蘋果冰淇淋抗融性配方的研究

秦晨旭， 張 慜*， 徐保國， 薛娜娜， 王維琴

（1.江南大學 食品學院，江蘇 無錫 214122；2.海通食品集團有限公司，浙江 慈溪 315300）

蘋果冰淇淋抗融性配方的研究

秦晨旭1， 張 慜*1， 徐保國1， 薛娜娜1， 王維琴2

（1.江南大學 食品學院，江蘇 無錫 214122；2.海通食品集團有限公司，浙江 慈溪 315300）

本實驗中以蘋果冰淇淋為研究對象，分別研究了不同種類和添加量的油脂、穩定劑、乳化劑對其品質的影響。選擇卡拉膠、瓜爾豆膠、槐豆膠作為穩定劑，單甘酯、三聚甘油單硬脂酸酯作為乳化劑，通過正交試驗確定了改善蘋果冰淇淋抗融性品質的復合穩定乳化劑的最優配方為（質量分數）：卡拉膠0.016%、瓜爾豆膠0.10%、槐豆膠0.20%、單甘酯0.15%、三聚甘油單硬脂酸酯0.05%。按照這個配方生產的蘋果冰淇淋具有良好的抗融性，同時產品組織細膩、口感清爽。

蘋果冰淇淋；抗融性；融化率；復合穩定乳化劑

冰淇淋是一種風味良好的冷凍乳制品，以其美觀及清爽、甜蜜的滋味受到消費者的青睞。隨著生活水平的提高，冰淇淋已不簡單的只是作為一種夏日消暑食品，人們在追求休閑生活的同時更加注重冰淇淋在營養健康方面的品質。傳統的冰淇淋雖然含優質蛋白質，但高糖、高脂。水果冰淇淋的出現迎合了現代人對低脂、低熱量、低糖食品的需求。蘋果是世界種植最廣泛的水果品種之一[1]，也是中國第一大果品產業[2]。蘋果富含多酚、膳食纖維、三萜、果膠等生物活性物質，具有抗氧化、抗衰老、降血壓、增強記憶、減肥、促睡眠等功效[3-4]。以蘋果作為主要原料應用于冰淇淋加工，制成的蘋果冰淇淋兼具傳統冰淇淋和蘋果的雙重特點，既提高了營養價值又改善了冰淇淋風味。然而，隨著水果冰淇淋新產品的開發，抗融性差等質量問題引起人們關注，蘋果冰淇淋也不例外。抗融性是冰淇淋主要的商業經濟指標之一，是影響消費者消費的主要影響因素。在生產條件、工藝設備、基本原料相同的情況下，冰淇淋的抗融性很大程度上取決于所用的穩定劑和乳化劑。此外，一定的脂肪能賦予冰淇淋較高的膨脹穩定性，有利于保證良好的抗融性[5]。

國內外對水果冰淇淋的研究多集中于水果冰淇淋新產品的開發，對改善水果冰淇淋抗融性的研究較少，且未見到針對蘋果冰淇淋抗融性研究的相關報道。吳明亮等[6]在藍莓冰淇淋工藝中藍莓汁添加量僅為5%，趙政等[7]研制芒果鮮果冰淇淋中使用芒果漿為18%，華景清等[8]在雪蓮果保健冰淇淋的研制中雪蓮果漿汁的添加量為20%，高翔等[9]在火龍果冰淇淋研制中使用的火龍果汁為15%，且現有的水果冰淇淋報道中，多以感官評定做為產品品質的衡量指標。

本文作者在改善蘋果冰淇淋抗融性的研究中，蘋果漿占冰淇淋原料質量分數的30%，在冰淇淋基本配方不變的條件下，先通過單因素實驗分別研究了不同種類和用量的油脂、穩定劑和乳化劑對蘋果冰淇淋的品質的影響，然后通過正交試驗找出使冰淇淋達到理想抗融性的最佳復合穩定乳化劑的配比。使用復合穩定乳化劑不僅使產品擁有良好感官品質的前提下改善了冰淇淋的抗融性，又很大程度地提高了水果原料的利用率和產品的營養價值，具有較大的市場潛力。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

