沙棘籽油凝胶的制备及流变特性研究

高雅馨，李晓倩，于有强，侯占群*，牟德华*

1(河北科技大学 生物科学与工程学院，河北 石家庄,050018) 2(中国食品发酵工业研究院有限公司，北京,100015) 3(河北省药品检验研究院，河北 石家庄,050020)

沙棘为胡颓子科植物沙棘(HippophaerhamnoidesLinn.)的干燥成熟果实[1]。沙棘籽油是从沙棘种子中提取得到的一种植物油，不饱和脂肪酸含量高达87%，含多种植物甾醇、黄酮类物质和酚类化合物等活性成分，营养价值高[2]，具有增强机体免疫力、抗炎、止痛和抗衰老等功效[3]，被称为“油料黄金”。

目前，构建乳状液体系、制备微胶囊是拓展沙棘籽油应用范围的常见方法，但有关沙棘籽油凝胶的研究还较少。向殷丰等[4]以酪蛋白酸钠和麦芽糊精为壁材，制备沙棘籽油微胶囊，结果表明微胶囊包埋延长了高温加速储存过程中沙棘籽油的氧化诱导时间，氧化稳定性提高；SHEN等[5]制备沙棘油纳米乳，荷载肉豆蔻酸异丙酯，结果表明沙棘油纳米乳是一种潜在的脂溶性药物递送体系。肉桂酸又称桂皮酸，为传统药食同源的中药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]。肉桂酸是一种凝胶因子，可通过结晶方式将油脂束缚在凝胶网络中制备油凝胶，载油量高达90%以上[9]。左锋等[10]利用肉桂酸制备米糠油有机凝胶，米糠油凝胶中形成细小结晶，分布均匀。乳铁蛋白，是一种非血红素铁结合糖蛋白，具有促进铁吸收、抗菌、抗肿瘤等作用[11]，乳化性、起泡性和溶解性良好，广泛应用于食品递送体系中，用于保护生物活性成分[12]。

本研究以肉桂酸为凝胶剂、乳铁蛋白为乳化剂制备沙棘籽油复合凝胶，研究凝胶因子肉桂酸诱导的油脂凝胶成胶特性；制备乳铁蛋白-肉桂酸复合沙棘籽油凝胶，研究复合凝胶理化稳定性及流变特性，探索一种荷载功能性油脂的递送体系，为沙棘籽油在食品工业中的应用提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 实验材料

沙棘籽油，北京宝德康食品有限公司(超临界萃取法提取)；乳铁蛋白(lactoferrin,LF),郑州百利化工产品有限公司；肉桂酸(cinnamic acid,CA),上海源叶生物科技有限公司。

1.2 试剂与仪器

1.2.1 试剂

异辛烷、冰乙酸、乙醚、石油醚、无水乙醇、体积分数95%乙醇、NH3·H2O,北京化工厂；KI、NaOH、硫代硫酸钠、Na2CO3、重铬酸钾、邻苯二甲酸氢钾,天津永大化学试剂有限公司，所有试剂均为分析纯。

1.2.2 仪器

BS210S型电子天平,北京赛多利斯仪器系统有限公司；T25 基本型ULTRA-TURRAX 分散机,德国IKA 公司；高速冷冻离心机,上海安亭科学仪器厂；CKX41型倒置光学显微镜,日本奥林巴斯株式会社；S3500激光粒度分析仪,美国麦奇克有限公司；LUMISizer 611型稳定性分析仪,德国LUM 仪器公司；Rheolaser Master光学法微流变仪,法国FORMULACTION公司。

1.3 实验方法

1.3.1 沙棘籽油有机凝胶的制备及表征

1.3.1.1 沙棘籽油有机凝胶的制备

精确称取一定质量的沙棘籽油，置于90 ℃水浴，加入适量肉桂酸，直至充分溶解，在一定温度下冷却形成凝胶。肉桂酸浓度组：制备肉桂酸质量分数为2%、4%、6%、8%、10%和12%的沙棘籽油有机凝胶，4 ℃冷却成胶；凝胶温度组：制备肉桂酸质量分数为10%的沙棘籽油有机凝胶，分别放入4、15和25 ℃恒温箱过夜成胶。

