МАСЛЯНЫЙ ГЕЛЬ

Настоящее изобретение относится к области масляных загустителей, и в частности к масляным гелям. Воплощения настоящего изобретения относятся, например, к масляной композиции, содержащей, по меньшей мере, один комплекс, имеющий в своем составе диспергируемый в масле эмульгатор и белковые волокна, и к препаратам, содержащим такие масляные композиции; относятся к применению таких комплексов в качестве масляных загустителей и относятся к способу получения данных комплексов.

Маргарин и спреды хорошо известны в данной области техники и имеют немалый коммерческий успех. В основном они являются эмульсиями вода-в-масле. Масляная фаза является смесью жидкого масла и жира, который является твердым при нормальной температуре окружающей среды (20°С). Твердый жир, часто обозначаемый английским термином hardstock (прим.: т.е. тугоплавкий, не фракционированный жир), действует как структурирующий агент и стабилизирует дисперсию.

Выбор жиров, которые можно использовать на практической основе в качестве структурирующего агента, довольно ограничен. Если температура плавления структурирующего агента слишком высока, то свойства плавления в ротовой полости окажутся неудовлетворительными. Слишком низкая температура плавления отрицательно скажется на стабильности эмульсии.

В идеальном случае структурирующий агент должен плавиться или растапливаться при температуре ротовой полости; в противном случае продукт будет иметь неприятный восковой привкус. Другое ограничение обычных спрэдов относится к относительно высоким количествам насыщенных жирных кислот (НЖК), которые, как правило, используют для образования твердой текстуры.

Известно, что НЖК вносят вклад в повышенный уровень холестерина в крови и, следовательно, связаны с высоким риском развития сердечно-сосудистых заболеваний. Поскольку в клинических исследованиях было установлено, что замена насыщенных жиров на сильно ненасыщенные масла может снизить риск подобных хронических заболеваний, пищевая промышленность приступила к поиску продукта на основе масла, который является твердым при комнатной температуре без включения вредных насыщенных жирных кислот (т.е. животных и тропических жиров).

Исчерпывающее актуальное резюме путей исследований по структурированию масел можно найти в работе Pemetti, M.; van Malsen, K.F.; Floter, E.; Bot, A. Current Opinion in colloid&Interface Science 2007, 12, 221-231.

Текущими альтернативами насыщенным жирным кислотам пищевой категории являются жирные спирты и производные жирных кислот, такие как: моно- и диацилглицерины, воски, восковые эфиры и эфиры сорбитана. Некоторые комбинации структурирующих агентов, таких как жирные кислоты и жирные спирты или лецитин и сорбитан тристеарат демонстрируют синергизм, т.е. они более эффективны при совместном использовании. Широкий спектр как настоящих, так и будущих применений структурирования масла изложен в нескольких обзорах (Hughes, N.E.; Marangoni, A.G.; Wright, A.J.; Rogers, M.A.; Rush, J.W.E. Trends in Food Science&Technology 2009, 1-11. Vintiloiu, A.; Leroux, J. - C. Journal of Controlled Released 2008, 125, 179-192. Abdallah, D.J.; Weiss, R.G. Advanced Materials 2000, 12, 1237-1247. Terech, P., Weiss, R.G. Chemical Reviews 1997, 97, 3133-3159.).

В пищевой промышленности предпринимались различные попытки получения новых полезных для здоровья спрэдов.

В патентной заявке US 2008/0268130 А1 насыщенный жир был заменен растительными стеринами. Раскрытие относится к съедобному маслосодержащему непрерывному спрэду, содержащему от 5 до 85 масс.% съедобного масла и от 0,1 до 20 масс.% растительных стеринов (смесь ситостеринов и оризанола) в виде удлиненных кристаллов.

В патенте Nestle EP 06111524 A описывается интересный подход по структурированию масла: получают эмульсию масло-в-воде, в которой стабилизатором является молочный белок. Белок поперечно сшит на поверхности капель посредством тепловой обработки. При высушивании получается прозрачный гель с «пеной» белковых ламелл в однородной масляной фазе.

Большая часть усилий по созданию полезных для здоровья пищевых ингредиентов, обладающих свойствами пластичного жира, сфокусировано на применении моноглицеридных гелей. В патенте US 6156369 раскрыт пищевой спрэд, содержащий съедобное масло (от 85 масс.% до около 98 масс.%) и моноглицерид (от около 15 масс.% до около 2 масс.%).

