麥芽糊精與復配糖比例對降糖植脂奶油攪打性能和品質的影響

曾勇超，曾 諦，鄧欣倫，趙謀明，趙強忠,

（1.華南理工大學食品科學與工程學院，廣東廣州 510640；2.廣東穩邦生物科技有限公司，廣東肇慶 526238）

植脂奶油是以植物脂肪和糖類物質為原料，添加乳化劑、穩定劑等組分，經混合、均質、冷卻和攪打后形成具有復雜泡沫結構的產品。因其替代了高熱量、高脂肪、高成本的傳統乳脂奶油而被廣泛使用。傳統植脂奶油中油脂含量普遍在15%～20%，不含膽固醇，但含有25%～30%的糖類物質。當今食品加工的潮流趨勢是低脂、低糖和低升糖指數，故需要解決減少糖類物質含量導致穩定性下降和口感變差的問題。

糖類物質作為植脂奶油中一種常用原料，賦予甜味的同時，還能降低乳濁液冰點和凝固點，提高乳濁液粘度、泡沫細膩度和穩定性。麥芽糊精作為淀粉的不完全水解產物，生產成本低，并且具有較好的溶解性和穩定性，不易褐變和結晶，能夠較好地平衡味道和質地，廣泛應用于乳制品等領域。Mohamad等采用甜菊糖苷、異麥芽酮糖和麥芽糊精替代蔗糖制備植脂奶油，增加甜味的同時改善了產品的質地。葡萄糖和淀粉糖漿作為植脂奶油中常用的糖類物質，前期通過對比葡萄糖和淀粉糖漿對植脂奶油攪打性能和品質的影響，發現麥芽糊精可減少攪打前乳濁液中不規則聚集體的數量，在攪打過程中為脂肪網絡結構提供支撐作用。由于麥芽糊精具有良好的溶解性和不易結晶性，其能夠降低乳濁液冷凍過程中液相冰晶的生成，提高乳濁液的凍融穩定性。因此，將麥芽糊精應用于降糖植脂奶油中，研究麥芽糊精對降糖植脂奶油攪打性能和品質的影響可為降糖植脂奶油的深入研究提供理論指導。

本文以降糖植脂奶油為研究對象，在固定麥芽糊精與復配糖總添加量下，研究麥芽糊精與復配糖的比例對其攪打性能和品質的影響。通過表征水分分布、界面蛋白濃度、脂肪部分聚結率、攪打特性、質構特性、感官評價及儲藏穩定性，探究麥芽糊精應用于降糖植脂奶油的可行性，確定合適的添加比例，并初步建立攪打性能與品質之間的聯系。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

BL-41代可可脂 東莞嘉吉糧油有限公司；酪蛋白酸鈉（純度≥90.1 wt%） 新西蘭恒天然集團；葡萄糖（固形物含量90%）、麥芽糊精（固形物含量94%）諸城東曉生物科技有限公司；淀粉糖漿（固形物含量75%） 肇慶煥發生物科技有限公司；白砂糖（固形物含量99%） 東莞東糖集團有限公司；乳化穩定劑 廣東穩邦生物科技有限公司；硫酸、氫氧化鈉（均為分析純） 國藥集團化學試劑有限公司。

APV-1000型高壓均質機 丹麥APV公司；KM800多功能調速攪拌機 英國KENWOOD公司；RW20型懸臂式攪拌器 德國IKA公司；NMI 20-040H-1低場核磁共振儀 蘇州紐邁分析儀器有限公司；Mastersizer 2000粒度分布儀 德國Malvern Instruments公司；KDN-2C型凱氏定氮儀 上海纖檢儀器有限公司；TA-XT 2i質構分析儀 英國SMS公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 植脂奶油的制備

1.2.1.1 基本配方 本文用植脂奶油配方如表1所示，糖類總量18.60 wt%（分別選擇麥芽糊精與復配糖的比例為0:20、1:19、3:17、5:15、7:13 和 9:11），其中復配糖由葡萄糖、白砂糖和淀粉糖漿以7:1:4的質量比組成（市售植脂奶油中糖類物質常用配比）。

