單硬酸甘酯在里制食品中的應用

趙亞楠，明 建

(1.西南大學食品科學學院，重慶400716;2.重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶400716)

單硬酸甘酯在里制食品中的應用

趙亞楠1，明 建2

(1.西南大學食品科學學院，重慶400716;2.重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶400716)

作為一種安全、高效的乳化劑，單硬脂酸甘油酯在食品工業(yè)中應用廣泛，尤其在面制食品的生產(chǎn)、加工中。它可以賦予面制食品良好的外觀和口感，是常用的面制食品品質(zhì)改良劑。本文概述了單硬脂酸甘油酯的性質(zhì)、分類，綜合分析其對面粉穩(wěn)定性的影響。此外，本文以面包、蛋糕、面條等為例，對單硬脂酸甘油酯在面制食品中應用進展進行歸納總結(jié)，以期為面食制品質(zhì)量的進一步改善提供理論參考。

單硬脂酸甘油酯，面粉，面制食品

長期以來，饅頭、面條、餃子等傳統(tǒng)面制食品一直在我國人民的飲食結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要地位。近年來，隨著面包、蛋糕、餅干等新式面制食品的出現(xiàn)和推廣，面制食品受到越來越多人的接受和歡迎。但與此同時，面制食品的口味、質(zhì)量和貯存期等問題也成為人們關(guān)注的熱點。單硬脂酸甘油酯是食品中常用的乳化劑，它除具有典型的表面活性作用外，還能與食品中大分子物質(zhì)相互作用，具有發(fā)泡、消泡、防粘、防脂肪凝聚、防老化及改善食品口味、提高質(zhì)量等作用，被廣泛應用于面制食品中。

1 單硬脂酸甘油酯的性質(zhì)及分類

1.1 理化性質(zhì)

單硬脂酸甘油酯(Glycerol Monostearate，GMS)，簡稱單甘酯，分子式為 C21H42O4，相對分子質(zhì)量358.57，為乳白色至微黃色蠟狀固體或粉末。溶于乙醇、熱脂肪油和苯、丙酮、醚等熱的有機溶劑，不溶于水，強烈振蕩于熱水中可分散成乳液態(tài)，為油包水(W/O)型乳化劑。但由于其乳化性很強，在分散相中也可以起到水包油(O/W)型乳化劑的作用［1］。

1.2 安全性

經(jīng)生化實驗證明，單硬脂酸甘油酯在人體內(nèi)被消化分解為脂肪酸和多元醇，可被人體吸收或排出體外，對人體的代謝無不良作用，也不在人體內(nèi)積累而影響健康。FAO/WHO(1985)規(guī)定對其ADI不做限制性規(guī)定［2］。GB2760－2007規(guī)定在生濕面制食品(如面條、餃子皮、餛飩皮、燒麥皮)中可按生產(chǎn)需要適量使用單甘酯。

1.3 分類

從結(jié)構(gòu)上看，單硬脂酸甘油酯甘油基有三個羥基，生成的單甘酯也有兩種:即l、3位上的羥基形成α－單甘酯，2位上的羥基形成β－單甘酯。應用于面制食品加工時，只有處于雙分子層狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)和α－晶型的單甘酯凝膠具有較高活性和使用價值，對提高食品品質(zhì)，延長食品保質(zhì)期有理想效果［3］。

從純度上來看，按照國際上的表述習慣，“單硬脂酸甘油酯(Distilled Glycerol Monostearate)”通常指的是單甘酯含量大于或等于90%的產(chǎn)品，低于此含量的商品習慣上歸“單和雙甘油酯(Mon－and Diglycerides)”之列。

