辛烯基琥珀酸淀粉酯對人造奶油品質(zhì)的影響

謝淑麗，韓文芳，陳　勉，豁銀強，趙思明，榮建華（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，湖北武漢430070）

辛烯基琥珀酸淀粉酯對人造奶油品質(zhì)的影響

謝淑麗，韓文芳，陳勉，豁銀強，趙思明，榮建華*
（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，湖北武漢430070）

研究了辛烯基琥珀酸淀粉酯作為脂肪替代品對奶油品質(zhì)的影響，研究不同添加量對人造奶油的攪打起泡率、脂肪部分聚結(jié)率、觸變性、質(zhì)構(gòu)特性、晶體特性的影響。結(jié)果表明：隨著辛烯基琥珀酸淀粉酯添加比例的增大，人造奶油的感官品質(zhì)、攪打起泡率、脂肪部分聚結(jié)率和質(zhì)構(gòu)強度逐漸下降，其觸變環(huán)逐漸變大，當(dāng)添加量超過12%時各項指標(biāo)變化趨于明顯。綜合考慮人造奶油的感官品質(zhì)、攪打性能、晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及觸變環(huán)面積與質(zhì)構(gòu)特性的適宜范圍等因素，辛烯基琥珀酸淀粉酯在人造奶油中的最適脂肪替代率為12%。

辛烯基琥珀酸淀粉酯，人造奶油，脂肪替代率，綜合品質(zhì)

人造奶油口感細膩、香甜可口，廣泛應(yīng)用于蛋糕的裱花、涂抹類食品、烘培、冷飲、糖果，其在食品加工業(yè)中的比重越來越大［1-3］。由于人造奶油含有大量的脂肪，攝入過多會誘發(fā)心血管疾病、糖尿病、肥胖癥等諸多健康問題［4］，這使得人們垂涎其美妙的口感，同時又望而卻步。近年來隨著國際上低脂和低熱量食品的流行，人們對健康飲食有了新的追求，低脂奶油產(chǎn)品也應(yīng)運而生，不斷探索脂類替代品，希望能找到既健康又不影響口感的低脂奶油替代品。辛烯基琥珀酸淀粉酯具有很好的增稠和乳化效果，機械力誘導(dǎo)酯化制備的辛烯基琥珀酸淀粉酯糊化后具有光滑奶油狀的外觀，細膩的口感，并有類似脂肪的某些特性，可以作為一種脂類替代品添加進奶油中。

辛烯基琥珀酸淀粉酯是由淀粉及其衍生物與辛烯基琥珀酸酐在堿性條件下反應(yīng)生成的一種改性淀粉。國外研究技術(shù)較成熟，美國、日本、歐洲等國家已經(jīng)投入工業(yè)化生產(chǎn)，市場前景可觀，國內(nèi)研究近幾年才開始，技術(shù)相對落后，不過市場前景一片良好。辛烯基琥珀酸淀粉酯在食品工業(yè)中主要作為增稠劑、乳化劑和微膠囊壁材料使用，制藥行業(yè)主要用在化妝品和造紙工業(yè)中，還可用在農(nóng)藥、維生素、乳液涂料等體系中［5-8］。本文將辛烯基琥珀酸淀粉酯作為脂肪替代品，從感官品質(zhì)、質(zhì)構(gòu)特性、觸變性、晶體特性、流變特性等方面來探討辛烯基琥珀酸淀粉酯的添加量對人造奶油品質(zhì)的影響，以期為辛烯基琥珀酸淀粉酯的應(yīng)用拓廣提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

辛烯基琥珀酸淀粉酯采用文獻［9］的方法制備，即以實驗室自提珍珠糯米淀粉為原料采用干法球磨制得，取代度為0.0222；大豆油、玉米油湖北中昌植物油有限公司；抗壞血酸棕櫚酸酯（食品級）、單甘脂（食品級） 豐益（上海）生物技術(shù)研發(fā)中心有限公司；黃原膠（食品級） 廣州海有食品添加劑有限公司；油紅O色素（分析純） 上海生物化工有限公司。

QM-IBP2型行星球磨機南京大學(xué)儀器廠；TB-7L型攪打器合嘉信廚具機械公司；AR-2000ex型流變儀美國TA公司；TA-XT2型質(zhì)構(gòu)儀Stable Micro Systems Ltd；D/Max-RA型X-射線衍射儀日本rigaku公司。

1.2實驗方法

1.2.1奶油的制備參考Ralph Early等［10］的方法制作人造奶油，具體方法如下：將氫化棕櫚油與大豆油按1∶9（w/w）調(diào)配得到混合油相；準(zhǔn)確稱取辛烯基琥珀酸淀粉酯（0.1%）、抗壞血酸棕櫚酸酯（0.2%）、脫氫乙酸（0.5%）、單甘脂（0.3%）、黃原膠（0.1%）、糖（3%）、鹽（0.8%）溶于水（45%）得到水相。