表1 植脂奶油基本配方Table 1 The formulation of whipped cream

1.2.1.2 工藝流程 將BL-41代可可脂在65 ℃的溫度下熔化并混合均勻，同時加入乳化穩定劑和蛋白質，分散均勻得到油相。淀粉糖漿、白砂糖、葡萄糖和麥芽糊精在加熱條件下完全溶解于去離子水中，得到水相。將兩相混合，在65 ℃的條件下以700～800 r/min的速度攪拌30 min，使兩者充分混合均勻。混合液以45 MPa高壓均質兩次，將均質后的乳濁液快速冷卻至15 ℃，然后置于-18 ℃下冷凍保藏 12 h。將乳濁液（800±10 g）解凍至 0～4 ℃，用可調速攪拌機以5檔的轉速（約160 r/min）對乳濁液進行攪打，打發至奶油與攪拌槳的金屬圈和攪拌器即將脫離，表面光澤消失，并有軟尖峰形成，即達到最佳的泡沫結構。

1.2.2 植脂奶油攪打性能的測定

1.2.2.1 水分分布的測定 參考Zhao等的方法，采用低場核磁共振儀測定植脂奶油在磁場強度0.5 T、質子共振頻率20 MHz條件下的橫向弛豫時間（T），以解析樣品的水分分布狀態。將攪打好的植脂奶油轉移至15 mL血清瓶，4 ℃下平衡30 min，然后置于40 mm圓柱形核磁管中，并快速插入NMR分析儀。使用 Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）脈沖序列分析T弛豫時間。用Niumag MultiExp Inv Analysis （Version 4.09）軟件對上述的指數衰減曲線進行拉普拉斯逆變換算法反演得到T圖譜及數據。

T弛豫時間測量參數為：測量溫度4 ℃，采樣頻率200 kHz，重復掃描6次，重復采樣等待時間4 s，90°和 180°脈沖之間 480 μs，回波個數 12000。

1.2.2.2 界面蛋白濃度的測定 參照Long等的方法準確稱取20 g乳濁液或植脂奶油，在25 ℃下，將樣品以10000 r/min轉速下離心30 min，乳化的油脂由于密度比水輕而上浮。小心用注射器將下清液吸出，用微量凱氏定氮法測定液相中游離的蛋白質含量。界面蛋白濃度（C，mg/m）的計算公式（1）如下：

其中，M為樣品中的總蛋白量（g），M為樣品在液相中的蛋白量（g），F為樣品乳相的質量（g），SSA為比表面積（m/g），由Mastersizer 2000激光粒度分析儀測得。

1.2.2.3 脂肪部分聚結率的測定 通過激光衍射技術測定脂肪粒度分布是量化植脂奶油中部分聚結可靠而快速的方法。粒度分布處于3.0～1000 μm范圍內累積百分比可被用作脂肪部分聚結率的量度。參照Liu等的方法，樣品以去離子水為分散介質稀釋1000倍，Mastersizer 2000顆粒粒度分析儀的參數設定如下：選用Hydro 2000MU（A）進樣器及通用（球形）分析模式，分散劑為水，顆粒及分散介劑的折射率分別為1.414和1.330；顆粒吸收率為0.001，轉速2000 r/min。

1.2.2.4 最佳攪打時間和攪打起泡率的測定 將解凍后乳濁液打發至最佳泡沫結構所需的時間即為最佳攪打時間（t，s），此時奶油泡沫網狀結構所結合的空氣量稱為攪打起泡率。攪打起泡率的計算公式（2）如下：

其中，M是同體積攪打前乳濁液的質量（g）；M是同體積攪打后奶油的質量（g）。

1.2.2.5 質構特性的測定 參照Liu等的方法，植脂奶油的質構特性采用TA-XT 2i質構分析儀（測定壓縮力模式）測定。具體條件為：A/BE探頭（直徑為35 mm），測試前、測試中及測試后探頭速度分別為5.0、1.0和5.0 mm/s，測試距離為25 mm，觸發力為Auto-20 g，數據獲取速度設為200 pps。

1.2.3 植脂奶油品質的測定

1.2.3.1 感官評價 參考杜翠的方法，植脂奶油的感官評定由10名受過基本培訓的評定人員進行，具體評分項目如表2所示。通過品嘗檢測入口即化感、油膩感和甜味，用目測法判斷產品的光澤度和細膩度。

