沙棘籽油凝膠的制備及流變特性研究

高雅馨，李曉倩，于有強，侯占群*，牟德華*

1(河北科技大學 生物科學與工程學院，河北 石家莊,050018) 2(中國食品發酵工業研究院有限公司，北京,100015) 3(河北省藥品檢驗研究院，河北 石家莊,050020)

沙棘為胡頹子科植物沙棘(HippophaerhamnoidesLinn.)的干燥成熟果實[1]。沙棘籽油是從沙棘種子中提取得到的一種植物油，不飽和脂肪酸含量高達87%，含多種植物甾醇、黃酮類物質和酚類化合物等活性成分，營養價值高[2]，具有增強機體免疫力、抗炎、止痛和抗衰老等功效[3]，被稱為“油料黃金”。

目前，構建乳狀液體系、制備微膠囊是拓展沙棘籽油應用范圍的常見方法，但有關沙棘籽油凝膠的研究還較少。向殷豐等[4]以酪蛋白酸鈉和麥芽糊精為壁材，制備沙棘籽油微膠囊，結果表明微膠囊包埋延長了高溫加速儲存過程中沙棘籽油的氧化誘導時間，氧化穩定性提高；SHEN等[5]制備沙棘油納米乳，荷載肉豆蔻酸異丙酯，結果表明沙棘油納米乳是一種潛在的脂溶性藥物遞送體系。肉桂酸又稱桂皮酸，為傳統藥食同源的中藥植物肉桂的主要有效成分之一，具有抗菌、抗抑郁、抗炎、降血糖等生理活性[6-8]。肉桂酸是一種凝膠因子，可通過結晶方式將油脂束縛在凝膠網絡中制備油凝膠，載油量高達90%以上[9]。左鋒等[10]利用肉桂酸制備米糠油有機凝膠，米糠油凝膠中形成細小結晶，分布均勻。乳鐵蛋白，是一種非血紅素鐵結合糖蛋白，具有促進鐵吸收、抗菌、抗腫瘤等作用[11]，乳化性、起泡性和溶解性良好，廣泛應用于食品遞送體系中，用于保護生物活性成分[12]。

本研究以肉桂酸為凝膠劑、乳鐵蛋白為乳化劑制備沙棘籽油復合凝膠，研究凝膠因子肉桂酸誘導的油脂凝膠成膠特性；制備乳鐵蛋白-肉桂酸復合沙棘籽油凝膠，研究復合凝膠理化穩定性及流變特性，探索一種荷載功能性油脂的遞送體系，為沙棘籽油在食品工業中的應用提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

沙棘籽油，北京寶德康食品有限公司(超臨界萃取法提取)；乳鐵蛋白(lactoferrin,LF),鄭州百利化工產品有限公司；肉桂酸(cinnamic acid,CA),上海源葉生物科技有限公司。

1.2 試劑與儀器

1.2.1 試劑

異辛烷、冰乙酸、乙醚、石油醚、無水乙醇、體積分數95%乙醇、NH3·H2O,北京化工廠；KI、NaOH、硫代硫酸鈉、Na2CO3、重鉻酸鉀、鄰苯二甲酸氫鉀,天津永大化學試劑有限公司，所有試劑均為分析純。

1.2.2 儀器

BS210S型電子天平,北京賽多利斯儀器系統有限公司；T25 基本型ULTRA-TURRAX 分散機,德國IKA 公司；高速冷凍離心機,上海安亭科學儀器廠；CKX41型倒置光學顯微鏡,日本奧林巴斯株式會社；S3500激光粒度分析儀,美國麥奇克有限公司；LUMISizer 611型穩定性分析儀,德國LUM 儀器公司；Rheolaser Master光學法微流變儀,法國FORMULACTION公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 沙棘籽油有機凝膠的制備及表征

1.3.1.1 沙棘籽油有機凝膠的制備

精確稱取一定質量的沙棘籽油，置于90 ℃水浴，加入適量肉桂酸，直至充分溶解，在一定溫度下冷卻形成凝膠。肉桂酸濃度組：制備肉桂酸質量分數為2%、4%、6%、8%、10%和12%的沙棘籽油有機凝膠，4 ℃冷卻成膠；凝膠溫度組：制備肉桂酸質量分數為10%的沙棘籽油有機凝膠，分別放入4、15和25 ℃恒溫箱過夜成膠。