В патенте US 6569478 раскрыт съедобный низкожирный спрэд, содержащий гель с мезофазой вода-моноглицерид, с содержанием воды более 80%.

В публикации WO 2005/107489 раскрыт пищевой спрэд и/или взбитые сливки с 50% содержанием воды, 4-7% содержанием моноглицерида, от около 0,2% до 0,35% содержанием анионного поверхностно-активного вещества и содержанием масла до 100%. Масляная фаза заключена в ячеистую твердую матрицу, в которой стенки имеют мультиламеллярную структуру на основе моноглицеридов.

Однако в данной области остается потребность в обеспечении пищевьми композициями, которые могут быть использованы в качестве съедобного непрерывного жиросодержащего спрэда или которые для повышения густоты могут быть включены в пищевые продукты на основе масел.

Авторы изобретения взялись за поиск решения удовлетворения данной потребности.

Следовательно, задача настоящего изобретения заключается в улучшении существующего уровня техники, и в привнесении в данную область композиции, которая может быть использована для приготовления легко намазывающихся жиров и/или для повышения вязкости.

Авторы изобретения неожиданно обнаружили, что они могут решить эту задачу посредством изложения сущности изобретения в независимых пунктах. Зависимые пункты дополнительно развивают настоящее изобретение.

Соответственно, авторы смогли показать, что, например, что состав, содержащий белковые волокна из натуральных/естественных источников, например, волокна β-лактоглобулина (БЛГ), фосфатидилхолин (ФХ) и масло, будет образовывать органогель.

Например, могут быть использованы длинные белковые волокна с контурной длиной от 1 до 10 мкм и/или короткие белковые волокна со средней контурной длиной от 100 до 300 нм.

Длина белковых волокон оказывает влияние на q-значения, как показано на фигуре 4b. Для длинных волокон спектр демонстрирует одиночный пик при наивысшем q-значении с плечом при более низких q значениях. Пик указывает на наличие ламеллярной фазы с периодом повторяемости d=4,473 нм. Это значение полностью согласуется с длиной ФХ, равной 2,2 нм, и с низкой гидратацией образца.

Сборка ламеллярных жидких кристаллов в большие агрегаты, опосредуемая волокнами БЛГ, подтверждается увеличением интенсивности рассеянного излучения при низких q-значениях. Глобулярные пищевые белки, такие как белки молочной сыворотки, чистый β-лактоглобулин (БЛГ), коммерческий препарат изолята сывороточных белков (ИСБ), растительные белки, такие как соевый, гороховый, люпиновый, пшеничный, рисовый, картофельный белок или белок канолы, и/или белки яичного белка, например, овальбумин, могут, например, быть использованы в настоящем изобретении в качестве белка.

Белковые волокна могут быть получены из глобулярных белков следующим способом.

Белки нагревают до температуры выше их температуры денатурации, при рН около 2 и при низкой ионной силе около I=0,01 М. Белки будут собираться в фибриллы, хотя фибриллы могут значительно варьировать по механизму агрегации, контурной длине и густоте. Для обеспечения высоких скоростей преобразования и для того, чтобы избежать распад фибрилл в ходе последующего медленного охлаждения, могут быть осуществлены длительные периоды нагревания (от 5 до 10 часов). Из изолята сывороточного белка (ИСБ) получают более мелкие фибриллы в форме гранулярных агрегатов (контурная длина от 1 до 6 мкм), тогда как из мономеров чистого бета-лактоглобулина (БЛГ) получают длинные нити (контурная длина от 1 до 10 мкм). В случае овальбумина средняя контурная длина растет с концентрацией белка от 50 нм при 2 масс.% вплоть до 200 нм при 7 масс.%. Соевый глицин и соевого белка изолят (СБИ) образуют разветвленные фибриллы с контурной длиной от 0,1 до 4 мкм. Фибриллы из СБИ были более разветвлены, чем фибриллы из соевого глицина.

Как правило, белковые волокна настоящего изобретения имеют аспектное отношение вставок в диапазоне от 25 до 5000, предпочтительно в диапазоне от 50 до 2500.

