全大豆雙蛋白冰淇淋的研制

尤燕莉 ， 陳海英 ， 黃忠海 ， 楊 哪 ， 惠 元 ， 徐學明 ，4*

（1.江南大學 食品學院，江蘇 無錫 214122；2.江南大學 機械工程學院，江蘇 無錫 214122；3.杭州祐康食品集團有限公司，浙江 杭州 310021；4.食品科學與技術國家重點實驗室，江南大學，江蘇 無錫 214122）

傳統的冰淇淋是以牛奶或奶粉、甜味劑為主要成分，加入乳化劑、穩定劑以及香精等輔料，經過一系列加工工藝制備而成的冷凍型食品。冰淇淋營養價值高，口感細膩，風味多變，深受消費者歡迎。但是，冰淇淋熱量高，功能成分（包括天然抗氧化劑、膳食纖維和礦物質等）含量少，與人們對健康食品的追求目標相悖[1]。此外，作為冰淇淋的主要原料，奶粉的價格日益增加，因此，開發一款低成本、低熱量、營養全面的冰淇淋產品勢在必行。

“第二屆中國大豆食品產業圓桌峰會”上首次提出了“雙蛋白”概念與“雙蛋白”戰略[2]。一般雙蛋白是指將大豆蛋白與牛奶蛋白相結合，應用于各類乳制品中。大豆與牛奶各具優勢，前者沒有乳糖不耐反應，不含膽固醇，后者含鈣豐富，是人類“接近完美”的理想食品。大豆與牛奶的結合可以取長補短，提高了產品的營養價值和產品附加值，并改善口感[3-4]。在西方國家，豆漿已成為乳糖不耐癥患者主要的乳替代品，是高質量蛋白的低成本原料[5]。近期研究還表明，豆制品可幫助預防心臟病、骨質疏松癥、肥胖、癌癥等疾病，并能減少膽固醇的攝入，因此豆制品在全世界范圍的需求量逐漸擴大[4，6-7]。

豆渣中含有豐富的蛋白質、脂肪、膳食纖維、維生素、微量元素等。在傳統的豆漿制備工藝中，往往包含著過濾除渣的步驟，不僅造成了大豆資源的浪費，降低了大豆的利用率，還提高了生產的成本。為改善冰淇淋產品品質，平衡營養，降低生產成本，同時高效利用大豆資源，將全豆漿作為主要蛋白原料生產雙蛋白冰淇淋的研究具有現實意義。

實踐證明，大豆的功能成分還對冰淇淋的品質產生影響。de Moraes Crizel T[8]等人以橙子中提取的膳食纖維作為冰淇淋的脂肪替代物的研究表明，膳食纖維具有一定的水油吸附能力，能減少配方中脂肪的添加量而不影響產品的色澤、氣味和質構。此外，膳食纖維還能阻抑水從料液擴散至冰晶表面，甚至可以避免水的移動，減少重結晶現象，因此可以部分替代冰淇淋中的穩定劑[9]。同時，大豆磷脂和大豆蛋白都具有表面活性，可替代冰淇淋加工所需的乳化劑[10-11]。

本研究旨在利用全大豆制備出膳食纖維含量豐富的全豆漿，并用其替代傳統全奶粉冰淇淋中的部分奶粉。由于膳食纖維、大豆蛋白和大豆磷脂等功能成分的加入，可適量減少冰淇淋中脂肪、乳化劑和穩定劑的添加量，最終研制出全新的品質優良、營養均衡、成本低廉的冰淇淋。

1 材料與方法

1.1 材料

大豆、白砂糖、全脂奶粉、棕櫚油、雞蛋：購于無錫大型超市；羧甲基纖維素鈉：威怡化工（蘇州）有限公司；明膠：廈門華烜明膠有限公司；單甘脂：河南正通化工有限公司；蛋白酶、熱穩定α-淀粉酶、淀粉葡萄糖苷酶：sigma公司；其他實驗所用試劑：均為分析純，國藥集團。

1.2 儀器設備

JM-60膠體磨：海帥發包裝印刷設備有限公司；JHG-Q54-P60均質機：上海張堰輕工機械廠；IC9308C家用全自動冰淇淋機：上海客浦電器有限公司；LVDV-C粘度計：美國Brookfield公司；TA.XTPlus質構儀：英國SMS公司；BT-9300H激光粒度分析儀：丹東市百特儀器有限公司；DKZ-3多用途水浴恒溫振蕩器：上海一恒科技有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 冰淇淋制作工藝