1.3.1.2 沙棘籽油有機凝膠微觀結構分析

滴加1滴熔融油脂凝膠樣品于載玻片上，成膠前迅速蓋好蓋玻片，用倒置顯微鏡目鏡10倍，物鏡10、20和40倍觀察成像。

1.3.1.3 沙棘籽油有機凝膠的持油量測定

取10 mL空離心管稱量質量，吸取10 mL左右不同肉桂酸質量分數的熔融沙棘籽油凝膠樣品，置于4 ℃冷藏24 h，取出擦干離心管表面水珠，稱量質量，然后置于低溫冷凍離心機4 ℃，10 000 r/min離心10 min，放入4 ℃恒溫箱離心管倒置10 min，將游離油排干，再次稱量質量，每個樣品平行測定3次，計算凝膠樣品持油量，如公式(1)所示：

(1)

式中：m0，空離心管質量，g；m1，離心前樣品加離心管總質量，g；m2，離心后排干游離油剩余樣品加離心管總質量，g。

1.3.2 LF-CA復合沙棘籽油凝膠的制備及表征

1.3.2.1 LF-CA復合沙棘籽油凝膠的制備

精確稱取一定質量的乳鐵蛋白，溶于水中，磁力攪拌1 h充分溶解，備用；稱取一定質量的肉桂酸，溶于預熱至90 ℃的沙棘籽油，得到熔融的沙棘籽油有機凝膠；稱取適量乳鐵蛋白溶液，邊剪切邊緩慢倒入熔融沙棘籽油凝膠，10 000 r/min剪切10 min，即得LF-CA復合沙棘籽油凝膠。固定其余條件，分別改變乳鐵蛋白質量分數(5%、10%、15%、20%、25%和30%)、肉桂酸質量分數(0%、2%、4%、6%、8%和10%)、復合凝膠處理溫度(-18、4、25和85 ℃)制備LF-CA復合沙棘籽油凝膠。

1.3.2.2 LF-CA復合沙棘籽油凝膠的微觀結構分析

取LF-CA復合凝膠樣品滴加在載玻片上制片，用倒置光學顯微鏡目鏡10倍，物鏡10、40倍觀察成像。

1.3.2.3 LF-CA復合沙棘籽油凝膠的粒徑分析

采用激光粒度儀測定復合凝膠粒徑，按照濕法程序自動測定樣品粒徑，滴加適量樣品于樣品池中，滴加量以達到儀器可識別測定濃度為宜。方法參數：調零時間30 s，測定時間30 s，測定次數1次，清洗次數4次，分散介質折射率1.33。每個樣品平行測定3次。

1.3.2.4 LF-CA復合沙棘籽油凝膠物理穩定性分析

采用LUMiSizer穩定性分析儀測定乳液在加速離心狀態下的穩定性，儀器參數：離心轉速 4 000 r/min，輪廓線500條，時間間隔10 s，光因子1.0。

1.3.2.5 LF-CA復合沙棘籽油凝膠的流變特性分析

采用Rheolaser Master光學法微流變儀測定沙棘籽油凝膠的流變特性。沙棘籽油有機凝膠制備方法同1.3.1.1，量取熔融的沙棘籽油有機凝膠約20 mL加入到微流變儀樣品瓶中，4 ℃冷藏成膠；LF-CA復合凝膠制備方法同1.3.2.1,量取制備好的LF-CA復合凝膠樣品，使用微流變儀在室溫25 ℃條件下測定樣品的流變特性。

Rheolaser Master光學法微流變儀利用多散斑-擴散波光譜學測定乳液運動軌跡，得到粒子均方位移(mean squrare displacement，MSD)與時間的關系曲線，根據MSD曲線推算出樣品的流變學參數：樣品的彈性因子(elasticity index，EI)表征樣品在靜止狀態下的樣品強度；樣品的宏觀黏度因子(macroscopic viscosity index，MVI)表征樣品在靜止狀態下的樣品黏度；樣品的固液平衡值(soild-liquid-balance，SLB)表征樣品在靜止狀態下的固液狀態。

