康食品有限公司的張理博等人以初榨大豆毛油為基料油，研究通過添加β-谷甾醇形成油脂凝膠的特性，研究β-谷甾醇添加量對油脂凝膠硬度、熱力學(xué)性質(zhì)、固體脂肪含量（SFC）、X-射線衍射以及微觀結(jié)構(gòu)的影響，為開發(fā)生產(chǎn)富含天然磷脂的零反式脂肪酸的油脂凝膠提供一定的理論依據(jù)。
1. 初榨大豆毛油的主要理化指標測定結(jié)果
結(jié)果顯示，初榨大豆毛油中天然磷脂含量高達18.4 mg/g，且富含豐富的VE、甾醇、胡蘿卜素。因此，選用初榨大豆毛油為基料油，添加一定質(zhì)量分數(shù)的β-谷甾醇，觀察并研究是否能夠形成油脂凝膠。
2.β-谷甾醇添加量對油脂凝膠相變的影響
由圖1可知，油脂凝膠的形成與β-谷甾醇添加量和貯藏溫度都有著一定的關(guān)系。當β-谷甾醇添加量小于8%時，在任何溫度下均未觀察到黏稠狀或凝膠化，處于液體狀態(tài)。當β-谷甾醇添加量大于8%，貯藏溫度低于5 ℃時，處于凝膠狀態(tài)；當β-谷甾醇添加量大于12%時，在20℃以下即可形成凝膠；當貯藏溫度高于20℃時，體系會轉(zhuǎn)變?yōu)轲こ硪后w狀態(tài)。實驗結(jié)果表明貯藏溫度為20℃時，β-谷甾醇添加量不小于12%時可較好地作為制備初榨大豆毛油油脂凝膠的凝膠劑，其中β-谷甾醇添加量為12%是制備初榨大豆毛油油脂凝膠的臨界值。為了更好地研究初榨大豆毛油油脂凝膠，后續(xù)實驗中選擇β-谷甾醇添加量為12%（在20℃形成油脂凝膠的β-谷甾醇添加臨界值）、16%和20%（在20℃形成油脂凝膠的β-谷甾醇添加量）的油脂凝膠，進一步研究其相關(guān)的凝膠行為特性及和微觀結(jié)構(gòu)。
3.β-谷甾醇添加量和貯藏溫度對油脂凝膠硬度的影響
結(jié)果顯示，在相同的β-谷甾醇添加量中，在較低貯藏溫度下形成的油脂凝膠的硬度高于在較高溫度下的硬度，并且硬度顯著變化。貯藏溫度為5 ℃時，當β-谷甾醇添加量從12%增加到20%時，油脂凝膠的硬度由2.78 N增至4.77 N，硬度變化顯著。
4.β-谷甾醇添加量對油脂凝膠熱力學(xué)性質(zhì)的影響
在加熱過程中，油脂凝膠會表現(xiàn)出相轉(zhuǎn)變，差示掃描量熱儀可以通過測量樣品相變過程中的熱變化，分析出相變發(fā)生的起始、峰值及終止溫度。在同一升溫、降溫速率下，β-谷甾醇添加量為12%、16%、20%的油脂凝膠其熔化與結(jié)晶曲線隨β-谷甾醇添加量的變化趨勢如圖3所示。圖3曲線顯示了明顯的不對稱峰值，且不同β-谷甾醇添加量的油脂凝膠的熔化峰與結(jié)晶峰均為單峰。由圖3可知，隨油脂凝膠中β-谷甾醇添加量的增加，結(jié)晶峰值溫度、熔化峰值溫度均增加，結(jié)晶過程產(chǎn)生的峰值溫度低于熔化過程中產(chǎn)生的，從而產(chǎn)生過冷現(xiàn)象，過冷度隨油脂凝膠中β-谷甾醇添加量增加而降低。結(jié)果表明，β-谷甾醇添加量對油脂凝膠的熔化與結(jié)晶均有一定影響。
結(jié)果顯示，β-谷甾醇添加量對油脂凝膠的熔化結(jié)晶焓均具有一定影響，隨著β-谷甾醇添加量的增加，焓變呈增加趨勢，表明體系中凝膠劑分子結(jié)晶的排列更加整齊且形成油脂凝膠的自發(fā)性增強。β-谷甾醇添加量為20%時，結(jié)晶焓變?yōu)?.55 J/g，表明該體系中結(jié)晶的凝膠劑分子排列的最為整齊。結(jié)果表明，β-谷甾醇添加量對油脂凝膠熱力學(xué)特性存在一定影響。
5.β-谷甾醇添加量對油脂凝膠SFC的影響
