不同乳化劑對植物奶油穩(wěn)定性的影響

范媛媛，張陽陽，秦新磊，范軍營

（大咖國際食品有限公司，河南焦作 454850）

市面上奶油制品分為植物奶油和動物奶油，動物奶油價(jià)格昂貴、穩(wěn)定性差，含有較多膽固醇，不宜過多食用；而植物奶油來源廣泛、價(jià)格低廉，但植物奶油存在大量不易被人體消化吸收的反式脂肪酸，增加患心血管疾病、糖尿病等疾病的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)運(yùn)輸過程需冷藏，增加了運(yùn)輸成本。本文研究的是完全氫化的植物奶油，不含反式脂肪酸，同時(shí)通過配制乳化劑穩(wěn)定體系制備穩(wěn)定性強(qiáng)的常溫植物奶油，改善常溫植物奶油在運(yùn)輸過程中出現(xiàn)油水分離的現(xiàn)象，降低運(yùn)輸成本，提高儲存便利性，為常溫植物奶油的穩(wěn)定性研究提供數(shù)據(jù)支持。

乳化劑是能使兩種或兩種以上互不相溶的混合液體形成穩(wěn)定乳狀液的一類物質(zhì)，是一種表面活性劑，分子中既有親水基又有疏水基，導(dǎo)致其可介于油水之間，使兩者形成穩(wěn)定的乳濁液[1-2]。乳化劑還可以與食品中的蛋白質(zhì)、脂類等相互作用表現(xiàn)出多種功能。在食品領(lǐng)域，添加乳化劑還可以延長貨架期[3]。

蔗糖脂肪酸酯簡稱蔗糖酯，由蔗糖與正羧酸反應(yīng)生成，是一種高效乳化劑和表面活性劑，具有良好的乳化、分散、滲透、起泡等性能[4-5]；硬脂酰乳酸鈉是由硬脂酸和乳酸中合成鈉鹽而制得的，是世界上使用量最大的陰離子型乳化劑和食品改良劑[6]。聚甘油脂肪酸酯是由脂肪酸與聚甘油反應(yīng)制成，聚甘油的高級脂肪酸酯是性能優(yōu)良的非離子表面活性劑，其親水性隨甘油聚合度的增加而增加、親油性隨脂肪酸烷基的不同而不同，適用于各種特殊的用途[7]。吐溫60由山梨糖醇和山梨糖醇酐與硬脂酸部分酯化而成，在乳制品中作穩(wěn)定劑可以避免油水分離[8]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

氫化棕櫚仁油、氫化植物油（食品級，20 kg/箱），益海嘉里金龍魚糧油食品股份有限公司；蔗糖脂肪酸酯S570、蔗糖脂肪酸酯S1670、聚甘油脂肪酸酯SWA-10D（食品級，12 kg/箱），三菱商事株式會社；硬脂酰乳酸鈉SSL70AP（食品級，5 kg/箱），巴斯夫股份公司；吐溫60S-20（食品級，200 kg/桶），龍沙集團(tuán)。

1.2 儀器與設(shè)備

管式熱交換超高溫殺菌機(jī)（ST-20），無菌灌裝室（CT-20）：上海順儀實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；磁力攪拌器（HH-WS）：常州亞特實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；高壓均質(zhì) 機(jī)（NS2002H）：GEA；黏度儀（Brookfield DV-2T）：美國Brookfield公司；激光粒徑分析儀，（Mastersizer3000）：英國馬爾文儀器有限公司；Turbiscan分析儀：法國Formulaction公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 植脂奶油制備工藝

實(shí)驗(yàn)前將氫化棕櫚仁油和氫化植物油在55～65 ℃

水浴鍋中進(jìn)行預(yù)熱融化，同時(shí)使用90 ℃熱水將乳化劑和白砂糖進(jìn)行攪拌溶解，溶解后加入乳清粉，使用磁力攪拌器進(jìn)行攪拌，攪拌至無粉狀顆粒后，將融化好的植物油緩慢加入，繼續(xù)攪拌10 min，再加入食鹽和緩沖鹽，完全攪拌均勻后加入過濾水，定容至1 000 mL。定容后的溶液用150目篩網(wǎng)進(jìn)行過濾，將過濾后的澄清液在均質(zhì)機(jī)中進(jìn)行均質(zhì)，均質(zhì)壓力為25 MPa，均質(zhì)2次后使用管式熱交換超高溫殺菌劑進(jìn)行殺菌，灌裝。