蘋果，購于無錫市華潤萬家超市；白砂糖、椰子油、麥芽糖漿、脫脂奶粉、檸檬酸，由寧波海通公司提供；卡拉膠、槐豆膠、瓜爾豆膠、單硬脂酸甘油酯、三聚甘油單硬脂酸酯，購于山東鴻運食品配料有限公司。

1.2 主要儀器和設備

161-40型冰淇淋凝凍機，TAYLOR公司制造；電磁爐，美的有限公司制造；冷藏冷凍冰箱，LG集團制造；NS1001 L2K型高壓均質機，尼魯索爾維公司制造；AL204型電子分析天平，梅特勒托科多儀器 （上海）有限公司制造；LLJ-306Z型多功能打漿機，江門市貝爾斯頓電器有限公司產品；SSW-420-2S型電熱恒溫水槽，上海博迅實業有限公司醫療設備廠制造；202-SA型恒溫培養箱，上海博泰實驗設備有限公司產品。

1.3 工藝流程

1.4 操作要點

1.4.1 蘋果預處理 采用紅富士蘋果，清洗后，切去蘋果端部高度約1～2 cm并保留，取出果肉和果核，果殼厚度約1 cm并保持完整。將果肉采用打漿機打漿，與預處理的原料充分混合攪拌均勻。

1.4.2 原料預處理 基本配方如表1所示，將乳化穩定劑、白砂糖，檸檬酸、麥芽糖，采用適量熱水（55℃）充分溶解；脫脂奶粉、油脂，同樣熱水（55℃）充分溶解。將上述兩種溶液混合。

表1 蘋果冰淇淋基本配方Table 1 Basic formula of apple ice cream

1.4.3 殺菌、均質 對混合原料在不高于85℃的條件下水浴殺菌，殺菌時間15 min。殺菌后采用均質機均質，均質條件70℃、20 Mpa，增強原料液黏度，改善組織狀態。

1.4.4 老化、凝凍 均質后的原料液立即放入2～4℃的環境中冷卻，并在此溫度下保持6 h，進行老化過程。之后采用凝凍機，在-1～-5℃的溫度下，凝凍30 min，使產品形成良好的口感、組織狀態并獲得較高的膨脹率。

1.4.5 灌裝、硬化 將冰淇淋灌入先前保留的蘋果殼中，用切去的端部作為上蓋，將產品立即存入-35℃的低溫冰箱中迅速硬化至產品有良好組織狀態。之后立即于-18℃恒溫冰箱中貯藏。

1.5 測定指標及方法

1.5.1 融化率的測定 在恒定溫度37℃下，取冰淇淋70 g，放在金屬篩網上。篩網下方放置一個已知重量的圓盆，用于盛放融化后滴下的冰淇淋。每隔5 min稱量并記錄一次融化的冰淇淋。用融化的量除以總質量就得到融化的百分比。以時間（min）和融化百分比（%）做回歸方程，斜率被記錄下來，作為冰淇淋的融化率[10]。公式如下：

式中，M0和M1分別為冰淇淋的總質量和融化的冰淇淋質量。

本研究中，采用37℃恒定溫度下，45 min時融化率作為一個主要測量指標。

1.5.2 膨脹率的測定 分別稱取凝凍前后相同體積的混合料質量。其計算公式如下：

式中，M0為凝凍后的質量；M1為凝凍前的質量。

本研究中，分別取55 mL混合料液和冰淇淋，稱其質量，測定冰淇淋的膨脹率。

1.5.3 感官評定 由江南大學食品學院經過培訓的8名學生組成的感官評定小組，對冰淇淋品的組織狀態、口感、滋味進行感官評定，然后求8人的平均值，具體的評價指標和方法詳見表2。

