均質(zhì)壓力對UHT攪打稀奶油品質(zhì)的影響

孟憲霞，李少英，孔凡丕，劉鷺，呂加平

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，呼和浩特 010018；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100193）

均質(zhì)壓力對UHT攪打稀奶油品質(zhì)的影響

孟憲霞1，2，李少英1，孔凡丕2，劉鷺2，呂加平2

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，呼和浩特 010018；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100193）

以新鮮稀奶油為主要原料，考察了不同的均質(zhì)壓力對UHT攪打稀奶油的脂肪球粒徑、流變學(xué)特性、攪打特性的影響，分析了各評價(jià)指標(biāo)之間的相關(guān)性。結(jié)果表明，UHT攪打稀奶油最適均質(zhì)壓力范圍為3～5 MPa；隨著均質(zhì)壓力的增大（1～9 MPa），脂肪球粒徑減小,但打發(fā)成型所需時(shí)間增加；在α=0.01水平上，粒徑與攪打時(shí)間、起泡率顯著相關(guān)；在α=0.05水平上攪打時(shí)間與起泡率顯著相關(guān)。

UHT攪打稀奶油；均值壓力；脂肪球粒徑；攪打時(shí)間；攪打起泡率

0 引 言

植物奶油又稱氫化油，含有較多的反式脂肪酸。它的攝入對人體的危害很大[1]。動物奶油中的反式脂肪酸幾乎為零，口感更好，香味純正，營養(yǎng)物質(zhì)也更豐富。目前，國內(nèi)市場上銷售的攪打稀奶油主要是進(jìn)口產(chǎn)品，幾乎沒有國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的該類產(chǎn)品，其加工技術(shù)難度較大且國內(nèi)研究甚少。

在UHT攪打稀奶油生產(chǎn)過程中，均質(zhì)起著至關(guān)重要的作用，未經(jīng)均質(zhì)處理的攪打稀奶油穩(wěn)定性很差，會出現(xiàn)“析油”和“奶油塞”。 均質(zhì)可以有效地防止脂肪球的上浮，使產(chǎn)品穩(wěn)定[2]；利于某些具有芳香氣味的脂肪酸的釋放；使脂肪球變小，更利于人體消化[3]。

鑒于UHT攪打稀奶油國內(nèi)研究甚少及均質(zhì)工藝的重要性。本實(shí)驗(yàn)以新鮮牛乳中分離的鮮奶油為原料，考察不同均質(zhì)壓力對UHT攪打稀奶油品質(zhì)的影響，對評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了分析，得出了UHT攪打稀奶油的最優(yōu)均質(zhì)壓力。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 材料

鮮奶油，，蔗糖酯，卵磷脂，吐溫80，κ-卡拉膠（食品級），微晶纖維素（食品級）。

1.2 儀器與設(shè)備

UHT中試生產(chǎn)線，ATS AH100D高壓均質(zhì)機(jī)，IKAT18分散機(jī)，Microtrac S3500激光粒度分析儀，TA-XT2i質(zhì)構(gòu)儀，Physica MCR 301流變儀，UV2300紫外分光光度計(jì)，CS-BT攪拌器。

1.3 方法

1.3.1 UHT攪打稀奶油制備工藝

40 %稀奶油（60～65℃）→加入經(jīng)高速剪切10 min后的添加劑水溶液→混勻→均質(zhì)（60～65 ℃）→滅菌（135～140 ℃，4 s）→無菌灌裝→冷卻→成品。

1.3.2 預(yù)熱均質(zhì)

將與添加劑混勻的稀奶油加熱至60～65℃，分別在1，3，5，7，9 MPa的壓力下進(jìn)行均質(zhì)處理。

1.3.3 流變學(xué)特性的測定

（1）黏度隨剪切速率的變化。Physica MCR 301流變儀，配合使用CC27轉(zhuǎn)子，設(shè)定循環(huán)槽溫度分別為（20±0.02），（40±0.02），（60±0.02） ℃， 每次取樣品20 mL，剪切速率的變化范圍為0.1～100 s-1。

（2）黏度的測定。Physica MCR 301流變儀，配合使用CC27轉(zhuǎn)子，設(shè)定循環(huán)槽溫度為（60±0.02）℃，每次取樣品20 mL，設(shè)定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為25 r/min，即剪切速率為50 s-1，恒定轉(zhuǎn)速下每間隔5 s取點(diǎn)測定奶油黏度，連續(xù)測定100 s，取點(diǎn)20個(gè)，其平均值即為奶油黏度。