2 對面粉品質(zhì)穩(wěn)定性的影響

2.1 與淀粉的相互作用

淀粉顆粒含有直鏈淀粉和支鏈淀粉，單硬脂酸甘油酯主要通過與直鏈淀粉作用延緩面制食品的老化。加熱條件下，糊化的直鏈淀粉形成α螺旋結(jié)構(gòu)，加入單硬脂酸甘油酯后，單硬脂酸甘油酯的疏水基團進入螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)與之絡合，形成螺旋復合體。這樣在貯藏過程中，面制食品中的直鏈淀粉就不易發(fā)生重結(jié)晶，從而起到防止老化的作用［4－5］。同時，在面團攪拌階段，單硬脂酸甘油酯可吸附在淀粉粒表面，使淀粉的吸水溶脹能力降低，使更多的水分向蛋白轉(zhuǎn)移，間接延緩老化。此外，單硬脂酸甘油酯可以借助氫鍵加成到支鏈淀粉的外部分支上［6］。單硬脂酸甘油酯與淀粉作用的能力與其晶體結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系，研究證明不同晶形單硬脂酸甘油酯與水溶性直鏈淀粉形成絡合物的速度大小為:α－晶型凝膠>β－初級晶型水合物>β－晶型水合物>無水粉末［7］。

Putseys等［8］研究發(fā)現(xiàn)，添加半結(jié)晶的短鏈直鏈淀粉－甘油單硬脂酸酯的混合物或純的單硬脂酸甘油酯(GMS)對淀粉乳液流變性能影響很大。而由于半結(jié)晶物復合物的熔化溫度超出了實驗可到達的溫度，其可被認為是淀粉體系中的惰性基團。此外，甘油單硬脂酸酯的加入降低了凝膠中的抗性淀粉(RS)含量，增加其水解指數(shù)。

楊銘鐸等［3］比較單甘酯、硬脂酰乳酸鈉、硬脂酰乳酸鈣、雙乙酰酒石酸單甘油酯四種乳化劑與淀粉絡合能力，發(fā)現(xiàn)單硬脂酸甘油酯的絡合效果較好。原因可能在于單硬脂酸甘油酯脂肪酸基團的鏈較長，可以更為深入地進入直鏈淀粉α螺旋結(jié)構(gòu)，使得疏水鍵的結(jié)合更加緊密，從而表現(xiàn)出更強的絡合能力［9］。王長勇［10］也證明分子蒸餾單甘酯是常見乳化劑中與直鏈淀粉絡合能力最強的，故其在面制食品保鮮方面效果較好。

單硬脂酸甘油酯對淀粉的糊化溫度和粘度也有影響。Adebowale等［11］研究發(fā)現(xiàn)當糊化溫度在67到72℃之間時，添加0.5%水合GMS粉末的FuFu面粉有最高糊化溫度，添加1.0%水合GMS的FuFu面粉有最低糊化溫度，且面粉粘度達到高峰期。Azizi等［9］研究表明在加或者不加起酥油的情況下，單硬脂酸甘油酯凝膠都可增加小麥、玉米和馬鈴薯淀粉的糊化溫度，使淀粉的黏度峰值降低。Kaur等［12］研究發(fā)現(xiàn)GMS的加入可降低玉米淀粉和馬鈴薯淀粉的膨脹力、脫水收縮能力、溶解度、過渡溫度和糊化焓，而且在淀粉凝膠冷藏時，含GMS的淀粉凝膠強度較低。

2.2 與蛋白質(zhì)的相互作用

199 2年，Jones首先從熱力學和動力學兩方面論述了乳化劑與蛋白質(zhì)相互作用機制。此后，經(jīng)研究者不斷探究證明，乳化劑并不與蛋白質(zhì)基本骨架(肽鏈)發(fā)生作用，而是與蛋白質(zhì)多肽鏈中各種氨基酸側(cè)鏈之間通過疏水鍵、靜電相互作用和范德華力發(fā)生作用，這些作用力對乳化劑的乳化能力起著決定性作用［13］。