Композиция, содержащая белковые волокна из естественных источников, например, волокна β-лактоглобулина, и диспергируемые в масле эмульгаторы, такие как фосфатидилхолин (ФХ), может быть использована вместо твердого жира из насыщенных жирных кислот, классического раствора для загустевания масла.

β-лактоглобулин является примером белка, который может быть использован в рамках настоящего изобретения.

β-лактоглобулин (БЛГ) является основным белком коровьей молочной сыворотки, доступным в больших количествах из отходов производства сыра, а именно из сыворотки. БЛГ обладает множеством полезных для здоровья свойств и является натуральным соединением.

Диспергируемые в масле эмульгаторы включают жирные кислоты и эфиры глицерина и жирных кислот, моно- и диглицериды и их производные, длинноцепочечные спирты, эфиры сорбитана, эфиры полиоксиэтилен сорбитана, моно- или диэфиры пропиленгликоля, фосфолипиды, такие как фосфатидилхолин или фосфатидилэтаноламин (цефалины), полярные липиды из растений, липиды овса, гликолипиды, такие как гликоль-сфинголипиды (цереброзиды, ганглиозиды), сулфатиды, стерины, эфиры сахара/сахарозы и эфиры полиглицерина.

Коровий β-лактоглобулин является относительно малым белком из 162 аминокислотных остатков, с молекулярной массой 18,4 кДа. Волокна β-лактоглобулина могут быть образованы из мономеров или димеров β-лактоглобулина при длительном нагревании при низком значении рН и низкой ионной силе (Bromley, Е.Н.С, et al., 2005, Faraday Discussions. 128:13-27).

Фосфатидилхолины также являются классом естественных соединений с несколькими благоприятными для здоровья свойствами.

Фосфатидилхолины играют определенную роль в анаболическом и в катоболическом метаболизме липидов.

Следовательно, альтернатива отверждающимся жирам, предлагаемая настоящим изобретением, имеет преимущество, которое заключается в замене насыщенных жирных кислот полезной для здоровья и натуральной альтернативой.

β-лактоглобулин может быть получен из молока, например, коровьего молока, овечьего молока, козьего молока, лошадиного молока, верблюжьего молока или соевого молока. Предпочтительным является коровье молоко.

В настоящем изобретении авторы показали, что образование комплекса между волокнами БЛГ и фосфатидилхолином (ФХ) может быть использовано для замены твердых жиров, состоящих из насыщенных жирных кислот.

Следовательно, одним воплощением настоящего изобретения является масляная композиция, содержащая, по меньшей мере, один комплекс, содержащий диспергируемый в масле эмульгатор и белковые волокна.

Под термином «комплекс» подразумевается любая форма ассоциации, по меньшей мере, одного белкового волокна, например, волокна β-лактоглобулина, и, по меньшей мере, одного диспергируемого в масле эмульгатора, например, фосфатидихолина.

Термин «диспергируемый в масле» подразумевает, что гидрофобности аполярной части эмульгатора достаточно, чтобы эмульгатор не выпадал в масле и не создавал в масле нерастворимых агрегатов.

Комплексы, описанные в настоящем изобретении, могут быть комплексами, образованными, по меньшей мере, частично или главным образом гидрофобными взаимодействиями.

Образование комплексов главным образом в результате гидрофобных взаимодействий широко встречается в природе, например, при образовании мембран, мицелл, и в ходе сворачивания белков, когда сворачивание часто начинается с остатков триптофана, образующих гидрофобное ядро.

Гидрофобные взаимодействия происходят при попадании гидрофобных молекул в водную среду. Молекулы воды собираются вокруг гидрофобных молекул и максимизируют образование водородных связей вокруг гидрофобной поверхности. Если гидрофобные молекулы встречаются, они располагают свои гидрофобные поверхности по отношению друг к другу. Молекулы воды, которые прикреплены к этим поверхностям, распределяются обратно в объем растворителя, образуя благоприятную энтропию.

Другие формы взаимодействий, например, электростатические взаимодействия, также могут вносить вклад в образование комплексов.

Комплексы настоящего изобретения могут быть получены простым смешиванием белковых волокон и, например, фосфатидилхолина с метанолом. Метанол затем может быть удален из смеси. Для приготовления масляной композиции, содержащей комплексы настоящего изобретения, масло и комплексы могут быть объединены.