1.3.2 全豆漿的初級制備 首先對大豆進行篩選，得到色澤光亮、籽粒大小均勻、飽滿、無蟲蛀和鼠咬的大豆原料，在室溫下浸泡12 h左右，用流動水洗去浸泡液，再加水并加熱至75～85℃粗磨30 min。

1.3.3 全豆漿的超微粉碎 用膠體磨對初級制備得到的豆漿超微粉碎時，分別循環處理5、10、20、30、40次，再加入到冰淇淋中調配漿料。以老化后漿料的平均粒徑粒徑、粘度和冰淇淋口感為指標，綜合考慮設備耗能的基礎上，選擇合適的循環處理次數。

1.3.4 全大豆對冰淇淋品質的影響 基本配方為（組分 g/dL）：奶粉 10，白砂糖 14，棕櫚油 4，雞蛋 2，CMC 0.1，明膠0.3，單甘脂0.15，余量以水補足。配方中分別用大豆以10%、20%、30%、40%和50%的比例替代奶粉，考察全大豆對冰淇淋品質的影響。以漿料粘度和冰淇淋膨脹率、融化率、硬度以及產品的感官評定為指標，選擇合適的替代比。

1.3.5 全大豆對冰淇淋棕櫚油添加量的影響 基本配方（組分 g/dL）：奶粉 7，大豆 3，白砂糖 14，雞蛋2，CMC 0.1，明膠 0.3，單甘脂 0.15，余量以水補足。

配方中分別添加2%、4%、6%、8%和10%的棕櫚油，考察全大豆對冰淇淋棕櫚油添加量的影響。以漿料粘度和冰淇淋膨脹率、融化率、硬度以及產品的感官評定為指標，選擇合適的棕櫚油添加量。

1.3.6 測定方法

1)冰淇淋漿料粒徑的測定：漿料的粒徑通過BT-9300H激光粒度分析儀進行測定。

2)冰淇淋漿料粘度的測定：采用LVDV-C旋轉粘度計，測定經4℃老化的冰淇淋漿料的粘度，選用61號轉子，轉速為5 r/min。

3)冰淇淋膨脹率的測定：用相同的定量杯分別取凝凍前的冰淇淋漿料和凝凍后的冰淇淋成品，進行稱質量[3]。

式中，M1為一定體積冰淇淋漿料的質量 （g）；M2為一定體積冰淇淋成品的質量（g）。

4)冰淇淋抗融性的測定：稱取30 g硬化48 h以上的冰淇淋，置于 （37±1）℃恒溫培養箱的篩網上，篩網下置一培養皿，用于盛放融化后滴下的冰淇淋，計時30 min測定融化的冰淇淋的質量，計算融化率[12]。冰淇淋抗融性以融化率表示，融化率越低，抗融性越好。

式中，M1為融化的冰淇淋質量 （g）；M2為冰淇淋總質量（g）。

5)冰淇淋硬度的測定：應用TA.XTPlus質構儀進行TPA質構特性實驗。冰淇淋硬化48 h后，從冰箱取出并立即于室溫下測定。參數設定：測試前探頭下降速度為2 mm/s，測試速度為3 mm/s，測試后探頭回程速度為5 mm/s，測試距離為20 mm，觸發力為5 g，探頭類型為P/5[13]。

6)感官評定：冰淇淋的感官評定采用綜合評分法。組織10名具有冰淇淋品評經驗的人員對全豆雙蛋白冰淇淋進行感官評定，根據產品口感、組織狀態、色澤和氣味進行評分，評分標準見表1。分值越高，說明冰淇淋的感官品質越好。

表1 全大豆雙蛋白冰淇淋感官評分標準Table 1 Sensory scoring criteria of dual-protein ice cream with whole soybean

1.3.7 冰淇淋的主要營養成分分析 取老化后的冰淇淋漿料，進行水分、灰分、粗脂肪、蛋白質和總膳食纖維的測定。

水分測定：GB 5009.3—2010；灰分測定：GB 5009.4-2010；粗脂肪測定：GB/T 14772-2008；蛋白質測定：GB 5009.5-2010；總膳食纖維測定：GB/T 5009.88-2008。碳水化合物測定：從食品的凈含量中減去蛋白質、粗脂肪、水分及灰分的質量。含熱量測定[14]：含熱量采用計算法，計算100 g樣品中脂肪（37.62 kJ/g）、蛋白質 （16.80 kJ/g） 和碳水化合物（16.18 kJ/g）的含熱量的總和。