1.4 數據處理

實驗均重復3次，數據以平均值±標準誤差表示。采用Origin 8.5繪制圖表、SPSS 17.0軟件進行統計學分析，差異顯著性分析采用鄧肯(Duncan)多重比較，P<0.05為差異顯著。

2 結果與分析

2.1 沙棘籽油有機凝膠的物理特性

2.1.1 肉桂酸質量分數對沙棘籽油有機凝膠物理特性的影響

2.1.1.1 沙棘籽油有機凝膠微觀結構分析

圖1為添加不同質量分數肉桂酸形成的沙棘籽油有機凝膠照片及光學顯微鏡圖片。由圖1可知，肉桂酸添加質量分數為2%時，幾乎沒有凝膠形成，肉眼觀察質地與純油無明顯差別，流動性好；肉桂酸質量分數≥4%即形成凝膠結構，質量分數4%樣品中存在少量游離油，說明添加質量分數4%的肉桂酸開始成膠；隨著肉桂酸體積分數的增加，形成的油脂凝膠質地更致密，顏色越深。

圖1 不同肉桂酸質量分數的沙棘籽油有機凝膠微觀結構Fig.1 Effects of different cinnamic acid contents on themicrostucture of seabuckthorn seed oil organogels注：a,b,c,d,e,f分別表示肉桂酸質量分數為2%、4%、6%、8%、10%和12%的樣品光學顯微鏡圖，放大倍數為200倍

肉桂酸是一種小分子凝膠劑，在形成油脂凝膠的過程中，油脂與凝膠劑之間的作用力和凝膠劑與凝膠劑之間的作用力達到平衡時能形成均一穩定的油脂凝膠[13]。如圖1顯微鏡圖片所示，肉桂酸質量分數不同，體系中的凝膠形態大小各不相同：肉桂酸體積分數為2%的樣品中為極小的點狀結晶，且分布稀疏；肉桂酸質量分數為4%～10%，形成較長的條狀結晶，且肉桂酸含量越多，結晶長度越短，說明在此質量分數范圍內肉桂酸與沙棘籽油之間的作用力較強；肉桂酸質量分數為12%時，肉桂酸與油脂形成的結晶之間平衡被破壞，開始形成大量形狀不規則、界限模糊的結晶，說明凝膠劑含量越多，凝膠劑與凝膠劑之間的作用力越大，不利于油脂與凝膠劑結合，因此凝膠結構之間互相粘連，形成團狀凝膠結晶。肉桂酸誘導的沙棘籽油凝膠，成膠的臨界質量分數為4%。

2.1.1.2 肉桂酸質量分數對沙棘籽油有機凝膠持油量的影響

油脂凝膠是通過凝膠劑與油脂之間的相互作用形成結晶網絡結構，將油脂截留在其中[14]。如圖2所示，沙棘籽油持油量與肉桂酸質量分數呈正比關系。肉桂酸質量分數≤10%時，隨著肉桂酸質量分數的增加，沙棘籽油持油量顯著增加；肉桂酸質量分數為12%時，持油量稍有增加，但差異不顯著，即肉桂酸質量分數為10%，可將沙棘籽油幾乎完全束縛在結晶凝膠網絡中。結合圖1，肉桂酸含量較少，形成較大的結晶結構，將沙棘籽油截留在凝膠網絡中，高速離心時，樣品抗剪切能力差，游離油從凝膠網絡中析出。肉桂酸質量分數較高時，形成小而致密的凝膠結構，加速離心仍能保持穩定。綜上，形成沙棘籽油有機凝膠的肉桂酸臨界質量分數為4%，當肉桂酸質量分數為10%時，沙棘籽油形成致密穩定的凝膠網絡。

圖2 肉桂酸質量分數對沙棘籽油有機凝膠持油量的影響Fig.2 Effects of different cinnamic acid contents on theoil binding capacity of organogels注：不同小寫字母表示樣品間差異顯著(P<0.05)(下同)