Комплексы настоящего изобретения дополнительно могут содержать белки, такие как, например, молочный белок и/или белок молочной сыворотки. Белок молочной сыворотки может быть, например, белком сладкой молочной сыворотки или белком кислой молочной сыворотки, предпочтительно коровьим.

Комплекс может иметь преимущество, если является комплексом пищевой категории. Материал относится к пищевой категории, если он состоит из соединений, которые разрешены для потребления человеком и животными.

Комплексы изобретения могут быть представлены в нескольких формах, например, в форме раствора, геля или сухого порошка.

Комплексы настоящего изобретения могут иметь несколько структур. Мицелиальные структуры являются одной возможностью, поскольку являются волокно-подобными структурами.

Типичные комплексы, образованные фосфатидилхолином и волокнами β-лактоглобулина могут иметь структуры, которые изображены на фигуре 3. Например, комплексы. могут быть представлены в виде комплексных ламеллярных структур (L_a ^c), комплексных инвертированных гексагональных структур (H_n ^c), комплексных мицеллярных гексагональных структур (Hi^c), или их комбинаций.

Например, ламеллярные структуры, обладают преимуществом, которое заключается в том, что полученные композиции подвижны в плоскости, что оказывает положительное воздействие на намазываемость конечного продукта.

При дисперсии в масле, чистый ФХ образует обратные мицеллы. Мицеллы особенно чувствительны к присутствию воды и малых полярных молекул. При добавлении критического количества воды (1-2 моля воды на моль ФХ) к раствору ФХ в минеральных маслах подобных декану, изооктану или гексану, имеет место однонаправленный рост обратных мицелл в гибкие цилиндры. Последующее увеличение цилиндров во временную сеть трансформирует раствор в органогель. В 2006 году S.R.Raghavan et al. показали, что желчные соли, из-за их уникальной поверхностно амфифильной структуры могут играть определенную роль, аналогичную роли воды, стимулируя продольное агрегирование обратных мицелл ФХ в неполярных органических жидкостях (Tung, S.; Huang Y.; Raghavan, S R. J. Am. Chem. Soc. 2006 128 5751). В обоих случаях, связывание полярных молекул с головной группой ФХ увеличит площадь головных групп липида, тогда как площадь хвостовых групп останется той же. Считается, что это изменение геометрии ответственно за переход к длинным, цилиндрическим обратным мицеллам. Ответ системы на дополнительное добавление воды зависит от концентрации липидов: при ФХ<25 масс.% система переходит в гелевую фазу а в чистом изооктане с ФХ>25 масс.% образуется гель и ламеллярная фаза.

ФХ является менее растворимым в триглицеридах по сравнению с минеральными маслами (CMC=0,1 масс.% в подсолнечном масле с высоким содержанием олеиновых кислот и CMC=7,5 масс.% в декане). Сниженная растворимость ФХ дает другой паттерн самоорганизации обратных мицелл в триглицеридных маслах. При низкой концентрации воды (например, 2 масс.% воды присутствует в растворе 8 масс.% ФХ в соевом масле) ФХ присутствует в виде индивидуальных жестких двухслойных структур, которые агрегируют в игольчатые частицы (Lei, L.; Ма, Y.; Kodali, R.; Liang, J.; Davis, H.D. JAOCS 2003 80, 4, 383). При незначительно более высокой концентрации воды (4 масс.% воды в растворе 8 масс.% ФХ) образуются обратные везикулы («лукообразные структуры»). Если концентрация воды повышается дальше (5,3 масс.% воды в растворе 8 масс.% ФХ) обратные везикулы начинают агрегировать. Когда добавленная вода превышает предел насыщения абсорбции (8 масс.% воды в растворе 8 масс.% ФХ), агрегаты седиментируют и в дополнение к масляной фазе образуется фаза свободной воды.

В одном воплощении комплексы настоящего изобретения содержат фосфатидилхолин, лежащий между слоями волокон β-лактоглобулина.

Комплексы могут содержать диспергируемый в масле эмульгатор, например фосфатидилхолин, и белковые волокна, например волокна β-лактоглобулина в массовом соотношении от около 1:1 до 10:1, предпочтительно от около 2:1 до 5:1, более предпочтительно около 3:1.

