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現在，魚籽狀的火鍋底料成爲了火鍋店和顧客們的新寵，一粒粒飽滿的魚籽紅油給人以用料足、味道巴適的感官預期。在底料的冷卻中我們會發現，大桶裝的底料比小包裝的底料更易形成“魚籽”，這個現象的背後有怎樣的科學原理呢？
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要解答這個現象，我們就要先了解牛油的一種特別的固體形態特性“同質多晶”，而運用這個原理，我們也會更易得到大而飽滿的“魚籽”。
01
牛油的同質多晶
同一化學組成的物質在不同的熱力學條件下(溫度、壓力等)，結晶成爲不同結構的晶體，並表現出不同的物理、化學性質的現象稱爲同質多晶。雖然這個定義看起來很復雜，但同質多晶現象在我們的生活中卻十分常見，包括動物脂、植物油以及巧克力的凝固，在SiO2等礦物質中也廣泛存在。
同質多晶型物可通過X射线衍射（XRD） 和差示掃描量熱法（DSC）進行鑑定。在牛油中，常見的晶型被總結爲α型，β'和β型3種。
表1 脂晶的同質多晶型、可能的轉化及穩定性
在牛油中，α晶型熔點最低，密度最小，不穩定，爲六方堆砌型；β´晶型能形成很精細的網絡，具有的表面積能束縛大量的液體油和液相油滴，因此β´晶型的牛油光潔、細膩，具有令人滿意的口感。而β晶型質地緊密並粗大，易產生在牛油的緩慢降溫中，被認爲是產生“顆粒”的物質基礎。
牛油爲什么呈現同質多晶？這還得從牛油本身說起。
02
牛油的甘油三酯組成
在甘油骨架上每個位置（sn-1位， sn-2位或sn-3位）上可存在不同的脂肪酸，通過3分子脂肪酸和1分子甘油酯化、脫水後就形成了甘油三酯分子。從化學角度講，牛油是由甘油三酯組成的。
圖1 甘油三酯分子結構
研究報告顯示，牛油有超過50種的甘油三脂，其中含有的三飽和甘油三酯及二飽和甘油三酯分別約佔20%、60%。表2展示了牛油的主要甘油三酯。
表2 牛油中主要甘油三酯
03
牛油的凝固結晶過程
牛油結晶需要經過成核和晶體生長兩個階段，同時牛油的結晶還伴隨着晶型轉變，直到在範德華力的作用下聚集形成三維結晶網絡結構，即：
①環境溫度低於油脂熔點時（油脂過冷狀態），甘油三酯克服自由能屏障，產生有序排列結構，結構尺寸超過臨界尺寸時，成爲晶核；
②沿着晶核，甘油三酯有序排列形成分子薄層，分子薄層持續疊加成爲納米級的微晶；
③納米微晶單元在範德華力的作用下相互吸引、聚集成爲晶體簇；
④晶體簇繼續聚集、填充，形成最終的三維結晶網絡結構，最後在宏觀上就表現爲牛油凝固。
圖2 油脂晶體網絡多層次結構示意圖
納米級甘油三酯分子（Lamella）、納米晶體結構單元（Nano-crystal）、微米尺度的晶體束（Crystal agglomerate）、晶體網絡（Crystal network）。
因此，正是由於牛油甘油三酯中脂肪酸鏈長、不飽和度的變化多樣性，導致牛油的同質多晶現象。例如脂肪酸對稱分布的（如POP、POS）易形成β晶形；不對稱結構甘油三酯易形成β´型晶體。
04
同質多晶的應用
不同的結晶形態在牛油中提供了不同的感官性質：高熔點的三飽和甘油三酯（如PPS、PSS）和單不飽和甘油三酯（如POP、POS、SOS）能賦予牛油良好口感且承擔部分骨架作用；單飽和甘油三酯（如PLO、POO）能提供良好口融性；三不飽和甘油三酯由於熔點最低，則具有滲透性。
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而在油脂加工過程中，我們利用牛油同質多晶的結晶現象來改善油脂性質。例如，急冷捏合、冷卻隧道控制牛油形成大量細小的β´晶型，利於牛油形成期望的光澤度、質地、風味，達到穩定的貨架期。
當然，也由於牛油的同質多晶，當儲存溫度頻繁變化時，牛油中的不穩定晶型將向穩定晶型（如β晶型）轉變，這種被稱爲“同質多晶型轉變”。這個現象就又和牛油“起砂”相關了。
參考文獻：
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