1.3.1.2 沙棘籽油有机凝胶微观结构分析

滴加1滴熔融油脂凝胶样品于载玻片上，成胶前迅速盖好盖玻片，用倒置显微镜目镜10倍，物镜10、20和40倍观察成像。

1.3.1.3 沙棘籽油有机凝胶的持油量测定

取10 mL空离心管称量质量，吸取10 mL左右不同肉桂酸质量分数的熔融沙棘籽油凝胶样品，置于4 ℃冷藏24 h，取出擦干离心管表面水珠，称量质量，然后置于低温冷冻离心机4 ℃，10 000 r/min离心10 min，放入4 ℃恒温箱离心管倒置10 min，将游离油排干，再次称量质量，每个样品平行测定3次，计算凝胶样品持油量，如公式(1)所示：

(1)

式中：m0，空离心管质量，g；m1，离心前样品加离心管总质量，g；m2，离心后排干游离油剩余样品加离心管总质量，g。

1.3.2 LF-CA复合沙棘籽油凝胶的制备及表征

1.3.2.1 LF-CA复合沙棘籽油凝胶的制备

精确称取一定质量的乳铁蛋白，溶于水中，磁力搅拌1 h充分溶解，备用；称取一定质量的肉桂酸，溶于预热至90 ℃的沙棘籽油，得到熔融的沙棘籽油有机凝胶；称取适量乳铁蛋白溶液，边剪切边缓慢倒入熔融沙棘籽油凝胶，10 000 r/min剪切10 min，即得LF-CA复合沙棘籽油凝胶。固定其余条件，分别改变乳铁蛋白质量分数(5%、10%、15%、20%、25%和30%)、肉桂酸质量分数(0%、2%、4%、6%、8%和10%)、复合凝胶处理温度(-18、4、25和85 ℃)制备LF-CA复合沙棘籽油凝胶。

1.3.2.2 LF-CA复合沙棘籽油凝胶的微观结构分析

取LF-CA复合凝胶样品滴加在载玻片上制片，用倒置光学显微镜目镜10倍，物镜10、40倍观察成像。

1.3.2.3 LF-CA复合沙棘籽油凝胶的粒径分析

采用激光粒度仪测定复合凝胶粒径，按照湿法程序自动测定样品粒径，滴加适量样品于样品池中，滴加量以达到仪器可识别测定浓度为宜。方法参数：调零时间30 s，测定时间30 s，测定次数1次，清洗次数4次，分散介质折射率1.33。每个样品平行测定3次。

1.3.2.4 LF-CA复合沙棘籽油凝胶物理稳定性分析

采用LUMiSizer稳定性分析仪测定乳液在加速离心状态下的稳定性，仪器参数：离心转速 4 000 r/min，轮廓线500条，时间间隔10 s，光因子1.0。

1.3.2.5 LF-CA复合沙棘籽油凝胶的流变特性分析

采用Rheolaser Master光学法微流变仪测定沙棘籽油凝胶的流变特性。沙棘籽油有机凝胶制备方法同1.3.1.1，量取熔融的沙棘籽油有机凝胶约20 mL加入到微流变仪样品瓶中，4 ℃冷藏成胶；LF-CA复合凝胶制备方法同1.3.2.1,量取制备好的LF-CA复合凝胶样品，使用微流变仪在室温25 ℃条件下测定样品的流变特性。

Rheolaser Master光学法微流变仪利用多散斑-扩散波光谱学测定乳液运动轨迹，得到粒子均方位移(mean squrare displacement，MSD)与时间的关系曲线，根据MSD曲线推算出样品的流变学参数：样品的弹性因子(elasticity index，EI)表征样品在静止状态下的样品强度；样品的宏观黏度因子(macroscopic viscosity index，MVI)表征样品在静止状态下的样品黏度；样品的固液平衡值(soild-liquid-balance，SLB)表征样品在静止状态下的固液状态。