Как правило, белковые волокна, например волокна β-лактоглобулина, и диспергируемый в масле эмульгатор, например фосфатидилхолин, присутствуют в комплексе в массовой доле в диапазоне от около 20:1 до 1:20, предпочтительно в молярной доле в диапазоне от около 10:1 до 1:1, наиболее предпочтительно в диапазоне от около 5:1 до 1:1.

Массовая доля диспергируемого в масле эмульгатора, например фосфатидилхолина, к белку, например β-лактоглобулину, в комплексах настоящего изобретения может варьировать от около 4:1 до 15:1, например, от около 5:1 до 12:1.

Комплекс настоящего изобретения может быть использован в качестве загустителя масла. По этой причине данный комплекс может быть использован для приготовления съедобного непрерывного жиросодержащего спреда или может быть включен в пищевые продукты на основе масел для повышения их густоты.

Настоящее изобретение относится к масляной композиции содержащей, по меньшей мере, один комплекс, описанный в настоящем изобретении.

Масляная композиция, содержащая комплексы настоящего изобретения, может иметь любое значение рН. Как правило, однако, композиция настоящего изобретения имеет рН в диапазоне от около 2 до 9, предпочтительно от около 3 до 7.

Массовая доля диспергируемого в масле эмульгатора, например, фосфатидилхолина, к белку, например, β-лактоглобулину, в масляной композиции настоящего изобретения может варьировать от около 4:1 до 15:1, например, от около 5:1 до 12:1.

Диспергируемый в масле эмульгатор, например, фосфатидилхолин, и белковые волокна могут выполнять функцию структурирующего агента в масляной композиции.

Масляная композиция может содержать масло любого типа. Для пищевых применений масло должно быть пищевой категории. Типичными маслами пищевой категории, которые могут быть использованы в рамках настоящего изобретения, являются, например, подсолнечное масло, соевое масло, рапсовое масло, кунжутное масло, кукурузное масло или оливковое масло.

Для непищевых применений также могут быть использованы минеральные масла, такие как декан.

Масляная композиция, содержащая комплексы, описанные в настоящем изобретении, может образовывать органогель.

Органогель является некристаллическим, нестеклообразным, термообратимым (термопластичным) твердым материалом, состоящим из жидкой органической фазы, заключенной в трехмерную перекрестносшитую сеть.

Органогели настоящего изобретения обладают преимуществом, которое заключается в том, что они являются термообратимыми и чувствительными к сдвигу. Следовательно, предложенная композиция имитирует поведение насыщенного жира: твердая форма образуется при низкой температуре, тогда как при высокой температуре гель становится жидким, а при охлаждении опять отвердевает.

Общее количество структурирующего агента в конечном органогеле может, например, варьировать от 15 масс.% до 34 масс.%, что соответствует общему количеству съедобного масла от 66 масс.% до 85 масс.%.

В одном воплощении масляная композиция содержит, по меньшей мере, 70 масс.% масла.

Содержание воды в масляной композиции настоящего изобретения может быть ниже ~1 масс.% и может варьировать от около 0,1 до 1 масс.%, например, от около 0,36 до 0,46 масс.%.

Следовательно, масляная композиция настоящего изобретения может содержать около 50-85 масс.% масла, около 5-15 масс.% белковых волокон, например, волокон β-лактоглобулина, и около 10-40 масс.% диспергируемого в масле эмульгатора, например, фосфатидилхолина.

Масляная композиция настоящего изобретения, в особенности, если она находится в виде органогеля, может иметь модуль хранения G' в диапазоне около 25-40 Па, и модуль потерь G" в диапазоне 50-70 Па при температуре 25°С. В одном воплощении модули хранения и потерь (G' и G") при 25°С составляют около 34 и 60 Па, соответственно.

Объект настоящего изобретения распространяется на состав, содержащий масляную композицию настоящего изобретения.

Такой состав может быть, например, пищевым продуктом, нутрицевтиком, биологически активной добавкой к пище, лекарственным средством или кремом для местного нанесения.

Композиции и/или продукты, содержащие комплексы настоящего изобретения, предпочтительно выбирают из десертов, замороженных десертов, молочных продуктов, корма для домашних животных, кулинарных продуктов, продуктов для лечебного питания и т.п. В частности, они могут включать соусы, супы, майонезы, салатные дрессинги, сливки, мороженное, шоколад, муссы и/или молоко.