1.6 統計分析

采用OriginPro8.5和SPSS 17.0軟件對試驗數據進行處理。表中數據以平均值和標準偏差表示，不同字母表示樣品之間差異顯著（p＜0.05）。

表2 蘋果冰淇淋感官評價[9]Table 2 Apple ice cream sensory evaluation form

2 結果與討論

2.1 不同種類油脂對冰淇淋融化率的影響

油脂是冰淇淋的重要組成成分[11]。油脂的種類對冰淇淋終產品的口感和融化率均有影響。脂肪形成網狀結構，可使冰淇淋組織更細膩，結構更緊密。一般來說，油脂的熔點越高，制成的冰淇淋的抗融性相對越強。如圖1所示，3種油脂冰淇淋中，添加黃油的冰淇淋抗融性最好，椰子油抗融性居中，棕櫚油抗融性最差。本實驗產品為植脂類冰淇淋，綜合考慮選擇椰子油為冰淇淋加工油脂。

圖1 油脂種類對融化率的影響Fig.1 Effect of oil type on the melting rate

2.2 椰子油添加質量分數對冰淇淋融化率的影響

增加油脂質量分數在一定程度能夠增強冰淇淋的抗融性。一般油脂熔點在24～50℃，而冰的熔點為0℃，水作為冰淇淋制作的重要原料，其物性對冰淇淋的品質有很大的影響。如圖2所示，適當增加油脂質量分數可改善冰淇淋的抗融性，從而延長冰淇淋的貨架保質期。考慮到要平衡原料，一般油脂質量分數會控制在6%～14%的范圍內[12]。本實驗研究中，為保證冰淇淋有良好的抗融性，同時使產品保持健康品質，控制椰子油添加質量分數為7%。

圖2 椰子油添加質量分數與融化率的關系Fig.2 Relationship between dosage of coconut oil and melting rate

2.3 不同穩定劑對冰淇淋品質的影響

在工藝流程不變的情況下，僅改變穩定劑的種類和用量，分別研究卡拉膠、瓜兒豆膠、槐豆膠對冰淇淋膨脹率和融化率的影響。原料具體添加質量分數如表3所示。

表3 穩定劑對蘋果冰淇淋品質影響的的基本配方Table 3 Basic formula of the effect of stabilizers on the quality of apple ice cream

2.3.1 卡拉膠對冰淇淋品質的影響 如表4所示，蘋果冰淇淋膨脹率隨著卡拉膠的添加質量分數的增加呈波動增大的的趨勢。當卡拉膠添加質量分數增大至0.025%，蘋果冰淇淋膨脹率相比0.01%的添加質量分數顯著增大（p＜0.05）。因此，較少的卡拉膠添加質量分數可使冰淇淋得到較高的膨脹率。

表4 卡拉膠的用量對膨脹率的影響Table 4 Effect of dosage of carrageenan on the expansion rate

卡拉膠對冰淇淋融化率的影響如圖3所示，在基本配方不變的條件下，蘋果冰淇淋的融化率隨著卡拉膠添加質量分數的增加顯著減小（p＜0.05）。當卡拉膠的添加質量分數為0.025%時，冰淇淋膨脹率可達到最大值（表2），同時可獲得較低的融化率。由此看出，卡拉膠是一種優質的冰淇淋穩定劑，合理的卡拉膠添加質量分數可使冰淇淋獲得良好的抗融性。

圖3 卡拉膠的添加質量分數與融化率的關系Fig.3 Relationship between the amount of carrageenan and melting rate

2.3.2 瓜爾豆膠對冰淇淋品質的影響 瓜爾豆膠對蘋果冰淇淋膨脹率的影響如表5所示，冰淇淋的膨脹率隨著瓜爾豆膠添加質量分數的增加顯著增大 （p＜0.05）。當瓜爾豆膠的添加質量分數增加至0.40%時，冰淇淋膨脹率可增加到62.74%。

表5 瓜爾豆膠的用量對膨脹率的影響Table 5 Effect of dosage of guar gum on the expansion rate

如圖4所示，瓜爾豆膠的添加質量分數對蘋果冰淇淋融化率的影響比較復雜。當瓜爾豆膠添加質量分數在0.10%～0.20%時，融化率隨著添加質量分數的增加顯著降低（p＜0.01）；當瓜爾豆膠添加質量分數在由0.20%增加至0.40%時，蘋果冰淇淋的融化率又顯著增大（p＜0.05）。因此，增加單一瓜兒豆膠使用量不利于冰淇淋產品獲得穩定的抗融性，要使產品有一定抗融性，需將瓜兒豆膠的添加質量分數控制在合理范圍內。