2 結果與討論

2.1 膠體磨處理對冰淇淋品質的影響

加熱溫度和時間雖不影響豆漿固形物中的蛋白和脂肪含量，但如果加熱溫度過高，蛋白質就會發生變性，料液粘度偏高；加熱溫度過低，脂肪氧化酶的存在易引起豆腥味的產生。根據Vishwanathan K H[15]等人的研究，在80℃下加熱30 min，能得到品質良好的豆漿。

豆漿的平均粒徑對其品質有很大影響。利用超微粉碎技術對物料進行處理，不僅能使粒徑更均勻細微，還能保持物料的營養特性，提高利用率。將豆渣粉碎至一定細度，再加入到豆制品中，充分利用豆渣中的膳食纖維和蛋白質。但傳統的濕法粉碎設備很難將濕豆渣粉碎至足夠的細度，影響豆渣食品的口感。膠體磨與均質機的結合，滿足全豆雙蛋白冰淇淋的品質要求。

同時，Vishwanathan K H[15]等人發現，漿料的粘度除了與本身濃度有關，還與其平均粒徑呈負相關。在磨漿的前3分鐘，隨著粒徑的減小，粘度顯著增加。之后，粘度的增加與粒徑的減小變化平緩。從表2可以看出，在膠體磨循環處理20次后，粒徑和粘度的變化開始平緩，口感也已達到細膩。從能耗和細化效果的角度考慮，選擇20次為超微粉碎的次數。

表2 膠體磨處理對冰淇淋品質的影響Table 2 Effect of colloid mill processing on the quality of ice cream

2.2 全大豆對冰淇淋品質的影響

表3顯示的是全大豆替代比對冰淇淋理化性質的影響，其中ck1為全奶粉冰淇淋，ck2為用除去豆渣的豆漿以30%比例（以干豆計）替代奶粉制備的無豆渣雙蛋白冰淇淋。從表3可以看出，隨全大豆替代比的增大，漿料粘度呈增大的趨勢，膨脹率則先增大后減小，在替代比為30%時，與兩組對照組最為接近。融化率隨替代比的增大逐漸減小，這可能與硬度的增大有關。但替代比為10%時，雙蛋白冰淇淋的硬度小于對照組。

表3 全大豆替代比對冰淇淋理化性質的影響Table 3 Effect of whole soybean substitution ratio on physicochemical property of ice cream

冰淇淋是一個復雜的膠體體系，脂肪球、氣泡和冰晶分散在一個由蛋白、多糖等物質組成的冰相中。大豆蛋白的功能性質包括吸水性、起泡性、乳化性和凝膠性，能保持溶解度和聚合度之間的平衡，具有較高的水截留能力，使體系粘度升高，同時能減小冰晶體的尺寸，增加氣泡的數量，改善氣泡的分散性，從而使融化率降低[3，16]。在合適的粘度范圍內，大豆蛋白的加入還能增大冰淇淋膨脹率。

膳食纖維的加入可改善食品的質構和感官品質，具有持水性、凝膠性、脂肪模擬性、抗粘性、增稠性等[9]。大豆膳食纖維會吸收漿料中的水分，增大漿料粘度，膨脹率下降。冰淇淋的膨脹率往往與硬度有關，一般冰淇淋膨脹率較高時，意味著混入的氣體增多，使冰淇淋的結構變得疏松，硬度下降。

全大豆替代比對冰淇淋感官品質的影響見表4。可見大豆的加入對冰淇淋的口感、組織狀態、色澤和氣味都有所改善。這是因為晶體尺寸在大于50 μm時才會帶來粗糙的口感，而大豆蛋白有較高的持水性，粘度增高，在晶體生長時水向晶體表面分散的速度也降低，因此隨著替代比的增加，大冰晶的數量減小[3]。但當大豆替代比大于30%時，膨脹率較低，各項評分都呈下降趨勢，在50%替代比時低于對照組。

因此，綜合全大豆替代比對冰淇淋理化性質和感官品質的影響，確定30%為全大豆替代奶粉的替代比。此時全大豆冰淇淋具有比全奶粉冰淇淋和無豆渣雙蛋白冰淇淋抗融性顯著改善（P＜0.05），粘度和硬度均在合適的范圍內且更高，膨脹率變化不顯著（P＞0.05）。