表2 植脂奶油的感官評定標準Table 2 Sensory evaluation standard of whipped cream

1.2.3.2 漿液分離系數的測定 參照George等的方法稍作修改，稱取一定量攪打好的植脂奶油放在漏斗上，然后將漏斗置于25 ℃的培養箱中12 h，記錄奶油水析滴落的液體質量占總質量的比率（%）。

1.2.3.3 儲藏穩定性試驗 將攪打好的植脂奶油在室溫下碼堆造型，置于室溫下，儲存6 h后用刮刀斜切，通過切面觀察奶油內部變粗程度并拍照記錄。

1.3 數據處理

每組實驗重復3次，最后結果以均值±標準方差表示，采用數據分析軟件SPSS 21.0對實驗結果在＜0.05水平上進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 麥芽糊精與復配糖比例對植脂奶油攪打性能的影響

2.1.1 水分分布 麥芽糊精與復配糖比例對植脂奶油的T分布曲線如圖1所示。結果顯示，每個樣品均出現3個峰，代表三種不同狀態的水。其中，短弛豫時間的峰T表示與大分子物質緊密結合的水（結合水）；峰T表示被凝膠網絡截留的水，為不易流動水；長弛豫時間的峰T表示凝膠中的自由水。

圖1 不同麥芽糊精與復配糖比例對植脂奶油水分分布的影響Fig.1 Effects of different ratios between maltodextrin and compound sugars on water distribution of whipped creams

圖1顯示樣品第一個峰T弛豫時間在1～20 ms范圍內，被認為是滯留在高度組織化結構中的水。結合水具有較低的水遷移率，并且與蛋白質緊密結合有關。隨著麥芽糊精添加量增加，T的峰比例稍有增加，結果表明水與酪蛋白結合更緊密，可能影響蛋白質的界面吸附。第二個峰T的弛豫時間在36～150 ms范圍內，是弱凝膠結構內籠絡的不易流動水。隨著麥芽糊精與復配糖比例增大，T從86.099 ms降低至51.114 ms，峰比例從1.913%增加至4.217%，表明弱凝膠網絡結構增強，滯留的水分子更多。這可能是由于隨著麥芽糊精比例增加，更多的麥芽糊精通過分子間相互交聯形成的網絡結構并占據更大的空間位阻，滯留更多的不易流動水，水的流動性受凝膠網絡限制，因此弛豫時間降低，峰比例增加。T分布曲線中弛豫時間在 333～1000 ms的峰（T），表示植脂奶油中占比最高的自由水。T的信號幅值占主導地位，隨著麥芽糊精與復配糖比例增大，不易流動水比例增加，水分遷移速率和弛豫時間降低，因此自由水的比例也降低，峰比例從94.196%降低至91.314%。

2.1.2 界面蛋白濃度 蛋白質作為兩親分子，可吸附在脂肪球和氣泡表面。界面蛋白濃度不僅能反映蛋白質在乳濁液油水界面的吸附程度，同時也是影響植脂奶油攪打性質的重要因素。麥芽糊精與復配糖比例對乳濁液和植脂奶油的界面蛋白濃度影響如圖2所示。隨著麥芽糊精與復配糖比例從0:20增大至9:11，攪打前乳濁液界面蛋白濃度從0.65 mg/m增至0.71 mg/m。界面蛋白濃度由界面蛋白總吸附量和SSA共同決定。相比于葡萄糖，麥芽糊精能更好地結合水，減緩水的擴散速率，冰晶體積減小，因此降低了脂肪液滴表面的壓縮力，從而保護蛋白質界面的吸附性能，因此可能的原因是界面蛋白含量的增加速度快于SSA。當麥芽糊精與復配糖比例從0:20增加至3:17時，植脂奶油界面蛋白濃度從2.34 mg/m升高至2.93 mg/m，麥芽糊精濃度升高，在攪打過程中其可能抑制蛋白質從界面解析，使得界面蛋白濃度升高；但進一步增加至9:11時，界面蛋白濃度降低至1.43 mg/m。此時麥芽糊精形成的更致密弱凝膠網絡結構能夠降低脂肪球碰撞頻率，導致脂肪球部分聚結速率減緩，粒徑減小，SSA增加，因此界面蛋白濃度逐漸降低。

圖2 不同麥芽糊精與復配糖比例對乳濁液和植脂奶油界面蛋白濃度的影響Fig.2 Effects of different ratios between maltodextrin and compound sugars on interfacial protein concentration of emulsions and whipped creams