圖4 瓜爾豆膠的添加質量分數與融化率的關系Fig.4 Relationship between the amount of gum and melting rate

2.3.3 槐豆膠對冰淇淋品質的影響 槐豆膠的添加量對蘋果冰淇淋膨脹率影響的也呈現出波動趨勢。如表6所示，冰淇淋的膨脹率隨槐豆膠添加質量分數從0.10%增加至0.20%時有顯著減小 （p＜0.05）；相反，由0.20%增加至0.30%的過程中，膨脹率增大顯著（p＜0.01），當添加質量分數繼續增加到0.40%時，膨脹率雖略減小，但仍明顯高于0.20%對應的膨脹率值。單一增加槐豆膠的添加質量分數可能對產品膨脹率的提高有一定作用。

表6 槐豆膠的用量對膨脹率的影響Table 6 Effect of dosage of locust bean gum on the expansion rate

圖5顯示出槐豆膠對冰淇淋融化率的影響。在添加槐豆膠的冰淇淋中，其融化率變化趨勢與單一添加瓜爾豆膠的融化率的測定結果相似 （見圖4）。當槐豆膠的添加質量分數在0.10%～0.20%時，隨著添加質量分數的增大，冰淇淋的融化率顯著減小（p＜0.05）；當槐豆膠添加質量分數在0.20%～0.40%范圍內增加，融化率雖隨增大，但增加的顯著程度小于瓜兒豆膠。因此，單一使用槐豆膠，需控制其使用范圍才能獲得抗融性良好的冰淇淋產品。

圖5 槐豆膠的添加質量分數與融化率的關系Fig.5 Relationship between the amount of locust bean gum and melting rate

從不同穩定劑對冰淇淋膨脹率和融化率的影響結果中可以看出，冰淇淋膨脹率和融化率隨不同種類的單一穩定劑添加質量分數的增加變化趨勢各不相同。不同種類的穩定劑需要控制在一定范圍內，對提高冰淇淋的抗融性有一定效果，效果顯著程度不同，且總體融化率值較高。綜合冰淇淋產品的口感、組織結構等感官指標，使用單一的穩定劑得到的蘋果冰淇淋品質并不理想。

2.4 乳化劑對冰淇淋品質的影響

在冰淇淋加工配方中的其他主料不變的前提下，正確使用乳化劑有利于提高產品的膨脹率。一般來說，HLB值較小的乳化劑能提高冰淇淋的起泡性和膨脹率，可以控制附聚作用或附聚作用較小，如HLB值在3.5～9.0之間的甘油單硬脂酸、三聚甘油硬脂酸酯等[13]。在實際生產中有些冰淇淋廠家會通過增加單甘酯的添加量來提高膨脹率[14]。乳化劑的親水性越強，其HLB值越高，脂肪球凝聚越容易，越有利于冰淇淋抗融性品質的改善。

在使用單一用量為0.20%（質量分數）的乳化劑時，得到的冰淇淋產品的膨脹率整體均不高。由于不同乳化劑其本身的乳化特性不同，在選用多種乳化劑復配使用后，可以發揮復合乳化劑的協同增效作用，揚長避短，在提高體系膨脹率的同時，對冰淇淋的其它品質有所改善[13，15]。本實驗中采用單硬脂酸甘油酯與三聚甘油單硬脂酸酯的復配得到復合乳化劑，研究乳化劑復合對冰淇淋品質的影響。該研究過程的冰淇淋基本配方中穩定劑質量分數均為卡拉膠0.010%、瓜爾豆膠0.10%、槐豆膠0.20%，其他原料同表3。

表7 乳化劑對膨脹率和感官的影響Table 7 Effect of emulsifier combination on expansion rate and sensory