Типичные пищевые продукты также могут быть выбраны из группы, состоящей из начинок, подливок, соусов, майонезов, спредов, глазури, молочных продуктов, молока и/или сливок на основе пен и эмульсий, салатных дрессингов, супов, напитков или биологически активных добавок к пище для перорального приема.

Комплексы или композиции изобретения также могут быть применены в косметических продуктах, таких как кремы, пены, муссы, гели, шампуни, эмульсии и т.п.

Фармацевтические продукты, к которым комплексы изобретения могут быть добавлены, включают таблетки, капсулы или гели.

Специалисту в данной области будет понятно, что можно свободно комбинировать все признаки описанного в данном документе изобретения, не выходя за рамки раскрытого изобретения.

Дополнительные преимущества и особенности настоящего изобретения очевидны из приведенных ниже Примеров и Фигур.

На Фигуре 1 показаны профили вязкости. На Фиг.1а показан профиль вязкости образца, содержащего 4 масс.% длинных волокон БЛГ, 30% фосфатидилхолина и 66% подсолнечного масла, в ходе охлаждения от 70 до 5°С со скоростью 5°С/мин при 100 с^-1, нагревании до 70°С со скоростью 5°С/мин при 10 с^-1 и повторном охлаждении от 70 до 5°С со скоростью 5°С/мин при 100 с^-1. На Фиг.1b показан профиль вязкости образца, содержащего 2 масс.% длинных волокон БЛГ, 30% фосфатидилхолина и 68% подсолнечного масла, в ходе охлаждения от 80 до 5°С со скоростью 5°С/мин при 100 с^-1, нагревании до 80°С со скоростью 5°С/мин при 10 с^-1 и повторном охлаждении от 80 до 5°С со скоростью 5°С/мин при 100 с^-1.

На Фигуре 2 показаны модули Хранения (G') и Потерь (G") в виде функции от температуры нескольких образцов масляного геля. На Фиг.2а показаны модули Хранения (G') и Потерь (G") в виде функции от температуры для образца масляного геля, который содержит большое количество волокон БЛГ (8 масс.%) и 30 масс.% ФХ. На Фиг.2b показаны модули Хранения (G') и Потерь (G") в виде функции от температуры для образца масляного геля, который содержит промежуточное количество волокон БЛГ (4 масс.%) и 30 масс.% ФХ. На Фиг.2с показаны модули Хранения (G') и Потерь (G") в виде функции от температуры для образца масляного геля, который содержит промежуточное количество волокон БЛГ (4 масс.%) и 20 масс.% ФХ (низкое количество ФХ).

На Фигуре 3 показаны структуры комплексов, образованных фосфатидилхолином и волокнами β-лактоглобулина: комплексная ламеллярная L_a ^c (а), комплексная инвертированная гексагональная H_n ^c (b), и комплексная мицеллярная гексагональная Hi^c (с).

На Фигуре 4 представлено изображение поляризационной микроскопии и в частности масляно-полосатые текстуры системы ФХ/длинные волокна БЛГ/подсолнечное масло между кросс-поляризаторами при 20°С (27 масс.% ФХ: 8 масс.% длинных волокон БЛГ: 65 масс.% подсолнечного масла). Образцы, приготовленные в подсолнечном или соевом масле с концентрациями длинных волокон β-лактоглобулина от 4 до 8 масс.% и концентрациями ФХ от 20 до 30 масс.%, по внешнему виду непрозрачны, обладают качествами твердого вещества и способны к двойному лучепреломлению с масляно-полосатой структурой, типичной для ламеллярной фазы.

На Фигуре 4 показаны данные SAXS для системы ФХ/волокна β-лактоглобулина/подсолнечное масло, демонстрирующей наличие ламеллярных структур при высоких q значениях и агрегацию жидкокристаллических частиц при низких q значениях рассеивания.

Примеры

Масляные гели (органогели) получали плавлением смеси волокон БЛГ и ФХ в съедобном масле при 70°С. В ходе охлаждения при комнатной температуре образовался материал, обладающий качествами твердого вещества при соотношении в структурирующей композиции ФХ: волокна БЛГ 4:1, что соответствуют 4% волокон БЛГ, 30% ФХ и 66% масла.