1.4 数据处理

实验均重复3次，数据以平均值±标准误差表示。采用Origin 8.5绘制图表、SPSS 17.0软件进行统计学分析，差异显著性分析采用邓肯(Duncan)多重比较，P<0.05为差异显著。

2 结果与分析

2.1 沙棘籽油有机凝胶的物理特性

2.1.1 肉桂酸质量分数对沙棘籽油有机凝胶物理特性的影响

2.1.1.1 沙棘籽油有机凝胶微观结构分析

图1为添加不同质量分数肉桂酸形成的沙棘籽油有机凝胶照片及光学显微镜图片。由图1可知，肉桂酸添加质量分数为2%时，几乎没有凝胶形成，肉眼观察质地与纯油无明显差别，流动性好；肉桂酸质量分数≥4%即形成凝胶结构，质量分数4%样品中存在少量游离油，说明添加质量分数4%的肉桂酸开始成胶；随着肉桂酸体积分数的增加，形成的油脂凝胶质地更致密，颜色越深。

图1 不同肉桂酸质量分数的沙棘籽油有机凝胶微观结构Fig.1 Effects of different cinnamic acid contents on themicrostucture of seabuckthorn seed oil organogels注：a,b,c,d,e,f分别表示肉桂酸质量分数为2%、4%、6%、8%、10%和12%的样品光学显微镜图，放大倍数为200倍

肉桂酸是一种小分子凝胶剂，在形成油脂凝胶的过程中，油脂与凝胶剂之间的作用力和凝胶剂与凝胶剂之间的作用力达到平衡时能形成均一稳定的油脂凝胶[13]。如图1显微镜图片所示，肉桂酸质量分数不同，体系中的凝胶形态大小各不相同：肉桂酸体积分数为2%的样品中为极小的点状结晶，且分布稀疏；肉桂酸质量分数为4%～10%，形成较长的条状结晶，且肉桂酸含量越多，结晶长度越短，说明在此质量分数范围内肉桂酸与沙棘籽油之间的作用力较强；肉桂酸质量分数为12%时，肉桂酸与油脂形成的结晶之间平衡被破坏，开始形成大量形状不规则、界限模糊的结晶，说明凝胶剂含量越多，凝胶剂与凝胶剂之间的作用力越大，不利于油脂与凝胶剂结合，因此凝胶结构之间互相粘连，形成团状凝胶结晶。肉桂酸诱导的沙棘籽油凝胶，成胶的临界质量分数为4%。

2.1.1.2 肉桂酸质量分数对沙棘籽油有机凝胶持油量的影响

油脂凝胶是通过凝胶剂与油脂之间的相互作用形成结晶网络结构，将油脂截留在其中[14]。如图2所示，沙棘籽油持油量与肉桂酸质量分数呈正比关系。肉桂酸质量分数≤10%时，随着肉桂酸质量分数的增加，沙棘籽油持油量显著增加；肉桂酸质量分数为12%时，持油量稍有增加，但差异不显著，即肉桂酸质量分数为10%，可将沙棘籽油几乎完全束缚在结晶凝胶网络中。结合图1，肉桂酸含量较少，形成较大的结晶结构，将沙棘籽油截留在凝胶网络中，高速离心时，样品抗剪切能力差，游离油从凝胶网络中析出。肉桂酸质量分数较高时，形成小而致密的凝胶结构，加速离心仍能保持稳定。综上，形成沙棘籽油有机凝胶的肉桂酸临界质量分数为4%，当肉桂酸质量分数为10%时，沙棘籽油形成致密稳定的凝胶网络。

图2 肉桂酸质量分数对沙棘籽油有机凝胶持油量的影响Fig.2 Effects of different cinnamic acid contents on theoil binding capacity of organogels注：不同小写字母表示样品间差异显著(P<0.05)(下同)