2.1.3 脂肪部分聚結率 在攪打過程中，結晶脂肪刺破相互之間的脂肪球膜并發生部分聚結。部分聚結的速度和程度取決于界面膜的強度。麥芽糊精與復配糖比例對植脂奶油脂肪部分聚結率的影響如圖3所示。隨著麥芽糊精與復配糖比例從0:20增大至3:17，麥芽糊精添加量較低，攪打過程中形成的交聯網絡結構對脂肪球碰撞頻率影響較小，故脂肪部分聚結率也無顯著差異（＞0.05）；進一步增加麥芽糊精與復配糖比例至9:11時，脂肪部分聚結率從64.7%降低至52.6%。可能的原因是：一方面，麥芽糊精添加比例增加，復配糖中葡萄糖的濃度降低，而相比于麥芽糊精和淀粉糖漿，葡萄糖更能有效促進脂肪球發生部分聚結的速率；另一方面，乳濁液界面蛋白濃度增加（圖2），攪打過程中脂肪球膜不易被刺破而發生部分聚結，并且麥芽糊精形成的連續網絡降低了水分遷移速率（圖1）。

圖3 不同麥芽糊精與復配糖比例對植脂奶油脂肪部分聚結率的影響Fig.3 Effects of different ratios between maltodextrin and compound sugars on partial coalescence of whipped creams

2.1.4 最佳攪打時間和攪打起泡率 植脂奶油的攪打性能可通過t、攪打起泡率等來評估。t作為攪打奶油的重要指標之一，一般認為t短、攪打起泡率高、漿液分離系數低的植脂奶油最為理想。麥芽糊精與復配糖比例對植脂奶油攪打性能的影響如表3所示。隨著麥芽糊精與復配糖比例的增大，t從380.3 s增加到587.5 s。隨著麥芽糊精比例增加，乳濁液界面膜強度增加（圖2）導致脂肪球不易刺破界面膜，脂肪球液滴之間不易橋聯，部分聚結速率降低，并且連續相中形成的連續網絡能有效抑制脂肪球的碰撞頻率，因此t逐漸延長。

表3 不同麥芽糊精與復配糖比例對植脂奶油最佳攪打時間、攪打起泡率的影響Table 3 Effects of different ratios between maltodextrin and compound sugars on top, overrun of whipped creams

植脂奶油的攪打起泡率不僅取決于液相蛋白濃度，還取決于脂肪部分聚結的速度和程度。在攪打過程中，乳化劑與蛋白質在界面膜上發生競爭性吸附，液相蛋白濃度和攪打起泡率增加，此時脂肪球發生部分聚結并吸附于氣泡表面穩定氣泡。隨著麥芽糊精與復配糖比例增加，攪打起泡率從355.2%降低至305.1%。由圖2可知，隨著麥芽糊精添加量增加，乳濁液界面蛋白濃度增加，液相蛋白濃度降低，第一階段充入的空氣體積減小，并且較低的部分聚結速率不利于包裹氣泡并形成脂肪網絡結構，故氣泡破裂速率增加，攪打起泡率隨麥芽糊精與復配糖比例增大而降低。

2.1.5 質構特性 質構特性是評價攪打奶油可塑性的重要指標，植脂奶油的質構特性變化如表4所示。隨著麥芽糊精與復配糖比例增加，植脂奶油的硬度、稠度、粘結性和粘性指數均顯著增加（＜0.05）。植脂奶油要在攪打過程中由一個粘稠的液體轉變為一個塑性固體，在結構形成過程中很大程度上依賴于脂肪部分聚結的作用。一方面，隨著麥芽糊精與復配糖比例增大，脂肪部分聚結率降低，但由于攪打起泡率降低，脂肪晶體網絡穩定的氣泡體積減小；另一方面，麥芽糊精形成的弱凝膠結構強度增加，增強了蛋白質與聚結脂肪包裹空氣的能力。在外力的作用下，脂肪晶體不易刺破界面膜，因此導致植脂奶油的硬度、稠度、粘結性和粘性指數增加。麥芽糊精作為增稠劑能夠增加液相的粘度，并限制水的移動，從而導致稠度、粘結性和粘性指數增加。

