English
暨南大学油料生物炼制与营养创新团队硕士研究生柯婉婷在Food Chemistry期刊（中科院JCR 1区，影响因子8.5）发表了题为“Effects of polyunsaturated fatty acid and diacylglycerol on the crystallization behaviors of palm-based oil”的研究论文，由张震副教授指导并为通讯作者。
一、研究背景
随着人们对健康的关注日益增加，食品工业面临着改进食品成分以提供更健康产品的挑战。棕榈油作为一种广泛使用的食用油脂，具有良好的氧化稳定性和适宜的物理性质，但其高饱和脂肪酸含量引发了健康方面的担忧。为了解决这一问题，本研究通过添加多不饱和脂肪酸（PUFA）和甘油二酯（DAG）来改良棕榈油的成分，以达到优化健康效益的目的。PUFA因其在降低心血管疾病风险和改善血脂水平方面的作用而备受关注。而DAG则因其在改善脂类代谢、减少脂肪积累方面的潜力，被视为一种具有功能性的脂质。通过在棕榈油中引入PUFA和DAG，希望不仅能改善油脂的营养成分，还能保持其优良的物理性质，特别是结晶行为。结晶行为对食品的质地、稳定性和口感有着重要影响。棕榈油中的固态脂肪含量和结晶模式在很大程度上决定了其在不同食品应用中的表现。因此，研究PUFA和DAG对棕榈油结晶行为的影响，不仅有助于开发更健康的食用油脂，还能为食品工业提供新的配方和生产技术，提升产品的市场竞争力。本研究旨在通过系统的实验分析和数据处理，探讨PUFA和DAG对基于棕榈油的结晶行为的影响，以期为食品配方的优化提供理论依据和实际应用的指导。
二、研究方法
本研究调查了三种液体油，即花生油、玉米油和亚麻籽油。通过对脂肪酸组成进行分析，发现它们分别具有不同的PUFA（39.60%、69.50%和 77.65%）含量，并通过酶促甘油解和分子蒸馏，得到不同的DAG含量（0.00%、40.00%和 80.00%）。在此基础上，探究液体油中的PUFA和DAG含量对固体脂结晶行为的影响。将液体油与固体脂进行复配，对二元体系的相容性进行分析，确定二元体系的最佳比例。在最佳比例下，通过对二元体系的固体脂肪含量、结晶动力学、热力学特性、同质多晶型、晶体尺寸，微观结构及分形维数进行分析，从而探究PUFA 和 DAG含量对棕榈油结晶的影响及机制。这一知识可以指导人们利用不同的不饱和 DAG定制食品中的脂肪结晶。
图1 研究思路及方法
三、研究结果
将不同PUFA和DAG含量的液体油与棕榈油混合构建二元复配体系，通过等固相图确定二元体系的相容性，根据相图显示结果选择固体脂和液体油为7：3的比例作为最合适的复配比例进行后续研究证。并发现DAG40相较于DAG80在二元体系中表现出更优异的相容性。
在此基础上，进一步探究不同PUFA和DAG含量对棕榈油在固体脂肪含量及等温结晶动力学的区别。通过固体脂肪含量测试，发现“液体”DAG起着双重作用：稀释固体脂质和促进结晶。在结晶动力学中，0℃时k值证实了添加花生油、玉米油和亚麻籽油降低了二元体系的结晶速率。这表明了液态油对固体脂肪成核和晶体生长的延迟作用。在 25°C下，液态油的添加对 PO的结晶动力学常数k没有显著影响。此外，在低温下，液态油的 PUFA含量越高，其对 PO结晶的影响越弱。这是因为 PUFA含量较高的液态油具有较高的不饱和度。因此在二元体系中，PO-Flaxseed oil的k值最高（0.146±0.000），PO-groundnut oil的k值最低（0.102±0.000）。然而，PO-FDAG40（0.114±0.005）和PO-FDAG80（0.119±0.001）的k值低于PO-flaxseed oil（0.146±0.000）。这是因为DAG促进了TAG成核，同时阻碍了晶体生长，改变了低温下的结晶动力学。
其次对它们的热力学特性进行了分析，DAG的含量显著影响结晶曲线，DAG含量越高，结晶峰会向更高的温度移动，表明与TAG相比，DAG对结晶有促进作用。PUFA含量越高，样品的熔点越低，而PUFA的含量对二元体系没有显著影响。