Загущение масла наблюдалось уже при соотношении ФХ: длинные волокна БЛГ равном около 15, т.е. 2% длинных волокон БЛГ, 31,4% ФХ и 66,6% масла.

Реология

Реологию использовали для исследования механических свойств и термической стабильности геля.

Измерения осуществляли с помощью реометра «Anton Paar Rheometer 5» (MCR500), оборудованного геометрией плоскость/конус (угол 2° и диаметр 25 мм).

Для исследования термической стабильности гелей инструмент работал в проточном режиме при изменении температуры от 5 до 70°С. Образцы нагревали до 70°С; затем охлаждали до 5°С со скоростью 5°С/мин. В ходе охлаждения вязкость измеряли при постоянной скорости сдвига (100 с^-1). Затем образцы нагревали снова до 70°С со скоростью 5°С/мин с постоянной скоростью сдвига (10 с^-1). Для определения термической обратимости образцы снова охлаждали до 5°С со скоростью 5°С/мин при постоянной скорости сдвига (100 с^-1). На Фигурах 1а и 1b показана вязкость двух независимых образцов как функция от температуры, с характером изменения, подобным твердому веществу или жидкости. При 2 масс.% волокон БЛГ и 30 масс.% ФХ, структурирующий агент полностью растворим в растительном масле. Получается вязкий, прозрачный раствор (η_{раствора}=0,380 Па·с при Т=25°С и скорости сдвига 100 с^-1, η_{раствора}=0,588 Па·с при Т=25°С и скорости сдвига 10 s^-1 по сравнению с η_{подсолнечного масла}=0,081 Па·с при Т=25°С).

Первые кривые охлаждения демонстрируют в обоих случаях крутое увеличение вязкости. Подобный профиль вязкости получают при нагревании образцов, что говорит о том, что структура колапсирует, т.е. полностью расплавляется приблизительно при температуре плавления ФХ (Т_{плавления}ФХ=65°С). Оба профиля вязкости при охлаждении хорошо совпадают, демонстрируя термическую обратимость, типичный признак органогелей.

Механические свойства масляных гелей были исследованы посредством осциляторной реологии. Температурные зависимости модулей хранения (G') и потерь (G") для различных структурирующих композиций показаны на Фигурах 2а, b и с.

Все структурирующие/маслянные смеси демонстрируют крутое уменьшение G' и G" при повышении температуры.

Действительное структурирование масла происходит при 8 или 4 масс.% длинных волокон БЛГ и 30% ФХ и это состояние, подобное состоянию твердого вещества, сохраняется приблизительно до 50°С. С другой стороны, при 4 масс.% длинных волокон БЛГ и 20% ФХ образец остается вязким, но имеет состояние, подобное состоянию жидкого вещества.

Комплексная структура в системе ФХ/ волокна БЛГ/ растительное масло

Поляризующая микроскопия широко используется для различения характерной текстуры различных типов мезофаз. Если образец является анизотропным и демонстрирует двойное лучепреломление, текстура, наблюдаемая через скрещенные поляризаторы, демонстрирует яркие области. Темные области означают отсутствие двойного лучепреломления (изотропная структура) или скорее слабое двойное лучепреломление. Образцы, приготовленные в подсолнечном или соевом масле с концентрациями длинных волокон β-лактоглобулина от 4 до 8 масс.% и концентрациями ФХ от 20 до 30 масс.%, по внешнему виду непрозрачны, обладают качествами твердого вещества и способны к двойному лучепреломлению с масляно-полосатой структурой, типичной для ламеллярной фазы (Фигура 4а).

Спектр SAXS (Фигура 4b) для системы ФХ/длинные волокна БЛГ/ подсолнечное масло (27 масс.% ФХ: 8 масс.% длинных волокон БЛГ: 65 масс.% подсолнечного масла) демонстрирует одиночный пик с наивысшим q значением с плечом при более низких q значениях. Пик указывает на наличие ламеллярной фазы с периодом повторяемости d=4,473 нм. Это значение полностью согласуется с длиной ФХ, равной 2,2 нм, и с низкой гидратацией образца, но не учитывает наличие белковых волокон в ламеллярной фазе. Сборка ламеллярных жидких кристаллов в большие агрегаты, опосредуемое волокнами БЛГ, подтверждается увеличением интенсивности рассеянного излучения при низких q-значениях (Фигура 4b).