小麥面粉中主要含有四種蛋白質(zhì)，即麥谷蛋白，麥球蛋白，麥清蛋白和麥膠蛋白(醇溶蛋白)。單硬脂酸甘油酯的兩親結(jié)構(gòu)使它能與非水溶性面筋蛋白形成復合物。加入單硬脂酸甘油酯后，其親水基結(jié)合麥膠蛋白，親油基結(jié)合麥谷蛋白，從而把分離的面筋蛋白質(zhì)分子相互連接起來，由小分子變?yōu)榇蠓肿?、超分子，進而形成牢固、緊密的面筋網(wǎng)絡，從而使面團中結(jié)合的蛋白質(zhì)明顯增加，面筋機械強度增強［14］。此外在單硬脂酸甘油酯與蛋白質(zhì)相互作用過程中，氫鍵作用同樣不能忽視。雖然單硬脂酸甘油酯為非離子型乳化劑，不易同面團中蛋白質(zhì)電荷發(fā)生作用，但它能與蛋白質(zhì)形成氫鍵，依靠范德華力相結(jié)合，從而形成交錯面筋結(jié)構(gòu)，強化面團［15］。

楊銘鐸等［3］通過研究證明單硬脂酸甘油酯可使靜態(tài)提取麥膠蛋白、酸溶性麥谷蛋白的量減少，使面筋交聯(lián)度增大，對蛋白質(zhì)交聯(lián)度的影響大于硬脂酰乳酸鈉、硬脂酰乳酸鈣、雙乙酰酒石酸單甘油酯。

2.3 與脂質(zhì)的相互作用

無論是否有水存在，乳化劑都能與脂質(zhì)相互作用。有水存在時，乳化劑與脂質(zhì)形成穩(wěn)定乳狀液;無水時，脂質(zhì)化合物會形成不同類型結(jié)晶，即同質(zhì)多晶現(xiàn)象［16］。只有α－晶型和β－初級晶型結(jié)構(gòu)的油脂才能在食品體系中分布均勻，賦予食品均勻的質(zhì)地和細膩的口感。α－晶型的單硬脂酸甘油酯凝膠具有“變晶”性質(zhì)，能與油脂相互作用調(diào)節(jié)晶型，有利于α－晶型的保持和形成，阻止、延緩油脂晶型變化，提高了油脂的穩(wěn)定性，對重油類糕點和餅干的貯藏起到積極作用［17］。此外，Azizi 等［18］研究表明，淀粉糊化時，形成的螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)部多為疏水基團。依靠疏水相互作用，脂質(zhì)尾部疏水基團可以進入螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)部，并最終形成穩(wěn)定淀粉－脂質(zhì)復合物，從而在一定程度上延緩面制食品老化。

然而由于單硬脂酸甘油酯只能取代與其非常相近的極性脂質(zhì)，面粉中與其非常相近的脂質(zhì)不多，所以在面粉脂質(zhì)中，單硬脂酸甘油酯在加強面筋方面作用較弱［10］。

3 在面制食品中的應用

3.1 面包

單硬脂酸甘油酯，尤其是分子蒸餾單硬脂酸甘油酯，是面包性質(zhì)的重要改良劑和乳化劑。它能改善面團結(jié)構(gòu)，增大面包體積，使面包內(nèi)氣孔細密均勻，質(zhì)地松軟細膩。同時由于其與直鏈淀粉有較強的絡合能力，單硬脂酸甘油酯在防止面包老化，延長保質(zhì)期方面效果顯著［19］。

單硬脂酸甘油酯凝膠對提高面包的體積、比容、總體質(zhì)量得分和改善面包質(zhì)地方面效果不錯［18］。Shogren等［7］研究表明，添加乳化劑—分子蒸餾單甘酯可以起到減輕纖維面包中纖維、增大面包體積和改善面包心結(jié)構(gòu)的作用。此外，Azizi等對單甘酯對面包品質(zhì)的影響的研究發(fā)現(xiàn)加入單硬脂酸甘油酯凝膠，可以改善小麥面粉粉質(zhì)及面團拉伸特性，但當加入起酥油時，不同程度的降低了這些改善作用。同時單甘酯也在一定程度上降低了面包的吸水性［18］。

