不同乳化劑對(duì)植物奶油穩(wěn)定性的影響

范媛媛 張陽陽 秦新磊 范軍營(yíng)

摘 要：本研究以氫化棕櫚仁油和氫化植物油為主要原料，通過測(cè)試植物奶油的粒徑和垂直掃描宏觀分析測(cè)試（Turbiscan），研究不同乳化劑、乳化劑復(fù)配物及乳化劑添加比例對(duì)植物奶油穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，當(dāng)蔗糖脂肪酸酯和硬脂酰乳酸鈉復(fù)配后，會(huì)破壞植物奶油的穩(wěn)定體系;加入硬脂酰乳酸鈉的植物奶油，其穩(wěn)定性優(yōu)于加入其他乳化劑的植物奶油，當(dāng)硬脂酰乳酸鈉添加比例為2‰時(shí)，穩(wěn)定效果最佳，此時(shí)奶油的粒徑分布集中，體積分?jǐn)?shù)最小，分散體系最穩(wěn)定;不同的硬脂酰乳酸鈉添加比例對(duì)植物奶油黏度無顯著影響。

關(guān)鍵詞：乳化劑;植物奶油;粒徑;垂直掃描宏觀分析測(cè)試（Turbiscan）

Effects of Different Emulsifiers on the Stability of Vegetable Cream

FAN Yuanyuan， ZHANG Yangyang， QIN Xinlei， FAN Junying*

（D.CO International Food Co.， Ltd.， Jiaozuo 454850， China）

Abstract： In this study， hydrogenated palm kernel oil and hydrogenated vegetable oil were used as the main raw materialsto study the effects of different emulsifiers， emulsifier mixtures and emulsifier addition ratio on the stability of vegetable cream by testing the particle size of vegetable cream and vertical scanning macro analysis （Turboscan）. The results showed that when sucrose fatty acid ester and sodium stearoyl lactylate were compounded， the stable system of vegetable cream would be destroyed. But the vegetable cream added with sodium stearoyl lactylate has better stability than the vegetable cream with other emulsifiers. When the addition ratio of sodium stearoyl lactylate is 2‰， the stabilization effect is the best. At this time， the particle size distribution of cream is concentrated and the volume fraction is the smallest， the most stable dispersion system， and different addition ratios of sodium stearoyl lactylate had no significant effect on the viscosity of vegetable cream.

Keywords： emulsifier; non-dairy cream; particle size; vertical scan macro analysis test （Turbiscan）

市面上奶油制品分為植物奶油和動(dòng)物奶油，動(dòng)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(chǔ)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(zhǎng)貨架期[3]。

蔗糖脂肪酸酯簡(jiǎn)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(jí)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(jí)，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(jí)，12 kg/箱），三菱商事株式會(huì)社;硬脂酰乳酸鈉SSL70AP（食品級(jí)，5 kg/箱），巴斯夫股份公司;吐溫60S-20（食品級(jí)，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(guó)Brookfield公司;激光粒徑分析儀，（Mastersizer3000）：英國(guó)馬爾文儀器有限公司;Turbiscan分析儀：法國(guó)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。

1.3.3 植物奶油穩(wěn)定性的測(cè)試方法

（1）粒徑測(cè)試。采用馬爾文激光粒度分析儀Mastersizer3000測(cè)定樣品的粒徑分布[9]。以波長(zhǎng)為633 nm的He-Ne激光器為主光源，波長(zhǎng)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(duì)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(cè)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(cè)添加不同乳化劑植物奶油的穩(wěn)定性[10]。參考白潔[11]、呂長(zhǎng)鑫[12]等的方法，將樣品放入檢測(cè)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(cè)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(dòng)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(cè)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(duì)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(cè)試方法參考酸性乳飲料穩(wěn)定性測(cè)試方法[13]，通過測(cè)試植物奶油的離心沉淀率、粒徑和Turbiscan背散射光，篩選出對(duì)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。

根據(jù)圖1粒徑測(cè)試結(jié)果，針對(duì)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(duì)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(cè)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。

2.2 垂直掃描宏觀分析測(cè)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(duì)值）決定著乳狀液的穩(wěn)定性。ΔBS的絕對(duì)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。

3 結(jié)論

根據(jù)粒徑、背散射分散數(shù)據(jù)測(cè)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(duì)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(duì)常溫植物奶油穩(wěn)定性的影響，篩選出對(duì)植物奶油穩(wěn)定效果顯著的乳化劑，并未對(duì)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。

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