2.1.2 温度对沙棘籽油有机凝胶物理特性的影响

2.1.2.1 不同温度形成的沙棘籽油有机凝胶微观结构分析

用倒置显微镜观察不同冷却温度下形成的沙棘籽油有机凝胶的微观结构，结果如图3所示。由图3可知，不同冷却温度形成的凝胶结晶大小形态各异，4 ℃形成较规则的长方形结晶，大小不一；15 ℃形成较小的不规则形状结晶；25 ℃形成较小的不规则形状结晶，但数量减少，图片中可以观察到未结晶的圆形油滴，说明部分油脂未形成结晶。

图3 不同冷却温度的沙棘籽油有机凝胶显微镜图Fig.3 Effects of different temperature on themicrostructure of organogels注：a,b,c分别表示冷却温度为4、15和25 ℃的凝胶样品；下标1,2,3表示放大倍数为100、200和400倍

2.1.2.2 冷却温度对沙棘籽油有机凝胶持油量的影响

图4为在不同冷却温度下，形成的沙棘籽油有机凝胶的持油量结果。如图4所示，随着冷却温度的升高，凝胶持油量呈降低的趋势。4、15 ℃形成的凝胶持油量接近100%，25 ℃形成的凝胶持油量只有44.34%，说明肉桂酸质量分数适当条件下，室温不利于有机凝胶的形成，与显微镜观察25 ℃条件下形成的凝胶中有游离油的结果相对应，原因可能是在温度较低时，小分子凝胶剂间相互结合形成结晶，温度越高，凝胶剂越不稳定，作用力减弱，结晶由大变小。温度过高时无法形成足够的结晶，液态油未被包裹导致油脂析出，持油量降低[15]。说明温度越高越不利于沙棘籽油有机凝胶的形成。

图4 冷却温度对有机凝胶持油量的影响Fig.4 Effects of different cooling temperature on the oilbinding capacity of organogels

2.2 沙棘籽油有机凝胶的物理特性

2.2.1 不同乳铁蛋白质量分数对复合凝胶的物理特性

2.2.1.1 乳铁蛋白质量分数对复合凝胶粒径的影响

粒径表征体系中液滴颗粒大小，粒径大小是影响体系稳定性的主要因素之一，结果如图5所示。

图5 不同乳铁蛋白质量分数LF-CA复合凝胶的粒径分布Fig.5 Effects of different lactoferrin concentration on theparticle size of microgels

乳铁蛋白作为复合体系中的乳化剂，通过吸附到油滴表面形成一层亲水性保护膜，发挥空间位阻效应，维持复合凝胶体系中油滴良好的分散状态。由图5可知，随着乳铁蛋白质量分数的增加，液滴平均粒径先减小后增大，样品中粒径分布随着乳铁蛋白质量分数的增加，逐渐向左偏移，但分布范围跨度较大。乳铁蛋白质量分数为5%时，样品平均粒径较大，为(27.230±1.031) μm，粒径分布接近单峰，颗粒大小均匀。乳铁蛋白质量分数为10%，平均粒径减小到(20.120±0.319) μm，粒径分布向左偏移，但范围变大，呈多峰分布，颗粒粒径在1～10 μm处的比例升高。乳铁蛋白质量分数增加到15%～20%，粒径分布相当，呈三峰分布，分布范围减小到1～30 μm；乳铁蛋白质量分数为20%，平均粒径达到最小值，为(7.920±1.100) μm。乳铁蛋白质量分数增加到25%～30%，粒径分布范围变宽，平均粒径增大。随着乳铁蛋白质量分数的增加，乳化颗粒增多，液滴粒径逐渐减小，但乳铁蛋白质量分数过高，油滴表面结合的蛋白颗粒达到饱和状态，继续增加会吸附在蛋白外层，导致液滴粒径开始增大，陈先鑫等[16]和刘瑞丹[17]也得出类似结论，也有可能由于复合凝胶黏度太大，导致液滴间相互聚集絮凝，粒径稍有增加。