1.3.2 配方設(shè)計(jì)

不同穩(wěn)定性植物奶油的基礎(chǔ)配方如表1所示。

表1 不同穩(wěn)定性植物奶油的基礎(chǔ)配方表

1.3.3 植物奶油穩(wěn)定性的測試方法

（1）粒徑測試。采用馬爾文激光粒度分析儀Mastersizer3000測定樣品的粒徑分布[9]。以波長為633 nm的He-Ne激光器為主光源，波長為466 nm的藍(lán)光固體光源為輔光源，采用去離子水作為分散相，攪拌速率為2 000 r·min-1，其中水的折射率為1.33，樣品的折射率設(shè)置為1.45，樣品的吸收率為0.01。對植脂奶油的粒徑分布、體積平均直徑和表面積平均直徑進(jìn)行分析，每個(gè)樣品測定3次，取平均值。

（2）垂直掃描宏觀分析（Turbiscan）。采用850 nm近紅外光源檢測添加不同乳化劑植物奶油的穩(wěn)定性[10]。參考白潔[11]、呂長鑫[12]等的方法，將樣品放入檢測器內(nèi)，每40 μm掃描1次獲得透射光反射光強(qiáng)度，每20 s掃描1次，管高度為40 mm，測定溫度為43 ℃。由穩(wěn)定性分析儀獲取的透射光強(qiáng)度變化（背散射光強(qiáng)度隨時(shí)間的波動變化）判斷植物奶油的穩(wěn)定性。

2 結(jié)果與分析

前期試驗(yàn)選擇蔗糖脂肪酸酯S570、蔗糖脂肪酸酯S1670、硬脂酰乳酸鈉、聚甘油酯和吐溫60，通過控制單因素變量，制備10組樣品，測試樣品的離心沉淀率和黏度，初步篩選出蔗糖脂肪酸酯S1670和硬脂酰乳酸鈉兩種對植物奶油穩(wěn)定性影響顯著的乳化劑進(jìn)行深入研究。穩(wěn)定性測試方法參考酸性乳飲料穩(wěn)定性測試方法[13]，通過測試植物奶油的離心沉淀率、粒徑和Turbiscan背散射光，篩選出對植物奶油穩(wěn)定效果最佳的乳化劑，為產(chǎn)品研發(fā)人員提供參考數(shù)據(jù)。其中，本文離心后植物奶油上層為油脂和蛋白，下層為水相，數(shù)據(jù)結(jié)果主觀性太強(qiáng)，因此本文實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不呈現(xiàn)樣品的離心沉淀率數(shù)據(jù)分析部分。

2.1 粒徑分析

根據(jù)Stoke定律，產(chǎn)品粒徑分布越大，產(chǎn)品越不穩(wěn)定[14]，由圖1可知，當(dāng)蔗糖酯∶硬脂酰乳酸鈉=1∶1（配方3）和蔗糖酯∶硬脂酰乳酸鈉=1∶2（配方5）時(shí)，植物奶油粒徑分布范圍大，樣品在100～1 000 μm處有峰，分析植物奶油可能存在蛋白質(zhì)的絮凝或者出現(xiàn)脂肪聚集，產(chǎn)品不穩(wěn)定。未加入乳化劑的植物奶油（空白樣）在1 μm處存在單峰，加入硬脂酰乳酸鈉、蔗糖酯和蔗糖酯∶硬脂酰乳酸鈉=2∶1（配方4）時(shí)，產(chǎn)品在1 μm和10 μm處有峰，表明加入乳化劑后，產(chǎn)品中存在粒徑變大的現(xiàn)象，可能與蛋白和脂肪的聚集有關(guān)，而加入硬脂酰乳酸鈉其體積分?jǐn)?shù)最小。