2.1.2 溫度對沙棘籽油有機凝膠物理特性的影響

2.1.2.1 不同溫度形成的沙棘籽油有機凝膠微觀結構分析

用倒置顯微鏡觀察不同冷卻溫度下形成的沙棘籽油有機凝膠的微觀結構，結果如圖3所示。由圖3可知，不同冷卻溫度形成的凝膠結晶大小形態各異，4 ℃形成較規則的長方形結晶，大小不一；15 ℃形成較小的不規則形狀結晶；25 ℃形成較小的不規則形狀結晶，但數量減少，圖片中可以觀察到未結晶的圓形油滴，說明部分油脂未形成結晶。

圖3 不同冷卻溫度的沙棘籽油有機凝膠顯微鏡圖Fig.3 Effects of different temperature on themicrostructure of organogels注：a,b,c分別表示冷卻溫度為4、15和25 ℃的凝膠樣品；下標1,2,3表示放大倍數為100、200和400倍

2.1.2.2 冷卻溫度對沙棘籽油有機凝膠持油量的影響

圖4為在不同冷卻溫度下，形成的沙棘籽油有機凝膠的持油量結果。如圖4所示，隨著冷卻溫度的升高，凝膠持油量呈降低的趨勢。4、15 ℃形成的凝膠持油量接近100%，25 ℃形成的凝膠持油量只有44.34%，說明肉桂酸質量分數適當條件下，室溫不利于有機凝膠的形成，與顯微鏡觀察25 ℃條件下形成的凝膠中有游離油的結果相對應，原因可能是在溫度較低時，小分子凝膠劑間相互結合形成結晶，溫度越高，凝膠劑越不穩定，作用力減弱，結晶由大變小。溫度過高時無法形成足夠的結晶，液態油未被包裹導致油脂析出，持油量降低[15]。說明溫度越高越不利于沙棘籽油有機凝膠的形成。

圖4 冷卻溫度對有機凝膠持油量的影響Fig.4 Effects of different cooling temperature on the oilbinding capacity of organogels

2.2 沙棘籽油有機凝膠的物理特性

2.2.1 不同乳鐵蛋白質量分數對復合凝膠的物理特性

2.2.1.1 乳鐵蛋白質量分數對復合凝膠粒徑的影響

粒徑表征體系中液滴顆粒大小，粒徑大小是影響體系穩定性的主要因素之一，結果如圖5所示。

圖5 不同乳鐵蛋白質量分數LF-CA復合凝膠的粒徑分布Fig.5 Effects of different lactoferrin concentration on theparticle size of microgels

乳鐵蛋白作為復合體系中的乳化劑，通過吸附到油滴表面形成一層親水性保護膜，發揮空間位阻效應，維持復合凝膠體系中油滴良好的分散狀態。由圖5可知，隨著乳鐵蛋白質量分數的增加，液滴平均粒徑先減小后增大，樣品中粒徑分布隨著乳鐵蛋白質量分數的增加，逐漸向左偏移，但分布范圍跨度較大。乳鐵蛋白質量分數為5%時，樣品平均粒徑較大，為(27.230±1.031) μm，粒徑分布接近單峰，顆粒大小均勻。乳鐵蛋白質量分數為10%，平均粒徑減小到(20.120±0.319) μm，粒徑分布向左偏移，但范圍變大，呈多峰分布，顆粒粒徑在1～10 μm處的比例升高。乳鐵蛋白質量分數增加到15%～20%，粒徑分布相當，呈三峰分布，分布范圍減小到1～30 μm；乳鐵蛋白質量分數為20%，平均粒徑達到最小值，為(7.920±1.100) μm。乳鐵蛋白質量分數增加到25%～30%，粒徑分布范圍變寬，平均粒徑增大。隨著乳鐵蛋白質量分數的增加，乳化顆粒增多，液滴粒徑逐漸減小，但乳鐵蛋白質量分數過高，油滴表面結合的蛋白顆粒達到飽和狀態，繼續增加會吸附在蛋白外層，導致液滴粒徑開始增大，陳先鑫等[16]和劉瑞丹[17]也得出類似結論，也有可能由于復合凝膠黏度太大，導致液滴間相互聚集絮凝，粒徑稍有增加。