但隨著儲存時間的延長，凝膠的改善效果逐漸降低［20］。Dragsdorf等［21］研究表明隨著面包儲存時間的延長，面包中水分遷移率的下降主要與直鏈淀粉相關(guān)，而由于乳化劑可與直鏈淀粉相互作用，因此添加單硬脂酸甘油酯的面包中水分從面包心向面包皮的轉(zhuǎn)移程度要明顯低于空白面包。馮新勝［22］研究表明幾種乳化劑對面包老化速度抑制作用大小為:分子蒸餾單甘酯>蔗糖酯>CSL(或SSL)。

3.2 蛋糕

作為目前應用最廣泛的乳化劑之一，單硬脂酸甘油酯在蛋糕品質(zhì)改良方面有重要作用。它可以和雞蛋蛋白相互作用，形成“蛋白－單甘酯”復合體，提高蛋白起泡性。同時，產(chǎn)生良好氣泡膜，使空氣泡穩(wěn)定均勻分布，增強蛋糕體積和質(zhì)構(gòu)的細膩性。同時，單硬脂酸甘油酯可使脂肪微粒更細、更均勻的分散，降低油脂消泡作用。單硬脂酸甘油酯和淀粉之間的相互作用，也有效的延緩了蛋糕老化、口感降低的速率［23］。分子蒸餾單甘酯與硬脂酰乳酸鈉、聚甘油脂肪酸酯、丙二醇單硬脂酸酯、乙酸單－二酸甘油酯、乳酸單－二酸甘油酯等二元混合形成的蛋糕油，在蛋糕制作中應用廣泛。

馬曉軍等［24］將分子蒸餾單甘酯、三聚甘油單硬脂酸酯、二聚甘油單硬脂酸酯、硬酯酰乳酸鈉混合擠壓生產(chǎn)粉末乳化劑，擠壓后混合物的熱焓值減小。將該粉末乳化劑應用到蛋糕中，生產(chǎn)出的蛋糕的品質(zhì)要比未加擠壓乳化劑的好。汪磊等［25］對比研究分子蒸餾單甘酯、硬酯酰乳酸鈉、三聚甘油單硬脂酸酯對蛋白起泡性能的影響，發(fā)現(xiàn)分子蒸餾單甘酯的效果最好，且在添加量為0.4%時各指標得分最高。王春艷等［26］研究發(fā)現(xiàn)隨著單甘酯添加量增大，海綿蛋糕體積會增大，但過多時反而會減小。Lakshminarayan等［27］研究發(fā)現(xiàn)添加單硬脂酸甘油酯對蛋糕面糊沒有改善作用，但可以增大蛋糕體積。Ashwini等［28］實驗證明在單硬脂酸甘油酯存在情況下，瓜爾膠、卡拉膠、羥丙甲基纖維素的添加可使面團黏度峰值增加。在單硬脂酸甘油酯和硬酯酰乳酸鈉共同存在情況下，將親水膠體加入到小麥面粉中，可以增加無蛋蛋糕的面糊粘度和比重，黃原膠效果最明顯。

3.3 面條

把單硬脂酸甘油酯加入面條中，直鏈淀粉與單甘酯絡合形成復合體，防止淀粉成分在蒸煮過程中分離出來，從而防止了面條表面發(fā)粘和與此相關(guān)的粘連，降低面條的蒸煮損失，增強面條的嚼食感［23，29］。同時加入單甘酯對減少落面率，提高面條的彈性和吸水性，防止面條老化，延長貯存期有顯著作用［2，30］。

陳建偉［31］研究發(fā)現(xiàn)分子蒸餾單甘酯等乳化劑的添加可降低面條吸水率、形成時間和弱化度，增加了穩(wěn)定時間和評分值，使拉伸性能的延伸性減小，延伸阻力、拉伸面積增大。分子蒸餾單甘酯對面團的穩(wěn)定時間影響較大，在揉和性能方面評分值最高，從拉伸性能的測定來看分子蒸餾單甘酯在500mm處的延伸阻力和最大延伸阻力為最大，且拉伸面積也為最大。分子蒸餾單甘酯烹調(diào)損失小，但烹調(diào)性評分不高。