圖1 乳化劑添加量對植物奶油粒徑的影響圖

根據(jù)圖1粒徑測試結(jié)果，針對植物奶油中硬脂酰乳酸鈉的添加量不同進(jìn)行粒徑分析。由圖2可知，當(dāng)硬脂酰乳酸鈉添加量為1‰（最小添加量）（配方6）、4‰（配方9）和5‰（配方2）時(shí)（最大添加量），植物奶油的粒徑分布在10 μm處存在小峰，表明此時(shí)植物奶油中出現(xiàn)蛋白絮凝或者脂肪出現(xiàn)聚集；空白樣和硬脂酰乳酸鈉添加量為2‰（配方7）、3‰（配方8）時(shí)，其粒徑分布僅在1 μm處存在單峰，表明其粒徑分布相對均勻。由表2可知，當(dāng)硬脂酰乳酸鈉添加量為2‰時(shí)，其體積平均直徑與表面積平均直徑的差值最小，差值越小，粒度分布越集中。從植物奶油的粒徑測試結(jié)果可知，硬脂酰乳酸鈉的添加量與粒徑分布不存在規(guī)律性。

圖2 硬脂酰乳酸鈉添加量對植物奶油粒徑的影響圖

表2 不同穩(wěn)定性植物奶油的粒徑分布表

2.2 垂直掃描宏觀分析測試結(jié)果分析

依據(jù)多重光散射原理，單位時(shí)間內(nèi)的背散射光變化量（ΔBS的絕對值）決定著乳狀液的穩(wěn)定性。ΔBS的絕對值越小，乳狀液越穩(wěn)定，乳化傾向越大；反之，乳化傾向就越小。從圖3可知，加入蔗糖酯的植物奶油（b），出現(xiàn)底部脂肪球上移，導(dǎo)致底部出現(xiàn)澄清層，上層出現(xiàn)油脂層；當(dāng)蔗糖酯∶硬脂酰乳酸鈉=2∶1時(shí)（e），出現(xiàn)蛋白質(zhì)絮凝和脂肪聚集情況，反而破壞了植物奶油的穩(wěn)定體系[14]；加入硬脂酰乳酸鈉后，植物奶油呈現(xiàn)不同的狀態(tài)，當(dāng)硬脂酰乳酸鈉添加量為1‰（g）、4‰（j）和5‰（c）時(shí)，植物奶油底部出現(xiàn)澄清層，上層出現(xiàn)油脂層，分析底部的脂肪上移，頂部存在脂肪的聚集，導(dǎo)致底部體積濃度減小，此結(jié)果與植物奶油粒徑分析數(shù)據(jù)中，出現(xiàn)部分粒徑變大的現(xiàn)象一致；當(dāng)硬脂酰乳酸鈉添加量為3‰（i）時(shí)，植物奶油底部與頂部均出現(xiàn)澄清層；當(dāng)硬脂酰乳酸鈉添加量為2‰（h）時(shí)，植物奶油僅在頂部出現(xiàn)澄清層（頂部出現(xiàn)輕微浮油），底部及中間層穩(wěn)定，并未影響整體的穩(wěn)定體系，穩(wěn)定性較其他樣品好。

圖3 乳化劑添加量對植物奶油背散射光強(qiáng)度的影響圖

3 結(jié)論

根據(jù)粒徑、背散射分散數(shù)據(jù)測定結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)植物奶油中加入復(fù)配乳化劑后，存在破壞奶油穩(wěn)定性的現(xiàn)象，而不同乳化劑的添加量及復(fù)配物對植物奶油的穩(wěn)定性影響不一致，并非加入的乳化劑量越多，粒徑越小，體系越穩(wěn)定。當(dāng)植物奶油中加入的硬脂酰乳酸鈉添加量為2‰和3‰時(shí)，其粒徑分布均勻，體積分?jǐn)?shù)最小，通過Turbiscan背散射光數(shù)據(jù)表明，當(dāng)硬脂酰乳酸鈉添加量為2‰時(shí)，植物奶油的穩(wěn)定體系最好。本文僅研究了5種乳化劑對常溫植物奶油穩(wěn)定性的影響，篩選出對植物奶油穩(wěn)定效果顯著的乳化劑，并未對穩(wěn)定性進(jìn)行深入研究，下一步將擴(kuò)大乳化劑篩選范圍，配制穩(wěn)定性最好的乳化體系。