2.2.1.2 乳铁蛋白质量分数对复合凝胶稳定性的影响

如图6所示，随着乳铁蛋白质量分数的增加，透射光图谱变化幅度越来越小。在加速离心作用下，乳铁蛋白质量分数为5%～15%，样品瓶底部的透射率轮廓线逐渐上升，透光率逐渐增加，说明乳液中颗粒聚集上浮分层，此时与油滴结合的乳铁蛋白数量少，油滴粒径较大，易聚集成团液滴上浮。由图6可知，乳铁蛋白质量分数为5%～20%时，随着乳铁蛋白质量分数的增加，粒径逐渐减小，乳液中颗粒粒径大小与脂肪球的上浮速度成正比[18]，粒径越小越不易上浮，样品趋于稳定，分层现象越不明显。乳铁蛋白质量分数为20%～30%时，透射率几乎没有变化，说明样品稳定性较好，虽然样品粒径增大，但乳铁蛋白质量增大，界面张力随之改变，延缓絮凝，颗粒运动阻力增大，稳定性增加，未出现上浮或下沉等分层现象。沙棘籽油有机凝胶通过肉桂酸的自聚集形成结晶将沙棘籽油固定在三维网络中，剪切力立即不可逆地破坏凝胶的网络结构，乳铁蛋白通过和沙棘籽油、肉桂酸结合稳固肉桂酸凝胶，一方面乳铁蛋白包裹在形成结晶网络的凝胶外层可以削弱剪切力对有机凝胶的破坏，另一方面乳铁蛋白可与未形成凝胶的油滴结合，增加稳定性。综上所述，蛋白质是维持LF-CA复合凝胶体系稳定性的重要因素。

图6 不同乳铁蛋白质量分数LF-CA复合凝胶的透射光图谱Fig.6 Effects of different lactoferrin concentration on the transmission curves of microgels注：a,b,c,d,e,f分别表示乳铁蛋质量积分数为5%、10%、15%、20%、25%和30%

2.2.1.3 乳铁蛋白质量分数对复合凝胶流变特性的影响

分析乳铁蛋白质量分数对LF-CA复合凝胶黏弹性特征的影响，结果如图7所示。由图7可知，随着乳铁蛋白质量分数的增加，样品MVI、EI呈逐渐增加的趋势。当乳铁蛋白质量分数为5%～15%时，MVI、EI明显增大，蛋白吸附至油水界面是一个动态过程，第一阶段蛋白从水相向界面扩散，蛋白质量分数越高，蛋白扩散越慢；第二阶段是蛋白在界面的吸附，蛋白通过去折叠过程改变分子结构，增加表面疏水性，降低吸附能垒；第三阶段是蛋白分子在界面发生结构重排、交联及固化，最终形成高黏弹性的界面网状结构[19-20]。乳铁蛋白质量分数增加至20%及以上，MVI、EI增加较少，可能是由于蛋白吸附达到较饱和状态，暴露的疏水基团减少，蛋白分子间相互作用不再增加或增加较少，体系黏弹性增加减少。

随着乳铁蛋白质量分数的增加，SLB值逐渐减小，如图7所示，当乳铁蛋白质量分数为5%～15%时，SLB值>0.5，体系液体特征仍大于固体特征；当乳铁蛋白质量分数为20%～30%时，SLB值<0.5。当乳铁蛋白质量分数为20%时，SLB值最低，固体特征大于液体特征；说明乳铁蛋白质量分数的增加明显影响了体系中粒子的运动，乳铁蛋白质量分数增大，体系黏度增大，粒子运动受黏度影响，运动阻力增大，蛋白分子之间及蛋白与油滴、肉桂酸之间的相互作用构建网状结构，限制粒子的运动。综上所述，乳铁蛋白质量分数为20%～30%的LF-CA复合凝胶黏弹性较好。