如表7所示，比較2種乳化劑的不同配比對冰淇淋膨脹率的影響，當單甘酯與三聚甘油單硬脂酸酯質量配比為3∶1時能發揮復合乳化劑的協同增效作用，樣品膨脹率顯著增大（p＜0.05），且感官評分最高。即在此乳化劑配比下，不僅可以提高冰淇淋體系膨脹率，而且使冰淇淋具有較好的感官效果。因此在本實驗后續對復合乳化穩定劑的配方研究中，乳化劑采取單甘酯與三聚甘油單硬脂酸酯3∶1的質量配比進行實驗。

2.5 復合乳化穩定劑對冰淇淋配方優化的研究

復合乳化穩定劑中各種添加劑的配比因生產廠商的不同而有較大差別。復合乳化穩定劑的最佳配比一般通過正交實驗得到。根據本研究所得到的實驗結果，使用卡拉膠、瓜爾豆膠、槐豆膠、單甘酯、三聚甘油單硬脂酸酯這5種常用且經濟的乳化劑和穩定劑做4因素、3水平的正交復配試驗（表8），提高蘋果冰淇淋抗融性的最佳配方的正交試驗結果見表9。

表8 復合乳化穩定劑的因素水平表Table 8 Level of form factors of composite emulsion stabilizer

表9 L9（34）各因素對產品質量影響的正交實驗方案與結果Table 9 L9（34） orthogonal scheme influence of various factors on the quality of products and results

從表9中的融化率結果可以得出，各因素對融化率指標影響的主次順序為：C>A＞D>B。在復合乳化穩定劑的使用中，槐豆膠的添加質量分數對蘋果冰淇淋的融化率有顯著影響（p＜0.05），其次是卡拉膠、復合乳化劑、瓜爾豆膠。冰淇淋的抗融性越好其融化率越小，因此要首先考慮降低膠體C的添加質量分數，槐豆膠優選為C3。比較正交結果極差值，卡拉膠A和復合乳化劑D對融化率的影響差異不大。根據實驗結果，卡拉膠的優選為A3，復合乳化劑優選D2。根據表7，確定兩種乳化劑的優選方案為單甘酯∶三聚甘油單硬脂酸酯為3∶1。結合感官評定得分，蘋果冰淇淋復合乳化穩定劑的最優方案是A3B1C3D2，即卡拉膠0.016%、瓜爾豆膠 0.10%、槐豆膠0.20%、單甘酯0.15%、三聚甘油單硬脂酸酯0.05%（質量分數）所得蘋果冰淇淋產品有良好的抗融性和感官品質。

3 結語

通過對卡拉膠、瓜爾豆膠和槐豆膠進行單因素實驗，得出這3種穩定劑對冰淇淋的融化率和膨脹率均有不同程度的影響。穩定劑與單甘酯和三聚甘油單硬脂酸酯復配，通過實驗得出單甘酯與三聚甘油單硬脂酸酯兩種乳化劑復合使用的最佳質量比例為3∶1。通過對3種穩定劑和兩種乳化劑的復合得到冰淇淋生產的最佳復合乳化穩定劑的配方為卡拉膠質量分數0.016%、瓜爾豆膠質量分數0.10%、槐豆膠質量分數0.20%、單甘酯質量分數0.15%、三聚甘油單硬脂酸酯質量分數0.05%。通過這個配方能夠很好的改善蘋果冰淇淋的品質，使產品在增加營養價值的同時，具有較理想的抗融性、膨脹率以及良好的口感。

[1]SANTACATALINA J V，CONTRERAS M，SIMAL S，et al.Impact of applied ultrasonic power on the low temperature drying of apple[J].Ultrasoniccs Sonochemistry，2016，28：100-109.

[2]WANG Haibo，LI Linguang，CHEN Xuesen，et al.Flavor compounds and flavor quality of fruits of mid-season apple cultivars[J].Scientia Agriculturae Sinica，2010，43（11）：2300-2306.（in Chinese）

[3]WANG Jiao，LI Heyu，LIU Dailin，et al.Research progress of apple nutrition components and health Function[J].Food Research and Development，2011，32（1）：164-168.（in Chinese）

[4]KHANIZADEH S，TSAO R，REKIKA D，et al.Polyphenol composition and total antioxidant capacity of selected apple genotypes for processing[J].Journal of Food Composition and Analysis，2008，21（5）：396-401.