（3）觸變性的測定。 Physica MCR 301流變儀，配合使用CC27轉(zhuǎn)子，設(shè)定循環(huán)槽溫度分別為（10±0.02）℃及（25±0.02）℃，每次取樣品20 mL，設(shè)定一個(gè)加速且減速的過程，加速過程如試驗(yàn)（1），轉(zhuǎn)速升至最大值后開始降速，直至降至初始值。該方法可以說明剪切速率及時(shí)間對料液黏度的影響，反映運(yùn)輸過程對料液黏度的影響[5]。

1.3.4 攪打時(shí)間的測定

攪打時(shí)間即達(dá)到攪打終點(diǎn)所需要的時(shí)間，攪打終點(diǎn)判定是以能夠擠成挺立的錐形為依據(jù)。攪打缸中加入600 g UHT攪打稀奶油進(jìn)行攪打，記錄所需時(shí)間，單位為s[6]。

1.3.5 攪打起泡率的測定

將600 g在4℃預(yù)冷的奶油倒入預(yù)冷過的攪拌缸內(nèi)，使用CS-BT攪拌器中速（約120 r/min）進(jìn)行攪打并開始計(jì)時(shí)，以實(shí)際需要的狀態(tài)為終點(diǎn)，測其攪打起泡率。攪打起泡率計(jì)算為

式中:m1為同體積未攪打的攪打鮮奶油的質(zhì)量；m2為同體積攪打好的攪打鮮奶油的質(zhì)量[7]。

1.3.6 質(zhì)構(gòu)特性的測定

以1 mm/s的速度將攪打好的稀奶油通過直徑為3 mm的圓柱孔擠出。測定模式為測定壓縮力；測定選項(xiàng)為返回至開始；測試前探頭速度為1.0 mm/s，測試時(shí)探頭速度為1.0 mm/s，測試后探頭速度10.0 mm/s；測定距離為30 mm；觸發(fā)力為5 g；探頭型號為HDP/FE3。探入過程中出現(xiàn)的最大峰值至結(jié)束值的平均值為泡沫硬度，探頭回縮過程中的負(fù)峰值為內(nèi)聚性，曲線負(fù)值區(qū)域的面積代表黏度。

1.3.7 脂肪部分附聚率的測定

精確稱取油紅O色素0.010 g，加入1 000 g粟米油中，在室溫(25℃)的條件下慢速攪拌12 h使油紅O色素充分溶解，制備的油紅O色素溶液需避光保存。準(zhǔn)確稱取攪打稀奶油樣品10 g，制備好的油紅O色素溶液10 g，混合均勻，10 000 r/min離心30 min，離心后立即移取中間層澄清透明的紅色油液加入比色皿，在520 nm波長條件下測定吸光度值。計(jì)算公式為

部分附聚率 Φd=m0((A1/A2)-1)/meΦ×100%，

式中：Φd為脂肪部分聚結(jié)率，即游離態(tài)脂肪占總脂肪的比例；Φ為乳濁液中脂肪的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；m0為加入的油紅O色素溶液的質(zhì)量；me為乳濁液的質(zhì)量；A1為離心前油紅O色素溶液的吸光值；A2為離心后油紅O色素溶液的吸光值。

2 結(jié)果與分析

2.1 均質(zhì)壓力對脂肪球粒徑的影響

粒徑是評價(jià)乳狀液性能最重要的指標(biāo)之一，包括粒徑大小和粒徑分布，兩者直接影響乳狀液的穩(wěn)定性及產(chǎn)品的感觀性狀、功能特性、貨架期等[8]，如果不考慮其他評價(jià)指標(biāo)，粒徑越小，產(chǎn)品的穩(wěn)定性越好，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著均質(zhì)壓力的增加，UHT攪打稀奶油的脂肪球粒徑逐漸減小，0～9 MPa的范圍內(nèi)，9 MPa時(shí)達(dá)到最小值1.832 μm。

本研究通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，均質(zhì)壓力對粒徑的影響在α-0.01水平下的影響是極顯著的。隨著均質(zhì)壓力的增加，粒徑逐漸減小，均質(zhì)過程中巨大的機(jī)械剪切力作用(壓力)是影響乳狀液粒徑的主要因素。

2.2 均質(zhì)壓力對流變學(xué)特性的影響

流變學(xué)特性是表征稀奶油性質(zhì)的另一個(gè)重要參數(shù)，研究稀奶油的黏性、觸變性等流變學(xué)特性，可有效指導(dǎo)其生產(chǎn)及實(shí)際應(yīng)用。黏度及觸變性的變化可反映運(yùn)輸過程對產(chǎn)品品質(zhì)的影響，黏度隨剪切速率變化越小，觸變性越小，產(chǎn)品黏度受運(yùn)輸過程影響越小，穩(wěn)定性越好。在高壓均質(zhì)過程中，稀奶油制備工藝的差異表現(xiàn)出復(fù)雜的流變學(xué)特性。

