综述:植物基油凝胶:形成机理、氧化稳定性、消化过程及其在烘焙产品中的应用

《TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY》:Plant-based oleogels: Formation, oxidative stability, digestion, and applications in bakery products

【字体: 时间:2026年06月12日 来源:TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY 15.4

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  赵木欣|马泰奥·格罗西|饶佳佳|陈炳灿北达科他州立大学植物科学系,美国北达科他州法戈市,58108摘要背景油凝胶作为一种有前景的固体脂肪替代品,可以减少饱和脂肪、消除反式脂肪,并改善食品的营养价值。油凝胶将液态油固定在三维网络中,使其具有类似固体的功能,同时保留了油相中的有益脂肪

  
赵木欣|马泰奥·格罗西|饶佳佳|陈炳灿
北达科他州立大学植物科学系,美国北达科他州法戈市,58108

摘要

背景

油凝胶作为一种有前景的固体脂肪替代品,可以减少饱和脂肪、消除反式脂肪,并改善食品的营养价值。油凝胶将液态油固定在三维网络中,使其具有类似固体的功能,同时保留了油相中的有益脂肪酸组成。然而,要在烘焙系统中成功应用油凝胶,需要清楚了解其形成机制、结构特性以及在复杂食品基质中的功能表现。

范围与方法

本综述综合了目前关于油凝胶形成及其结构和功能影响因素的知识。此外,还探讨了油凝胶在块状形式以及作为烘焙产品成分时的氧化稳定性和消化行为。最后,详细回顾了油凝胶在低脂和高脂烘焙产品中的应用,强调了它们对产品质量和稳定性的影响。

主要发现与结论

证据表明,油凝胶可以在烘焙配方中替代传统固体脂肪,同时保持理想的质地、流变性和稳定性特性。其功能取决于油类型、油凝胶剂和加工条件,这些因素共同决定了油的结合能力、热行为、氧化稳定性以及最终产品的质地。此外,油凝胶还可以调节脂质的消化过程,为营养优化提供了机会。本综述强调了油凝胶应用的潜力与挑战,为优化配方策略以提升产品质量和促进其在食品工业中的应用提供了框架。

引言

烘焙产品在我们的日常饮食中扮演着重要角色,为消费者提供了便利和愉悦。然而,传统的烘焙配方严重依赖黄油、猪油和起酥油等固体脂肪,这些脂肪通过润滑和充气作用显著改善了烘焙食品的结构、质地和感官特性,延长了保质期,并作为风味发展的前体(Demirkesen & Mert, 2020; L. Li et al., 2022)。尽管具有这些功能,但它们高含量的饱和脂肪和反式脂肪与严重的健康问题有关,包括冠心病、肥胖、2型糖尿病、中风、内皮功能障碍和癌症(L. Li et al., 2022)。为了解决这些问题,烘焙行业正在寻找创新的脂肪替代品,以生产更健康的烘焙产品,同时不损害其口感和质地。
在烘焙产品中替代固体脂肪尤其具有挑战性,因为固体脂肪具有多种功能。作为烘焙产品中的关键成分,固体脂肪提供了多种独特功能,例如影响食品的风味、口感、奶油感、外观和整体口感(Demirkesen & Mert, 2020; Zhao et al., 2025)。几十年来,起酥油因其低成本、高熔点、高塑性、更好的氧化稳定性和更长的保质期以及改善烘焙产品质地和感官特性的能力而成为烘焙行业中最常用的传统脂肪(Cui et al., 2022; Demirkesen & Mert, 2020)。它主要来源于部分氢化的油脂(PHO),通过部分氢化油脂中的双键将其转化为半固态脂肪(Cui et al., 2022; Zhao et al., 2025)。然而,这一过程中产生的反式脂肪限制了其使用,PHO已被从美国食品药品监督管理局(FDA)的“公认安全”(GRAS)名单中移除(FDA, 2018)。
因此,烘焙行业迫切需要寻找能够复制传统固体脂肪性能的替代脂肪,同时不带来健康风险。然而,开发完全复制固体脂肪功能和感官特性的脂肪替代品仍然是一个重大挑战。传统的脂肪替代策略包括全氢化、酯交换、甘油化或将富含饱和脂肪的热带油脂(如椰子油)与其他植物油脂混合。这些创新有效降低了反式脂肪酸的含量;然而,大多数替代品仍含有大量饱和脂肪酸(Espert et al., 2023)。相比之下,油凝胶化是一种有前景的方法,可以将液态油转化为具有热可逆三维网络的固体或半固态油凝胶。油凝胶的一个关键优势在于油相的脂肪酸组成不会改变。因此,使用富含不饱和脂肪酸的油作为油相制备油凝胶时,所得油凝胶能够保留优异的脂肪酸组成,从而提升使用该油凝胶制备的食品的营养价值。
此外,油凝胶因其能够复制固体脂肪的关键功能特性而在烘焙应用中具有潜力。这些特性包括在混合过程中捕获空气、增加面团的塑性和透气性、改善面包内部结构以及影响口感和风味传递(Demirkesen & Mert, 2020)。此外,油凝胶还具有抗氧化稳定性,可以减少储存过程中的脂质迁移,延长烘焙食品的保质期(Demirkesen & Mert, 2020; Hwang, 2020)。尽管如此,油凝胶在烘焙产品中的应用仍是一个发展中的领域,需要解决许多挑战才能充分发挥其潜力。油凝胶的性能取决于多种因素,包括所选油的类型、油凝胶剂的种类和浓度、加工条件以及它们所使用的具体烘焙基质。
近年来,许多综述文章从结构机制、功能特性和食品应用等方面总结了油凝胶系统。然而,大多数现有综述要么关注一般原理,要么专注于特定食品系统,对作为复杂基质的烘焙产品的关注有限。此外,多组分油凝胶系统、氧化稳定性和消化行为等领域的最新进展尚未在烘焙应用的背景下得到系统整合。因此,本综述重点介绍了基于植物的油凝胶,并特别关注了最新进展。本工作的目标是:(i)将油凝胶的形成机制与其在烘焙系统中的功能表现相结合;(ii)全面讨论油凝胶在块状形式和烘焙基质中的氧化稳定性和消化行为;(iii)突出油凝胶作为不同类型烘焙产品中脂肪替代品的最新应用进展。通过关注这些方面,本综述提供了关于油凝胶在开发更健康烘焙产品中作用的更具体和更新的视角。