图7 不同乳铁蛋白质量分数LF-CA复合凝胶的黏弹性特征Fig.7 Effects of different lactoferrin concentration onrheological behavior of microgels

2.2.2 不同肉桂酸质量分数对复合凝胶的物理特性

2.2.2.1 不同肉桂酸质量分数对复合凝胶的微观结构分析

肉桂酸在沙棘籽油内部形成结晶结构，质量分数不同，LF-CA复合凝胶的微观结构变化较大，如图8所示，随着肉桂酸质量分数的增加，体系中液滴由分散状态逐渐凝聚成网络状态。

肉桂酸质量分数为0时，即单层乳铁蛋白沙棘籽油乳液中，乳铁蛋白将沙棘籽油乳化成小液滴分散在体系中；肉桂酸质量分数增加至2%～4%时，如图8(B1)、(C1)，结晶结构出现，但未形成有机凝胶中的片状结构，而是形成脂肪晶体嵌入水合乳铁蛋白组成的连续相中；肉桂酸质量分数为6%～10%，肉桂酸凝胶形成长方形结晶，体系中同时存在乳化液滴、结晶凝胶、网状结构等3种状态，肉桂酸质量分数为8%～10%时，结晶聚集。分析微观结构，肉桂酸质量分数为2%～4%时易形成稳定的凝胶网络结构。

图8 不同肉桂酸质量分数的LF-CA复合凝胶显微镜图Fig.8 Effects of different cinnamic acid concentration onthe microstructure of microgels注：a,b,c,d,e,f表示肉桂酸质量分数为0%、2%、4%、6%、8%和10%；下标1,2表示放大倍数为100、400倍

2.2.2.2 肉桂酸质量分数对复合凝胶粒径的影响

如图9所示，肉桂酸质量分数不同，LF-CA复合凝胶的平均粒径变化幅度较大，从(7.920±1.100)μm到(59.625±2.475) μm不等，粒径分布跨度大，0.4～500 μm均有一定比例液滴存在。肉桂酸质量分数为0时，液滴粒度主要在1、10 μm左右；肉桂酸质量分数为2%时，液滴粒度在1～100 μm分布较均匀，平均粒径增大；肉桂酸质量分数为4%时，平均粒径较小，液滴粒度主要分布在2～20 μm，跨度较小，说明体系中液滴粒径差距较小，分布更均匀；肉桂酸质量分数≥6%时，平均粒径从10 μm左右增加到30～60 μm，结合图8凝胶微观结构，肉桂酸片状结晶形成，粒径分布范围扩大至2～500 μm，肉桂酸质量分数越高，较大粒径液滴所占比例越大，平均粒径越大。

图9 不同肉桂酸质量分数LF-CA复合凝胶的粒径分布Fig.9 Effects of different cinnamic acid concentration onthe particle size of microgels

2.2.2.3 肉桂酸质量分数对复合凝胶稳定性的影响

如图10所示，除肉桂酸质量分数为4%、6%复合凝胶外，其他浓度样品透光率在不同位置都有增加。肉桂酸质量分数为0、2%的复合凝胶底部透光率增加，有不同程度的上浮分层现象，肉桂酸质量分数为8%、10%的凝胶体系在样品瓶接近底部的位置出现断层，透光率增加，说明既有上浮分层又有沉淀分层，肉桂酸质量分数为10%时凝胶样品顶部透光率明显增加是因为游离油上浮。肉桂酸质量分数为4%和6%的凝胶体系较为稳定。体系中的物理失稳现象都会导致液滴聚结变大、上浮或下沉，最后导致体系相分离[21]。肉桂酸是复合凝胶中形成油脂凝胶的主要成分，未添加肉桂酸的体系微观结构中有液滴存在，液滴由于布朗运动相互靠近，发生絮凝聚集，加快上浮分层；添加质量分数为2%肉桂酸的复合体系，乳铁蛋白是维持体系稳定的主要成分，质量分数提高至4%、6%，肉桂酸在体系中与乳铁蛋白、沙棘籽油通过疏水相互作用均匀稳定分布，没有上浮或沉淀分层，肉桂酸质量分数较高，为8%和10%时，肉桂酸凝胶颗粒数量变多，结晶增加，乳液成分在加速离心作用下上浮，结晶在离心作用下沉淀，因此出现上浮和沉淀2种分层现象。