表4 不同麥芽糊精與復配糖比例對植脂奶油質構特性的影響Table 4 Effects of different ratios between maltodextrin and compound sugars on textural properties of whipped creams

2.2 麥芽糊精與復配糖比例對植脂奶油品質的影響

2.2.1 感官評價 表5比較了不同麥芽糊精與復配糖比例的植脂奶油入口即化感、油膩感、光澤度、細膩度和甜味。隨著麥芽糊精與復配糖比例從0:20增加至5:15，植脂奶油的入口即化感稍有降低，這是由于麥芽糊精的添加導致奶油粘性增加。油膩感都較輕，細膩度和光澤度與空白對照組差異不明顯。這是由于植脂奶油的脂肪部分聚結程度適中，并且界面蛋白濃度相對較高；進一步增加麥芽糊精與復配糖比例至9:11，脂肪部分聚結率和界面蛋白濃度降低導致表面細膩度、光澤度稍有下降。植脂奶油的稠度、粘結性和粘性指數增加導致入口即化感變差。麥芽糊精甜度低于葡萄糖，因此甜味不斷降低。從感官品質考慮，最佳麥芽糊精與復配糖比例為3:17和5:15。

表5 不同麥芽糊精與復配糖比例對植脂奶油感官評價的影響Table 5 Effects of different ratios between maltodextrin and compound sugars on sensory evaluation of whipped creams

2.2.2 漿液分離系數和儲藏穩定性 麥芽糊精添加量對植脂奶油漿液分離系數和儲藏穩定性的影響分別如表6和圖4所示。壘堆儲藏后橫切面的外觀和漿液分離系數可反映氣泡的穩定性。隨著麥芽糊精比例增加，植脂奶油的漿液分離系數從10.1%增加至14.5%，但氣泡分布更加均勻，橫截面更加光滑致密。雖然麥芽糊精能夠形成弱凝膠網絡結構，穩定更多的不易移動水，但是植脂奶油的抗水析能力可能更多與脂肪部分聚結率有關，脂肪部分聚結率的降低導致漿液分離系數的增加（圖3）。隨著麥芽糊精添加量增加，植脂奶油攪打起泡率降低，硬度增加，脂肪網絡結構能更好地包裹氣泡，因此適量增加麥芽糊精比例（3:17～5:15）有利于植脂奶油儲藏過程中泡沫結構穩定性。

表6 不同麥芽糊精與復配糖比例對植脂奶油漿液分離系數的影響Table 6 Effects of different ratios between maltodextrin and compound sugars on serum loss of whipped creams

圖4 不同麥芽糊精與復配糖比例對植脂奶油儲藏穩定性的影響Fig.4 Effects of different ratios between maltodextrin and compound sugars on storage stability of whipped creams

3 結論

本文研究了麥芽糊精與復配糖比例對降糖植脂奶油攪打性能和品質的影響，發現采用麥芽糊精部分替代復配糖的方法能夠制備具有良好品質的降糖植脂奶油。本研究表明，添加麥芽糊精對植脂奶油的水分分布、脂肪部分聚結率、硬度等攪打性能和儲藏穩定性等品質都有顯著影響。麥芽糊精能夠相互交聯形成凝膠網絡結構，降低自由水含量并增強蛋白質的界面吸附性能。當麥芽糊精與復配糖比例在0:20～3:17范圍內，植脂奶油的界面蛋白濃度和硬度增加，脂肪部分聚結率、t、攪打起泡率無顯著差異（＞0.05），攪打性能好，另外儲藏穩定性提高，感官評價稍有降低；但進一步增加麥芽糊精與復配糖比例至9:11，攪打過程中麥芽糊精形成的網絡結構占據更大的空間位阻，導致植脂奶油的自由水含量、界面蛋白濃度、脂肪部分聚結率、攪打起泡率的下降，t延長，攪打性能較差，并且感官評價和儲藏穩定性顯著降低（＜0.05），漿液分離系數增加，品質下降，因此并不是添加比例越多越好。綜合考慮實際生產對良好攪打性能、口感和穩定性的需求，麥芽糊精與復配糖的比例宜控制在3:17～5:15，此條件下制備的降糖植脂奶油的攪打性能和品質最佳，此時糖類總量僅為市售植脂奶油產品的70%左右。本研究為生產品質好、成本低的降糖植脂奶油提供了理論指導。