章节摘录

油凝胶形成的基本机制

油凝胶化是一种非水凝胶化过程,通过添加一种或多种称为油凝胶剂的凝胶剂将液态油转化为类似凝胶的结构(Le et al., 2025)。由此形成的结构化油被称为油凝胶,通常由大量液态油(超过90%)组成,这些液态油被较低浓度的油凝胶剂物理包裹,形成热可逆、自支撑、无水且三维的凝胶网络(L. Li et al., 2022)。

bulk油和油凝胶中的脂质氧化

脂质氧化是富含脂肪的食品在储存和热加工过程中的关键质量问题。在传统的bulk油中,氧化是通过不饱和脂肪酸与氧气之间的化学反应发生的,尤其是在热、光或金属离子的影响下(Musakhanian et al., 2022; Villeneuve et al., 2023)。这些反应会导致营养损失、异味和有毒化合物的形成,以及外观和质地的变化,从而降低食品的质量。

影响油凝胶脂解的机制和因素

膳食脂质的消化是一个多阶段的生理过程,包括口腔、胃和肠道阶段,其特征是pH值逐渐变化和连续的酶促水解步骤,最终决定了脂质营养素的生物可利用性和生物吸收性(Okuro et al., 2021)。脂质消化的第一步发生在口腔中,咀嚼启动了含脂食品基质的机械分解,为后续步骤做好准备。

基于植物的油凝胶在烘焙产品中的应用

面包、饼干、曲奇、蛋糕和泡芙等烘焙产品因其理想的口感、风味、质地和香气以及便利性而受到消费者的喜爱。起酥油、热带脂肪和黄油是烘焙行业中常用的脂肪,它们有助于润滑、增加塑性、软化食品或促进气泡的融入和稳定(Demirkesen & Mert, 2020)。然而,起酥油主要由饱和脂肪组成,这需要通过昂贵的氢化过程来实现。

未来研究

如前所述,油凝胶已成为烘焙产品中传统固体脂肪的有希望的替代品。各种油凝胶剂已被用于将植物油转化为半固态形式,从而产生具有多样理化特性的油凝胶,使其能够在烘焙产品中应用,同时保持感官和质地质量,并提升营养价值。然而,仍需要更系统的研究来全面了解它们在食品系统中的作用。

结论

基于植物的油凝胶是一种结构多样且营养价值高的替代品,可替代富含饱和脂肪的传统固体脂肪。本综述总结了其在形成、氧化稳定性、消化以及在食品系统中的功能方面的最新进展,特别关注了其在烘焙应用中的表现。油凝胶的性质受油和油凝胶剂的组成以及加工条件(如剪切率、温度等)的影响。

作者致谢

赵木欣:研究、方法论、数据分析、原始稿撰写。马泰奥·格罗西:撰写与编辑。饶佳佳:资源获取、撰写与编辑。陈炳灿:概念构思、监督、项目管理、资金争取、撰写与编辑。
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