結(jié)果顯示，當溫度處于0℃時，β-谷甾醇添加量由12%增加到20%過程當中，SFC從4.7%上升到14.5%。β-谷甾醇添加量分別為12%、16%、20%的油脂凝膠在20℃前變化較平緩，20℃附近晶體結(jié)構(gòu)逐漸被破壞，SFC開始隨溫度急劇降低，說明油脂凝膠的凝膠-溶膠轉(zhuǎn)變溫度范圍在20～70℃之間。溫度的升高會加劇凝膠油的熔融，破壞其中的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使其SFC下降。當溫度低于20℃時，此時油脂凝膠構(gòu)成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能有效截留液態(tài)植物油并將其凝膠化形成塑性脂肪，在油脂凝膠體系中，構(gòu)成樣品中SFC的是凝膠劑而不是植物油，所以油脂凝膠的SFC不同是由于油脂凝膠中β-谷甾醇添加量不同導(dǎo)致的。
6.β-谷甾醇添加量對油脂凝膠晶型的影響
由圖5A可知，不同β-谷甾醇添加量形成的油脂凝膠均在4.75 ?和4.62 ?處存在較強的衍射峰。隨著β-谷甾醇添加量的增加，在12.49 ?和7.50 ?處出現(xiàn)新的衍射峰，說明油脂凝膠的結(jié)晶排列變得更加有序。由圖5B可知，初榨大豆毛油在掃描范圍內(nèi)僅在20°附近出現(xiàn)一個非晶峰，β-谷甾醇純體分別在7.55、5.97、4.85、4.08 ?處存在強衍射峰，而油脂凝膠X-射線衍射圖譜中沒有相應(yīng)的衍射峰，說明油脂凝膠所形成的結(jié)晶可能來自β-谷甾醇與天然磷脂的自組裝。
7.β-谷甾醇添加量對油脂凝膠結(jié)晶形態(tài)的影響
如圖6所示，黑色部分為被束縛住的液態(tài)植物油，而較亮的部分為由凝膠劑形成的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，晶體整體分布較為均勻且呈針狀結(jié)晶。β-谷甾醇添加量為12%時，此時油脂凝膠的結(jié)晶分布稀疏，沒有形成較為致密的凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。當β-谷甾醇添加量為16%時，油脂凝膠結(jié)晶形態(tài)呈現(xiàn)長針狀。隨著β-谷甾醇添加量的增多，結(jié)晶大量增加且尺寸變小，說明凝膠劑形成了更加致密的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，截留液態(tài)植物油的能力增強。所以，β-谷甾醇添加量為20%時形成的油脂凝膠硬度和SFC最大，進而驗證了硬度和SFC的測定結(jié)果。
以初榨大豆毛油為基料油，實驗表明初榨大豆毛油中磷脂含量為1.84 mg/g，當β-谷甾醇添加量大于12%時，在20℃即可成功制備油脂凝膠。β-谷甾醇添加量對油脂凝膠體系的硬度、SFC、熔化結(jié)晶性質(zhì)均有顯著的影響，隨β-谷甾醇添加量的增多，這些性質(zhì)參數(shù)均呈上升趨勢。當β-谷甾醇添加量從12%增加到20%時，5℃貯藏的油脂凝膠其硬度由2.78 N增至4.77 N，硬度隨溫度變化顯著。0℃貯藏的油脂凝膠SFC從4.7%上升到14.5%。β-谷甾醇添加量為20%時，焓變最高，分別為8.57、6.55 J/g，體系中結(jié)晶的凝膠劑分子排列的最為整齊。X-射線衍射結(jié)果顯示β-谷甾醇添加量對油脂凝膠晶型影響不大，均存在β型晶體，晶體形狀為細長針狀，分布均勻。隨β-谷甾醇添加量的增加，其針狀結(jié)晶尺寸減小，分布密度增加，即β-谷甾醇添加量越高，硬度越大，結(jié)構(gòu)化植物油的能力越強，形成油脂凝膠結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性越好，為生產(chǎn)一種富含磷脂和VE等天然營養(yǎng)物質(zhì)的零反式脂肪酸食品專用油脂開辟一條更為健康的新道路。