2.2.1.2 乳鐵蛋白質量分數對復合凝膠穩定性的影響

如圖6所示，隨著乳鐵蛋白質量分數的增加，透射光圖譜變化幅度越來越小。在加速離心作用下，乳鐵蛋白質量分數為5%～15%，樣品瓶底部的透射率輪廓線逐漸上升，透光率逐漸增加，說明乳液中顆粒聚集上浮分層，此時與油滴結合的乳鐵蛋白數量少，油滴粒徑較大，易聚集成團液滴上浮。由圖6可知，乳鐵蛋白質量分數為5%～20%時，隨著乳鐵蛋白質量分數的增加，粒徑逐漸減小，乳液中顆粒粒徑大小與脂肪球的上浮速度成正比[18]，粒徑越小越不易上浮，樣品趨于穩定，分層現象越不明顯。乳鐵蛋白質量分數為20%～30%時，透射率幾乎沒有變化，說明樣品穩定性較好，雖然樣品粒徑增大，但乳鐵蛋白質量增大，界面張力隨之改變，延緩絮凝，顆粒運動阻力增大，穩定性增加，未出現上浮或下沉等分層現象。沙棘籽油有機凝膠通過肉桂酸的自聚集形成結晶將沙棘籽油固定在三維網絡中，剪切力立即不可逆地破壞凝膠的網絡結構，乳鐵蛋白通過和沙棘籽油、肉桂酸結合穩固肉桂酸凝膠，一方面乳鐵蛋白包裹在形成結晶網絡的凝膠外層可以削弱剪切力對有機凝膠的破壞，另一方面乳鐵蛋白可與未形成凝膠的油滴結合，增加穩定性。綜上所述，蛋白質是維持LF-CA復合凝膠體系穩定性的重要因素。

圖6 不同乳鐵蛋白質量分數LF-CA復合凝膠的透射光圖譜Fig.6 Effects of different lactoferrin concentration on the transmission curves of microgels注：a,b,c,d,e,f分別表示乳鐵蛋質量積分數為5%、10%、15%、20%、25%和30%

2.2.1.3 乳鐵蛋白質量分數對復合凝膠流變特性的影響

分析乳鐵蛋白質量分數對LF-CA復合凝膠黏彈性特征的影響，結果如圖7所示。由圖7可知，隨著乳鐵蛋白質量分數的增加，樣品MVI、EI呈逐漸增加的趨勢。當乳鐵蛋白質量分數為5%～15%時，MVI、EI明顯增大，蛋白吸附至油水界面是一個動態過程，第一階段蛋白從水相向界面擴散，蛋白質量分數越高，蛋白擴散越慢；第二階段是蛋白在界面的吸附，蛋白通過去折疊過程改變分子結構，增加表面疏水性，降低吸附能壘；第三階段是蛋白分子在界面發生結構重排、交聯及固化，最終形成高黏彈性的界面網狀結構[19-20]。乳鐵蛋白質量分數增加至20%及以上，MVI、EI增加較少，可能是由于蛋白吸附達到較飽和狀態，暴露的疏水基團減少，蛋白分子間相互作用不再增加或增加較少，體系黏彈性增加減少。

隨著乳鐵蛋白質量分數的增加，SLB值逐漸減小，如圖7所示，當乳鐵蛋白質量分數為5%～15%時，SLB值>0.5，體系液體特征仍大于固體特征；當乳鐵蛋白質量分數為20%～30%時，SLB值<0.5。當乳鐵蛋白質量分數為20%時，SLB值最低，固體特征大于液體特征；說明乳鐵蛋白質量分數的增加明顯影響了體系中粒子的運動，乳鐵蛋白質量分數增大，體系黏度增大，粒子運動受黏度影響，運動阻力增大，蛋白分子之間及蛋白與油滴、肉桂酸之間的相互作用構建網狀結構，限制粒子的運動。綜上所述，乳鐵蛋白質量分數為20%～30%的LF-CA復合凝膠黏彈性較好。