表4 全大豆替代比對冰淇淋感官品質的影響Table 4 Effect of whole soybean substitution ratio on sensory of ice cream

2.3 全大豆對棕櫚油添加量的影響

脂肪的添加量對冰淇淋的風味口感和理化性質有重要影響。一般冰淇淋中脂肪含量為8%～16%，而低脂冰淇淋含量為4%～6%[12]。Riedeck K G F[17]等人表明大豆蛋白對低脂冰淇淋感官和理化性質都有強化作用。Choi Y[14]等人表明在低脂肉制品中以膳食纖維替代豬肉中的脂肪可以改善產品的質構和乳化穩定性。

表5為棕櫚油添加量對30%全大豆替代比的冰淇淋理化性質的影響，其中ck的棕櫚油添加量為8%。從表5可以看出，隨著棕櫚油含量增加，全大豆冰淇淋的粘度增加很快，膨脹率隨之降低。這主要是因為全大豆冰淇淋中脂肪含量偏高時，粘度增大[13]，在冰淇淋的凝凍過程中空氣混入困難，從而影響冰淇淋的膨脹率。隨棕櫚油質量分數的升高，全大豆冰淇淋的硬度隨之增大。當冰淇淋中脂肪含量降低時，膨脹率的減小意味著冰淇淋結構更緊實，因而硬度較高。融化率隨棕櫚油的添加而減小，這是因為棕櫚油的熔點為24℃，遠高于水的0℃，所以棕櫚油的添加可提高全大豆冰淇淋的熔點，改善其抗融性。

表6顯示的是棕櫚油添加量對全大豆冰淇淋感官品質的影響[18]。結果表面，全大豆冰淇淋的口感隨棕櫚油添加量增大而得到改善，組織狀態也更均勻緊密。當棕櫚油添加量為6%時，冰淇淋的色澤達到最佳，這是因為棕櫚油添加量少時，產品色澤偏黃，而添加量過多時，色澤又偏白。當棕櫚油添加量為8%時，冰淇淋的氣味最好，而棕櫚油含量達到10%時，產品出現一定的油味。

因此，綜合冰淇淋的理化性質和感官品質，全大豆的加入可將棕櫚油添加量從對照組全奶粉冰淇淋的8%降低至4%～6%。

表5 棕櫚油添加量對全大豆冰淇淋理化性質的影響Table 5 Effect of palm oil content on physicochemical property of whole soybean ice cream

表6 棕櫚油添加量對全大豆冰淇淋感官品質的影響Table 6 Effect of palm oil content on sensory of whole soybean ice cream

2.4 冰淇淋主要營養成分分析

表7總結了三種冰淇淋的營養成分，這三種冰淇淋分別為全奶粉的冰淇淋、用除去豆渣的豆漿以30%比例（以干豆計）替代奶粉制備的無豆渣雙蛋白冰淇淋，以及用全豆漿以30%比例（以干豆計）替代奶粉制備的全大豆雙蛋白冰淇淋。結果表明，當用全豆漿替代部分奶粉時，產品中蛋白質和膳食纖維的質量分數分別為2.41%和1.43%，是三種冰淇淋中含量最高的，粗脂肪質量分數較低，為5.2%。這是因為全大豆的蛋白質質量分數高于奶粉，而脂肪質量分數低于奶粉。無豆渣的冰淇淋由于在除渣的過程中損失了較多的營養物質，故粗脂肪、蛋白質、灰分和膳食纖維質量分數均最低，分別為4.5%、2.06%、0.46%和0.85%。

表7 三種冰淇淋主要營養成分比較Table 7 Nutritional analysis of three kinds of ice cream

3 結語

通過20次膠體磨循環處理的全豆漿，以30%的比例（以干豆計）替代冰淇淋配方中的奶粉，能使棕櫚油由全奶粉對照組的8%降至4%～6%，得到的產品膨脹率高，抗融性好，具有豆香和奶香，口感細膩，生產工藝簡單；在傳統、無豆渣雙蛋白和全大豆雙蛋白這三種冰淇淋測得的冰淇淋各成分中，全大豆雙蛋白冰淇淋的蛋白質和膳食纖維含量最高，而脂肪含量較低。與無豆渣雙蛋白冰淇淋相比，全大豆雙蛋白冰淇淋的營養價值更高。

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