2.2.1 均質(zhì)壓力對黏度隨剪切速率變化的影響

圖1為不同溫度下不同均質(zhì)壓力對黏度隨剪切速率變化的影響。由圖1（a）可以看出，在20℃時(shí)，黏度隨剪切速率的增加而降低；但在此溫度下，隨著剪切速率的變化，黏度變化幅度較大，非牛頓流體特征明顯；經(jīng)5MPa均質(zhì)壓力處理的產(chǎn)品的黏度隨剪切速率的變化幅度最小。因此，在20℃時(shí)，經(jīng)5 MPa處理的奶油的黏度穩(wěn)定性最好，理論上可常溫運(yùn)輸。

圖1（b）（c）依次為40 ℃及60℃時(shí)，在不同均質(zhì)壓力下，黏度隨剪切速率變化的趨勢。由圖1（b）（c）可以看出，隨著剪切速率的增加，黏度大致呈逐漸下降趨勢；隨著溫度的升高，黏度隨剪切速率變化的幅度遞減，即在≥40℃時(shí)，奶油的流變學(xué)特性與牛頓流體特性接近，表現(xiàn)為黏度對剪切速率的穩(wěn)定性[9]，與文獻(xiàn)[4]報(bào)道一致。

2.2.2 均質(zhì)壓力對黏度的影響

預(yù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在60℃以下的溫度測量黏度時(shí)，在測量的過程中黏度變化幅度較大，故確定測量溫度為60℃，結(jié)果如圖2所示。由圖2可以看出，在5 MPa之前，黏度隨均質(zhì)壓力的增加而減小，在5 MPa之后，黏度隨均質(zhì)壓力的增加而增加。

2.2.3 不同溫度下均質(zhì)壓力對觸變性的影響

觸變環(huán)的面積反映觸變性的大小。若觸變環(huán)的面積大則表示此體系經(jīng)外力作用后，其黏度變化大，外力撤出后，此體系恢復(fù)到未經(jīng)外力作用的體系狀態(tài)較困難。對用于裱花的攪打稀奶油體系而言，其觸變環(huán)面積越小越好，即它的保型性好，易于制作出細(xì)小的紋路，清晰的線條和棱角[10]?？紤]到產(chǎn)品在運(yùn)輸過程中可能涉及的兩個(gè)溫度：10℃（冷藏）、25℃（室溫），故對稀奶油在這兩個(gè)溫度下的觸變性進(jìn)行了考察，參考實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)均質(zhì)壓力。由試驗(yàn)結(jié)果可知，在10℃時(shí)，均質(zhì)壓力為1 MPa時(shí)，觸變最小，乳狀液穩(wěn)定性最好；在25℃時(shí)，均質(zhì)壓力為3 MPa時(shí)，觸變最小，黏度回復(fù)性最好，乳狀液穩(wěn)定性最好。

2.3 均質(zhì)壓力對攪打特性的影響

2.3.1 均質(zhì)壓力對攪打時(shí)間的影響

圖3為均質(zhì)壓力對攪打時(shí)間的影響。由圖3可以看出，隨著均質(zhì)壓力的增加，粒徑逐漸變小，所需要的攪打時(shí)間逐漸增長。因此，均質(zhì)壓力如果太大，打發(fā)成型所需的時(shí)間過長，在實(shí)際應(yīng)用中存在缺陷。通過對粒徑與攪打時(shí)間的相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果表明：在α=0.01水平上，對應(yīng)的攪打時(shí)間與粒徑呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.980。

2.3.2 均質(zhì)壓力對攪打起泡率的影響

圖4為均質(zhì)壓力對起泡率的影響。由圖4可以看出，在3 MPa以上時(shí)，起泡率差別不大，在5 MPa時(shí)達(dá)到最大值。在5 MPa之前，起泡率隨均質(zhì)壓力的增加而增加，而在5 MPa之后正好相反。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)：在α=0.01水平上，起泡率與粒徑呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.943；在α=0.05水平上，起泡率與攪打時(shí)間呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.874。

2.3.3 均質(zhì)壓力對質(zhì)構(gòu)特性的影響

（1）均質(zhì)壓力對泡沫硬度的影響。攪打稀奶油泡沫體系的硬度是衡量稀奶油品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，影響奶油的成型性與保型性。如果硬度太大，會使樣品在裱花時(shí)較困難，并有可能損壞裱花工具；若硬度太小，產(chǎn)品無法保持穩(wěn)定的花樣和造型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示，在均質(zhì)壓力為5 MPa時(shí)，泡沫硬度達(dá)到最大值716.0667 g，產(chǎn)品的泡沫在此時(shí)硬度適宜，適合裱花使用。隨著均質(zhì)壓力的增加，泡沫硬度達(dá)到最大值后逐漸降低，故5 MPa為最適均質(zhì)壓力。