图10 不同肉桂酸质量分数LF-CA复合凝胶的透射光图谱Fig.10 Effects of different cinnamic acid concentration on the transmission curves of microgels注：a,b,c,d,e,f表示肉桂酸质量分数依次为0%、2%、4%、6%、8%和10%

2.2.2.4 肉桂酸质量分数对复合凝胶流变特性的影响

如图11所示，肉桂酸质量分数不同，LF-CA复合凝胶的MVI、EI、SLB值差异较大。

图11 不同肉桂酸质量分数LF-CA复合凝胶的黏弹性特征Fig.11 Effects of different cinnamic acid concentrationon rheological behavior of microgels

随着肉桂酸质量分数的增加，样品的宏观黏度MVI和弹性EI呈先上升后持续平稳最后下降的趋势。肉桂酸质量分数为0时，乳铁蛋白包裹在油滴表面形成乳液，乳化油滴均匀分散在体相中，黏弹性较小；肉桂酸质量分数较低，固体油颗粒、液态油与蛋白质基质相互作用，结合图8,图8-a由分散液滴组成，其余微观结构均呈网络形态，将油脂截留在其中，与WIEDENMANN等[22]的研究结果相似，说明肉桂酸质量分数为2%～8%可以促进LF-CA复合凝胶网络结构的形成，固体油结晶含量的适当增加能再增加凝胶的黏弹性。肉桂酸质量分数为10%，凝胶剂浓度过高，油脂形成大量晶体颗粒，结晶体聚集，导致凝胶基质内部油脂形成连续的硬质晶体网络，从液滴表面凸出部分结晶体，促进液滴聚集，形成较大的不规则聚集体，与乳铁蛋白之间的相互作用就会减少，降低LF-CA复合凝胶整体的相互作用，从而减小复合凝胶的黏弹性，MVI、EI降低[23]。

肉桂酸质量分数为0%，乳铁蛋白包裹沙棘籽油形成的乳液体系SLB值>0.5，液体特征大于固体特征；肉桂酸质量分数为2%～10%时，SLB值<0.5，随着肉桂酸质量分数的增大，SLB值逐渐减小，肉桂酸含量越多，LF-CA复合凝胶中的固体结晶颗粒越多，体系固体特征越来越明显，复合凝胶属于弹性样品，粒子运动受网络结构的影响越来越大。综上所述，LF-CA复合凝胶中肉桂酸质量分数为2%～8%有利于凝胶网络的形成，体系黏弹性较好。

2.2.3 温度对复合凝胶物理特性的影响

2.2.3.1 温度对复合凝胶稳定性的影响

LF-CA复合凝胶中的乳铁蛋白和肉桂酸对热敏感，蛋白质在高温加热条件下变性聚集，肉桂酸加热在油脂中溶解，4 ℃冷藏更容易形成凝胶结晶。因此，未经过高温加热处理的LF-CA复合凝胶在-18、4、25 ℃等常见储藏温度条件下恒温储藏1 d后测定稳定性，结果如图12所示。由图12可知，-18 ℃冷冻储藏后，加速离心条件下，样品快速分层，样品瓶上层透光率迅速增大，说明冷冻极大程度上破坏了复合凝胶体系的稳定性，体系中乳铁蛋白、肉桂酸和油滴之间相互作用产生不可溶性絮凝，冷冻脱水，加速离心絮凝沉淀到底层[24]。4、25 ℃储藏样品加速离心条件下，透光率基本不变，说明4、25 ℃储藏，样品稳定性较好。85 ℃加热2 h，加速离心条件下样品瓶底部透光率逐渐增加，样品出现上浮分层，乳铁蛋白变性聚集温度为80 ℃以上[25]，85 ℃加热乳铁蛋白发生不可逆变性，形成热聚集体，在较低的加热温度下处理蛋白，蛋白疏水基团暴露，表面疏水性增加，结合位点增多，温度过高、长时间加热后肽链在冷却过程中易发生疏水作用，乳铁蛋白疏水聚集，表面疏水性降低[26]，LF-CA稳定性降低，分层现象明显。