3.4 大米淀粉的開發(fā)

傳統(tǒng)面食制品原料多為小麥面粉，國外有人將單硬脂酸甘油酯用于開發(fā)大米淀粉，使其應用于面制食品?，F(xiàn)已證明，單硬脂酸甘油酯可降解正常大米淀粉［32］。Raina 等［33－34］研究發(fā)現(xiàn)面食產(chǎn)品質(zhì)量主要影響因素是谷朊粉和米粉的添加量，但水、甘油單硬脂酸酯和海藻酸鈉含量對其品質(zhì)也有一定影響。

3.5 其他傳統(tǒng)面制食品

除以上幾個方面外，單硬脂酸甘油酯在餅干、饅頭、冷凍面食等方面也有廣泛應用。

乳化劑能夠提高餅干面團的親水性，調(diào)節(jié)面團膨脹性能，提高發(fā)泡性，改善餅干口感和品質(zhì)，并對餅干的保水性、可貯藏性、防老化性有重要調(diào)節(jié)作用［5］。

由于單硬脂酸甘油酯乳化劑具有良好的分散性，可使得面制食品中各種組分在冷凍過程均勻分散，晶形被控制，安全地渡過玻璃體轉(zhuǎn)化這一過程，保證了面制食品質(zhì)量［23］。陳潔等［35］研究表明隨著單甘酯添加量的增加，水餃的破肚率、水餃皮煮后硬度、膠粘性、咀嚼性逐漸減小。

此外，單硬脂酸甘油酯可改善饅頭口感、光澤，延長保鮮期。碘化鉀與分子蒸餾單甘酯對饅頭粉有明顯的協(xié)同改良作用，使饅頭比容增大，質(zhì)地柔軟、細膩，氣孔均勻，彈性增加，表面潔白，光滑，富有光澤，對稱性好［36］。Gujral等［37］研究發(fā)現(xiàn)添加 0.25% 和0.5%單硬脂酸甘油酯可以顯著影響印度薄煎餅的質(zhì)感，并通過提高伸展率防止印度薄煎餅的老化。

4 展望

隨著國內(nèi)外研究的逐步深入，單硬脂酸甘油酯的開發(fā)體系更加完善，應用范圍更加廣泛。特別是分子蒸餾單甘酯，因其較高的單甘酯含量，日益成為研究和應用的熱點。據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界分子蒸餾單甘酯年消耗量在10萬t以上，我國年產(chǎn)量已萬余噸［1］，其市場前景極為廣闊。此外，由于單一乳化劑存在一定局限性，而以單甘酯為主的復配型乳化劑在改善面食制品口感、風味、貯藏期等方面有更好的作用效果，必將成為研究的新趨勢。單硬脂酸甘油酯的應用帶動面制食品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，面制食品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展反作用于單硬脂酸甘油酯產(chǎn)業(yè)，兩者相互促進，必將為兩者的共同發(fā)展創(chuàng)造新的機遇和更為廣闊的前景。

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Application of glycerolmonostearate in flour products

ZHAO Ya－nan1，M ING Jian2
(1.College of Food Science，Southwest University，Chongqing 400716，China;2.Engineering Technique Research Center of Chongqing for Special Food，Chongqing 400716，China)

As a safe，efficient em ulsifier，glycerol monostearate is widely used in food industry，especially in the production and processing of flour products.It can m ake flour food look and taste better，and is comm only used as quality improver of flour products.This article outlined the nature and classification of glycerol monostearate，and gave a com prehensive analysis of its influence on the stability of flour.In addition，this article took bread，cakes and noodles as exam ples，and summarized the application of glycerylmonostearate in the flour products，thus provided theoretical reference for further im provement of the flour products’quality.

gycerolmonostearate;flour;flour products

TS210.1

A

1002－0306(2011)06－0435－04

2010－06－21

趙亞楠(1987－)，女，本科生，研究方向:食品質(zhì)量與安全。