通过WAXD对同质多晶型进行分析，发现随着PUFA含量的增加，二元体系中β晶型的含量逐渐减少，而β'晶型的含量增加。在这三种不饱和液态油的混合物中，无论DAG含量如何变化，β'含量都可以达到70％以上。β'型晶体网络结构更致密，导致脂肪产品的质地更细腻。SAXD则反映了分子结构的分子间堆积，均表现出典型的双链长结构。我们还根据 Scherrer方程计算了纳米级晶体尺寸，随着DAG含量的增加，晶体尺寸也增大。这是因为 DAG充当了成核位点，促进了附着在 DAG上的晶体生长，而PUFA的含量对晶畴尺寸没有显著影响。
最后对它们的微观结构及分形维数进行了分析，PO呈针状均匀分布在整个网络中，对应于β'晶型。当添加不同PUFA含量的液态油时，晶体密度随PUFA含量的增加而减弱，几乎观察不到晶体聚集。当PO与不同DAG含量的液态油混合时，二元共混体系的晶体密度也减弱。随着DAG含量的增加，二元系中形成的晶簇越来越大，由从中心核向外辐射的枫叶针状晶体组成。且随着液体油中PUFA含量的增加，二元体系的Df值也随之增大，说明液态油的不饱和度有助于促进二元体系晶体的有序性。
综上，DAG和PUFA通过不同的机制影响棕榈油的结晶行为。DAG的存在会干扰脂肪分子的排列，导致晶体尺寸增加，形成更大的晶体结构。而PUFA则通过提供更多的不饱和键，增加脂肪分子的流动性，促进晶体有序性和结晶速率。这些机制共同作用，调控棕榈油的结晶特性，提升其在食品应用中的性能。
四、研究结论
本研究调查了液体油中 PUFA和DAG含量对棕榈油相容性和结晶行为的影响（包括 SFC、结晶动力学、热行为、多态性、层状厚度、晶畴尺寸和微观结构）。结果表明，适当含量的 DAG有助于维持二元体系的相容性。液体油的加入降低了PO在低温下的结晶速率，但在室温下影响不大。所有二元体系均表现出瞬时成核和线性生长结晶机制。值得注意的是，DAG 和 PUFA含量对层状厚度没有显著影响。然而，DAG 含量的增加会促进二元体系的晶体尺寸，而 PUFA的增加会促进晶体有序性。这些结果证明液态油可以改变棕榈油的脂肪结晶。这些知识可以指导在食品应用中利用不同的不饱和 DAG 来实现定制脂肪结晶。
本研究工作得到国家自然科学基金（32272341），广州市科技计划（2024A04J3254、 2024B03J1274），广东省重点领域研发计划（2022B0202010003），国家重点研发计划（2023YFD2100401）以及湖北省脂质化学与营养重点实验室开放项目（202401）的支持。
原文文献：
Ke Wanting, Lee Yee-Ying, Tan Chin-Ping, Li Aijun, Zhang Yufei, Wang Yong, Zhang Zhen. (2025). Effects of polyunsaturated fatty acid and diacylglycerol on the crystallization behaviors of palm-based oil. Food Chemistry. 464:141722.
作者简介：
柯婉婷，暨南大学食品科学与工程硕士研究生，研究方向为油脂生物炼制与营养。目前已在脂质分析检测技术、W/O乳液的制备、热力学性质分析及流变学特性分析技术等领域开展研究。以第一作者在Food Chemistry等杂志上发表SCI论文3篇，申请发明专利1件。
张震，博士/副教授，入选“暨南英才计划”暨南杰青（第一层次），《中国油脂》和《Grain & Oil Science and Technology》青年编委，长期从事高熔点脂肪改性加工与应用基础研究，同时具有两年的食品专用油脂生产企业（嘉里特种油脂（上海）有限公司）研发工作经历，相关学术背景和工作经验丰富。在 Critical Reviews in Food Science and Nutrition、Journal of Agricultural and Food Chemistry、 Food Chemistry 和 Industrial Crops and Products等期刊以第一/通讯作者发表论文40余篇；申请发明专利20余件，授权10余件；主持国家自然科学基金项目2项，省部级科研项目3项，承担校企横向课题7项；起草(排名第二)团体标准2项；主编或参编出版包括《食品脂类学》 (ISBN978-7-03-069079-1)“十四五”普通高等教育本科规划教材在内的编著3部。