圖7 不同乳鐵蛋白質量分數LF-CA復合凝膠的黏彈性特征Fig.7 Effects of different lactoferrin concentration onrheological behavior of microgels

2.2.2 不同肉桂酸質量分數對復合凝膠的物理特性

2.2.2.1 不同肉桂酸質量分數對復合凝膠的微觀結構分析

肉桂酸在沙棘籽油內部形成結晶結構，質量分數不同，LF-CA復合凝膠的微觀結構變化較大，如圖8所示，隨著肉桂酸質量分數的增加，體系中液滴由分散狀態逐漸凝聚成網絡狀態。

肉桂酸質量分數為0時，即單層乳鐵蛋白沙棘籽油乳液中，乳鐵蛋白將沙棘籽油乳化成小液滴分散在體系中；肉桂酸質量分數增加至2%～4%時，如圖8(B1)、(C1)，結晶結構出現，但未形成有機凝膠中的片狀結構，而是形成脂肪晶體嵌入水合乳鐵蛋白組成的連續相中；肉桂酸質量分數為6%～10%，肉桂酸凝膠形成長方形結晶，體系中同時存在乳化液滴、結晶凝膠、網狀結構等3種狀態，肉桂酸質量分數為8%～10%時，結晶聚集。分析微觀結構，肉桂酸質量分數為2%～4%時易形成穩定的凝膠網絡結構。

圖8 不同肉桂酸質量分數的LF-CA復合凝膠顯微鏡圖Fig.8 Effects of different cinnamic acid concentration onthe microstructure of microgels注：a,b,c,d,e,f表示肉桂酸質量分數為0%、2%、4%、6%、8%和10%；下標1,2表示放大倍數為100、400倍

2.2.2.2 肉桂酸質量分數對復合凝膠粒徑的影響

如圖9所示，肉桂酸質量分數不同，LF-CA復合凝膠的平均粒徑變化幅度較大，從(7.920±1.100)μm到(59.625±2.475) μm不等，粒徑分布跨度大，0.4～500 μm均有一定比例液滴存在。肉桂酸質量分數為0時，液滴粒度主要在1、10 μm左右；肉桂酸質量分數為2%時，液滴粒度在1～100 μm分布較均勻，平均粒徑增大；肉桂酸質量分數為4%時，平均粒徑較小，液滴粒度主要分布在2～20 μm，跨度較小，說明體系中液滴粒徑差距較小，分布更均勻；肉桂酸質量分數≥6%時，平均粒徑從10 μm左右增加到30～60 μm，結合圖8凝膠微觀結構，肉桂酸片狀結晶形成，粒徑分布范圍擴大至2～500 μm，肉桂酸質量分數越高，較大粒徑液滴所占比例越大，平均粒徑越大。

圖9 不同肉桂酸質量分數LF-CA復合凝膠的粒徑分布Fig.9 Effects of different cinnamic acid concentration onthe particle size of microgels

2.2.2.3 肉桂酸質量分數對復合凝膠穩定性的影響

如圖10所示，除肉桂酸質量分數為4%、6%復合凝膠外，其他濃度樣品透光率在不同位置都有增加。肉桂酸質量分數為0、2%的復合凝膠底部透光率增加，有不同程度的上浮分層現象，肉桂酸質量分數為8%、10%的凝膠體系在樣品瓶接近底部的位置出現斷層，透光率增加，說明既有上浮分層又有沉淀分層，肉桂酸質量分數為10%時凝膠樣品頂部透光率明顯增加是因為游離油上浮。肉桂酸質量分數為4%和6%的凝膠體系較為穩定。體系中的物理失穩現象都會導致液滴聚結變大、上浮或下沉，最后導致體系相分離[21]。肉桂酸是復合凝膠中形成油脂凝膠的主要成分，未添加肉桂酸的體系微觀結構中有液滴存在，液滴由于布朗運動相互靠近，發生絮凝聚集，加快上浮分層；添加質量分數為2%肉桂酸的復合體系，乳鐵蛋白是維持體系穩定的主要成分，質量分數提高至4%、6%，肉桂酸在體系中與乳鐵蛋白、沙棘籽油通過疏水相互作用均勻穩定分布，沒有上浮或沉淀分層，肉桂酸質量分數較高，為8%和10%時，肉桂酸凝膠顆粒數量變多，結晶增加，乳液成分在加速離心作用下上浮，結晶在離心作用下沉淀，因此出現上浮和沉淀2種分層現象。