[5]HE Jinlan，LIU Sixin，XIAO Kaien.Development of the coconut milk ice cream[J].Food Science and Technology，2010，35（6）：132-135.（in Chinese）

[6]WU Mingliang，XU Haiyang.Technology of blueberry ice cream[J].Academic Periodical of Farm Products Processing，2010（12）：103-104.（in Chinese）

[7]ZHAO Zheng，LI Xu，XIE Bingqiang，et al.Study on manufacture of ice-cream of Mangitera indical L [J].Science and Technology of Food Industry，2009，30（2）：208-210.（in Chinese）

[8]HUA Jingqing，CAI Jian.Producing of yacon healthy ice cream[J].Food Science and Technology，2008，33 （12）：83-85.（in Chinese）

[9]GAO Xiang，WANG Rui.Study on the producing of pitaya icecream[J].China Dairy Industry，2004，32 （10）：9-11.（in Chinese）

[10]THOMAS E L.Structure and properties of ice cream emulsions[J].Food Technology，1981，35（1）：41-48.

[11]WANG Xiaoying，GU Hong，LIN Wanjun.Application of vegetable oil in cream[J].Science and Technology of Food Industry，2003，24（3）：36-37.（in Chinese）

[12]SEGALL K I，GOFF H D.A modified ice cream processing routine that promotes fat destabilization in the absence of added emulsifier[J].International Dairy Journal，2002，12（12）：1013-1018.

[13]WANG Huai，LI Ying，LIU Qiuping.How to correctly use emulsifiers in the production of ice cream[J].Beverage&Fast Frozen Food Industry，2001，7（1）：14-15.（in Chinese）

[14]MUSSELLWHITE P R，WALKER D A.The effect of the colloidal state of the emulsion on ice cream structure[J].Journal of Texture Studies，1971，2（1）：110-116.

[15]周莉.復合乳化穩定劑在冰淇淋中的應用研究[D].南京：南京農業大學，2006.

Study on Melting-Resistance Formula of Apple Ice Cream

QIN Chenxu1， ZHANG Min*1， XU Baoguo1， XUE Nana1， WANG Weiqin2
（1.School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China；2.Haitong Food Group Co.Ltd，Cixi 315300，China）

With the development of living standard，the ice cream is becoming increasingly popular in people's daily life.Especially fruit ice cream with its low-fat，low-sugar and unique taste is loved by consumers.however，the characteristic of melting-resistance of fruit ice cream is poor，which has brought a lot of unnecessary losses and troubles to producers，sellers and consumers.Apple ice cream is the research object and the impacts of different kinds and adding amounts of oils，stabilizers and emulsifiers on the quality of apple ice cream were researched in this study.Carrageenan，guar gum and locust bean gum were chosen as the stabilizers，glyceryl monostearate and tripolycerol monostearate were chosen as the emulsifiers，the optimum melting-resistance formula of mixed stabilizers and emulsifiers gotten by orthogonal experiments was 0.016%carrageenan，0.10%guar gum，0.20%locust bean gum，0.15%glyceryl monostearate and 0.05%tripolycerol monostearate.Apple ice cream produced by this formula has a better characteristic of melting-resistance，fine texture and refreshing taste.

apple ice cream，melting-resistance，melting rate，mixed stabilizers and emulsifiers

TS 277

A

1673—1689（2017）08—0807—07

10.3969/j.issn. 1673-1689.2017.08.004

2015-06-24

國家自然科學基金項目（21176104）。

*通信作者：張 慜（1962—），浙江平湖人，工學博士，教授，博士研究生導師，主要從事農產品加工與貯藏方向研究。E-mail：min@jiangnan.edu.cn

秦晨旭，張慜，徐保國，等.蘋果冰淇淋抗融性配方的研究[J].食品與生物技術學報，2017，36（08）：807-813.