图12 不同处理温度LF-CA复合凝胶的透射光图谱Fig.12 Effects of different temperature on the transmission curves of microgels注：a,b,c,d分别表示储藏/处理温度为-18、4、25和85 ℃

2.2.3.2 温度对复合凝胶流变特性的影响

分别测定储藏及处理前后LF-CA复合凝胶样品的黏弹性特征，结果如图13所示。对比凝胶的黏弹性变化，-18 ℃冷冻储藏的样品宏观黏度MVI、弹性EI、SLB值变化较大。由图13可知，-18 ℃冷冻后恢复常温的样品MVI大幅度降低，弹性EI降低约1个数量级，SLB值增大，由黏弹性样品变为纯黏性样品，表现出典型的液体性质；-18 ℃可能对凝胶结晶结构造成不可逆的破坏，恢复室温后无法重组形成凝胶网络，这与刘日斌等[27]和孟宗等[28]的研究结果相符，冻融稳定性较差。4 ℃冷藏样品宏观黏度MVI稍有降低，弹性EI几乎不变，SLB值增加；25 ℃储藏样品MVI增大，EI、SLB值基本不变，4 ℃冷藏促进结晶体的生长，乳铁蛋白质量分数、肉桂酸质量分数、持油量相等的体系中，结晶体的增多削弱了与蛋白之间的作用力，导致凝胶网络疏松，所以25 ℃更有利于LF-CA复合凝胶体系中凝胶网络的构建。85 ℃加热处理样品的MVI、EI增大，SLB值减小，据研究乳铁蛋白在温度>70 ℃开始变性，蛋白肽链舒展，通过二硫键、静电作用、疏水相互作用等形成聚集体，LF-CA复合凝胶中乳铁蛋白变性舒展与油滴间的作用增强，凝胶网络强度增大，黏弹性增加，固体特征更加明显[29-30]。综上所述，从流变学角度分析，LF-CA复合凝胶的冻融稳定性较差，25 ℃更利于复合凝胶凝胶网络的构建，85 ℃加热处理后凝胶强度增加。

图13 不同处理温度LF-CA复合凝胶的黏弹性特征Fig.13 Effects of different temperature on rheologicalbehavior of microgels

3 结论

沙棘籽油有机凝胶的临界成胶质量分数为4%，肉桂酸质量分数越高，结晶单元越小，持油量越高；低温4 ℃有利于有机凝胶形成结晶。加入乳铁蛋白制备LF-CA复合凝胶，乳铁蛋白包裹在形成结晶网络的凝胶外层可以削弱剪切力对肉桂酸凝胶的破坏，提高体系稳定性。乳铁蛋白质量分数为20%时，复合凝胶粒径最小，稳定性较好，凝胶体系的SLB值<0.5，固体特征明显，黏弹性较高；肉桂酸质量分数为4%时，复合凝胶呈网络结构，凝胶样品粒径最小，稳定性较好；85 ℃加热条件下的稳定性较差，但黏弹性增加；-18 ℃过夜储藏后分层明显，变为纯黏性牛顿流体，冻融稳定性较差；4、25 ℃储藏稳定性较好。综上所示，LF-CA复合沙棘籽油凝胶为黏弹性非牛顿流体，复合体系稳定性提高，成功构建了蛋白大分子聚合物与小分子凝胶剂复合沙棘籽油凝胶体系，为食品递送体系的构建和沙棘籽油在食品工业中的应用拓展提供理论支持。