圖10 不同肉桂酸質量分數LF-CA復合凝膠的透射光圖譜Fig.10 Effects of different cinnamic acid concentration on the transmission curves of microgels注：a,b,c,d,e,f表示肉桂酸質量分數依次為0%、2%、4%、6%、8%和10%

2.2.2.4 肉桂酸質量分數對復合凝膠流變特性的影響

如圖11所示，肉桂酸質量分數不同，LF-CA復合凝膠的MVI、EI、SLB值差異較大。

圖11 不同肉桂酸質量分數LF-CA復合凝膠的黏彈性特征Fig.11 Effects of different cinnamic acid concentrationon rheological behavior of microgels

隨著肉桂酸質量分數的增加，樣品的宏觀黏度MVI和彈性EI呈先上升后持續平穩最后下降的趨勢。肉桂酸質量分數為0時，乳鐵蛋白包裹在油滴表面形成乳液，乳化油滴均勻分散在體相中，黏彈性較小；肉桂酸質量分數較低，固體油顆粒、液態油與蛋白質基質相互作用，結合圖8,圖8-a由分散液滴組成，其余微觀結構均呈網絡形態，將油脂截留在其中，與WIEDENMANN等[22]的研究結果相似，說明肉桂酸質量分數為2%～8%可以促進LF-CA復合凝膠網絡結構的形成，固體油結晶含量的適當增加能再增加凝膠的黏彈性。肉桂酸質量分數為10%，凝膠劑濃度過高，油脂形成大量晶體顆粒，結晶體聚集，導致凝膠基質內部油脂形成連續的硬質晶體網絡，從液滴表面凸出部分結晶體，促進液滴聚集，形成較大的不規則聚集體，與乳鐵蛋白之間的相互作用就會減少，降低LF-CA復合凝膠整體的相互作用，從而減小復合凝膠的黏彈性，MVI、EI降低[23]。

肉桂酸質量分數為0%，乳鐵蛋白包裹沙棘籽油形成的乳液體系SLB值>0.5，液體特征大于固體特征；肉桂酸質量分數為2%～10%時，SLB值<0.5，隨著肉桂酸質量分數的增大，SLB值逐漸減小，肉桂酸含量越多，LF-CA復合凝膠中的固體結晶顆粒越多，體系固體特征越來越明顯，復合凝膠屬于彈性樣品，粒子運動受網絡結構的影響越來越大。綜上所述，LF-CA復合凝膠中肉桂酸質量分數為2%～8%有利于凝膠網絡的形成，體系黏彈性較好。

2.2.3 溫度對復合凝膠物理特性的影響

2.2.3.1 溫度對復合凝膠穩定性的影響

LF-CA復合凝膠中的乳鐵蛋白和肉桂酸對熱敏感，蛋白質在高溫加熱條件下變性聚集，肉桂酸加熱在油脂中溶解，4 ℃冷藏更容易形成凝膠結晶。因此，未經過高溫加熱處理的LF-CA復合凝膠在-18、4、25 ℃等常見儲藏溫度條件下恒溫儲藏1 d后測定穩定性，結果如圖12所示。由圖12可知，-18 ℃冷凍儲藏后，加速離心條件下，樣品快速分層，樣品瓶上層透光率迅速增大，說明冷凍極大程度上破壞了復合凝膠體系的穩定性，體系中乳鐵蛋白、肉桂酸和油滴之間相互作用產生不可溶性絮凝，冷凍脫水，加速離心絮凝沉淀到底層[24]。4、25 ℃儲藏樣品加速離心條件下，透光率基本不變，說明4、25 ℃儲藏，樣品穩定性較好。85 ℃加熱2 h，加速離心條件下樣品瓶底部透光率逐漸增加，樣品出現上浮分層，乳鐵蛋白變性聚集溫度為80 ℃以上[25]，85 ℃加熱乳鐵蛋白發生不可逆變性，形成熱聚集體，在較低的加熱溫度下處理蛋白，蛋白疏水基團暴露，表面疏水性增加，結合位點增多，溫度過高、長時間加熱后肽鏈在冷卻過程中易發生疏水作用，乳鐵蛋白疏水聚集，表面疏水性降低[26]，LF-CA穩定性降低，分層現象明顯。