（2）均質(zhì)壓力對攪打后粘彈性的影響。攪打后黏彈性值為負(fù)數(shù)，絕對值越大表明黏彈性越大。試驗(yàn)結(jié)果表明：在7 MPa之前，攪打后黏彈性隨均質(zhì)壓力的增加而降低，在7 MPa時(shí)出現(xiàn)最小值之后又出現(xiàn)上升趨勢。因黏性如果太小，會影響產(chǎn)品的成型性及保型性，綜合考慮其他它評價(jià)指標(biāo)，故選擇的均值壓力應(yīng)小于7 MPa。

（3）均質(zhì)壓力對內(nèi)聚性的影響。攪打后內(nèi)聚性值為負(fù)數(shù)，絕對值越大表明內(nèi)聚性越大。由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在3 MPa之前，攪打后內(nèi)聚性隨均質(zhì)壓力的增加而降低，在3 MPa達(dá)到最小值，在7 MPa達(dá)到最大值后出現(xiàn)下降趨勢。因內(nèi)聚性差的產(chǎn)品，保型性也不會好，故選擇兩個(gè)拐點(diǎn)中間的5 MPa最合適。

2.3.4 均質(zhì)壓力對脂肪部分附聚率的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。由圖6可以看出，脂肪部分附聚率在均質(zhì)壓力為5 MPa時(shí)達(dá)到最大值39.6%。在該壓力下，脂肪球液滴相互接近，結(jié)晶脂肪很容易刺破較脆弱的脂肪球液滴之間的界面膜，因?yàn)榻Y(jié)晶脂肪能被液態(tài)油脂很好地潤濕，只要脂肪球液滴的結(jié)晶部分碰到了其他脂肪球液滴的液態(tài)油脂部分，脂肪球液滴之間很易形成橋聯(lián)，發(fā)生部分聚結(jié)[11]。

3 結(jié) 論

（1）國內(nèi)市場上銷售的動物奶油產(chǎn)品多為進(jìn)口產(chǎn)品，目前國內(nèi)市場上尚無自主研發(fā)的成熟稀奶油產(chǎn)品，均質(zhì)壓力對UHT攪打稀奶油乳狀液的脂肪球粒徑大小及攪打鮮奶油的品質(zhì)有顯著的影響。隨著均質(zhì)壓力的增加（1～9 MPa），脂肪球粒徑減小，但打發(fā)成型所需時(shí)間增加。在60～65℃，3～5 MPa的均質(zhì)壓力下進(jìn)行均質(zhì)處理，可使料液微細(xì)化，脂肪球粒徑較小，有效防止脂肪上浮，增強(qiáng)奶油的穩(wěn)定性；觸變性較優(yōu)，運(yùn)輸對黏度的影響較小，穩(wěn)定性較好；產(chǎn)品的攪打特性較優(yōu)，泡沫的成形性、保型性都可以滿足實(shí)際需要。結(jié)合以上指標(biāo)綜合考慮，確定UHT攪打稀奶油的最優(yōu)均質(zhì)壓力為3～5 MPa。

（2）在α=0.01水平上，粒徑與攪打時(shí)間、起泡率顯著相關(guān)；在α=0.05水平上，攪打時(shí)間與起泡率顯著相關(guān)。在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中，對于顯著相關(guān)的指標(biāo)，可考慮不必重復(fù)測定，根據(jù)與其他指標(biāo)的相關(guān)性即可推斷變化趨勢。

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Effect of homogenization pressure on quality of UHT whipping cream

MENG Xian-xia1，2,LI Shao-ying1,KONG Fan-pi2,LIU Lu2,LV Jia-ping2
(1.Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot 010018，China;2.Institute of Agro-food Science and Technology Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100193,China)

Used fresh cream as raw materials,investigated how the different homogenization pressure affected the diameter of fat globule,rheological properties and whipping properties,analyzed the correlation between the evaluation indicators.The results indicated that the optimized homogenization pressure is 3～5 MPa;the size of fat globules decrease and the whipping time increase with the increasing of homogenous pressure within the range of 1 to 9 MPa;on α=0.01 levels,diameter of fat globule and whipping time are significantly correlated,diameter of fat globule and overrun are significantly correlated;on α=0.05 levels,whipping time and overrun are significantly correlated.

UHT whipping cream;homogenization pressure;diameter of fat globule;whipping time;overrun

TS252.52

A

1001-2230（2012）04-0032-04

2011-11-98

孟憲霞（1985-），女，碩士研究生，研究方向?yàn)槿槠芳庸ぁ?/p>

呂加平