圖12 不同處理溫度LF-CA復合凝膠的透射光圖譜Fig.12 Effects of different temperature on the transmission curves of microgels注：a,b,c,d分別表示儲藏/處理溫度為-18、4、25和85 ℃

2.2.3.2 溫度對復合凝膠流變特性的影響

分別測定儲藏及處理前后LF-CA復合凝膠樣品的黏彈性特征，結果如圖13所示。對比凝膠的黏彈性變化，-18 ℃冷凍儲藏的樣品宏觀黏度MVI、彈性EI、SLB值變化較大。由圖13可知，-18 ℃冷凍后恢復常溫的樣品MVI大幅度降低，彈性EI降低約1個數量級，SLB值增大，由黏彈性樣品變為純黏性樣品，表現出典型的液體性質；-18 ℃可能對凝膠結晶結構造成不可逆的破壞，恢復室溫后無法重組形成凝膠網絡，這與劉日斌等[27]和孟宗等[28]的研究結果相符，凍融穩定性較差。4 ℃冷藏樣品宏觀黏度MVI稍有降低，彈性EI幾乎不變，SLB值增加；25 ℃儲藏樣品MVI增大，EI、SLB值基本不變，4 ℃冷藏促進結晶體的生長，乳鐵蛋白質量分數、肉桂酸質量分數、持油量相等的體系中，結晶體的增多削弱了與蛋白之間的作用力，導致凝膠網絡疏松，所以25 ℃更有利于LF-CA復合凝膠體系中凝膠網絡的構建。85 ℃加熱處理樣品的MVI、EI增大，SLB值減小，據研究乳鐵蛋白在溫度>70 ℃開始變性，蛋白肽鏈舒展，通過二硫鍵、靜電作用、疏水相互作用等形成聚集體，LF-CA復合凝膠中乳鐵蛋白變性舒展與油滴間的作用增強，凝膠網絡強度增大，黏彈性增加，固體特征更加明顯[29-30]。綜上所述，從流變學角度分析，LF-CA復合凝膠的凍融穩定性較差，25 ℃更利于復合凝膠凝膠網絡的構建，85 ℃加熱處理后凝膠強度增加。

圖13 不同處理溫度LF-CA復合凝膠的黏彈性特征Fig.13 Effects of different temperature on rheologicalbehavior of microgels

3 結論

沙棘籽油有機凝膠的臨界成膠質量分數為4%，肉桂酸質量分數越高，結晶單元越小，持油量越高；低溫4 ℃有利于有機凝膠形成結晶。加入乳鐵蛋白制備LF-CA復合凝膠，乳鐵蛋白包裹在形成結晶網絡的凝膠外層可以削弱剪切力對肉桂酸凝膠的破壞，提高體系穩定性。乳鐵蛋白質量分數為20%時，復合凝膠粒徑最小，穩定性較好，凝膠體系的SLB值<0.5，固體特征明顯，黏彈性較高；肉桂酸質量分數為4%時，復合凝膠呈網絡結構，凝膠樣品粒徑最小，穩定性較好；85 ℃加熱條件下的穩定性較差，但黏彈性增加；-18 ℃過夜儲藏后分層明顯，變為純黏性牛頓流體，凍融穩定性較差；4、25 ℃儲藏穩定性較好。綜上所示，LF-CA復合沙棘籽油凝膠為黏彈性非牛頓流體，復合體系穩定性提高，成功構建了蛋白大分子聚合物與小分子凝膠劑復合沙棘籽油凝膠體系，為食品遞送體系的構建和沙棘籽油在食品工業中的應用拓展提供理論支持。