將等質(zhì)量的油相（其中辛烯基琥珀酸淀粉酯替代添加量0%～20%）和水相分別放置于70℃水浴鍋中攪拌至內(nèi)容物全部溶解，攪拌狀態(tài)下將水相加入到油相，使乳狀液體系由W/O型轉(zhuǎn)化成O/W，-18℃冰箱中放置8 h取出于室溫（20℃）用攪拌器攪打成奶油后于-20℃冰箱里冷凍。脂肪替代率為奶油中使用辛烯基琥珀酸淀粉酯的百分含量。分別僅以黃原膠、單甘脂、復(fù)合乳化劑（黃原膠0.2%、單甘脂0.8%、辛烯基琥珀酸淀粉酯0.2%）為乳化劑，取代水相中的添加劑成分，添加相同比例以制作人造奶油，與以辛烯基琥珀酸淀粉酯為脂肪替代品制作的人造奶油進行晶體特性的比較。

1.2.2感官評價將奶油打發(fā)好，挑選10位經(jīng)過感官評定培訓(xùn)的人員在30 min之內(nèi)對人造奶油進行評定，感官得分結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”形式表示。具體評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1　奶油感官評分標(biāo)準(zhǔn)［11-12］Table 1　Margarine sensory evaluation criteria［11-12］

1.2.3攪打起泡率取1.2.1中所制備的凍結(jié)人造奶油200 g，解凍至0～2℃后倒入攪拌缸中，用攪打器中速攪打5 min，每隔1 min取樣一次測定其攪打起泡率［13］。攪打起泡率的計算公式為：

式中：m1—一定體積未攪打奶油的質(zhì)量，g；m2—同體積攪打后奶油的質(zhì)量，g。

1.2.4脂肪部分聚結(jié)率準(zhǔn)確稱取油紅O色素0.010 g，加入1000 g玉米油中，在室溫（25℃）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，其吸光度可以保持恒定一周以上。準(zhǔn)確稱取攪打奶油樣品20 g，與制備好的油紅O色素溶液10 g混合均勻，在10000 g下離心30 min，迅速移取上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［13］。脂肪部分聚結(jié)率的計算公式為：

式中：φd—脂肪部分聚結(jié)率，即游離態(tài)脂肪占總脂肪的比例；w—乳狀液中脂肪的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；m0—加入的油紅O色素溶液的質(zhì)量，g；me—乳狀液的質(zhì)量，g；α—分布系數(shù)，α=A1/A2，A1為離心前油紅O色素溶液的吸光度，A2為離心后油紅O溶液的吸光度。

1.2.5觸變性固定流變儀的溫度為25℃，采用兩步Steady State Flow程序使剪切速率先從0 s-1上升到100 s-1，之后以同樣的變化速率從100 s-1降到0 s-1，以剪切速率為自變量，剪切應(yīng)力和黏度為因變量作圖，并計算人造奶油的滯后環(huán)面積［14］。

1.2.6質(zhì)構(gòu)特性分析采用A/BE探頭和測定壓縮力模式，測前速度為1.5 mm/s，測中速度為2.0 mm/s，測后速度為2.0 mm/s，壓縮距離為15 mm，觸發(fā)力為20 g。通過對壓力-時間曲線分析，獲得奶油的硬度、稠度、內(nèi)聚性及黏性，從而判斷泡沫組織結(jié)構(gòu)的均勻和細膩程度［15］。

1.2.7晶體結(jié)構(gòu)采用步進掃描法，測定條件如下：特征射線Cu靶，管壓40 kV，電流50 mA，測量角度2θ（0°～45°），掃描速度0.02°/s，射線波長λ=1.5406 ?。根據(jù)衍射峰的強度，將所得衍射峰分解為結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)兩部分，相對結(jié)晶度為結(jié)晶峰的面積與總面積的比值［16］。

1.2.8數(shù)據(jù)分析本實驗中各指標(biāo)均測定3次重復(fù)、3次平行，實驗數(shù)據(jù)采用Excel 2003和SAS 8.0進行處理分析。

2　結(jié)果與分析

2.1脂肪替代率對感官指標(biāo)的影響

脂肪賦予奶油豐厚醇香的口感，將添加不同量辛烯基琥珀酸淀粉酯的人造奶油打發(fā)后作感官評價，結(jié)果見表2。

由表2中可以看出脂肪替代率大于12%奶油感官綜合評分顯著減小，且質(zhì)地過軟，無法形成穩(wěn)定的裱花，且融化感和細膩度都明顯下降，綜合考慮最大的脂肪替代率為12%。

表2　人造奶油的感官評價Table 2　Margarine sensory evaluation

2.2脂肪替代率對人造奶油攪打起泡率的影響

添加不同量辛烯基琥珀酸淀粉酯的人造奶油攪打起泡率見圖1。

圖1　脂肪替代率對攪打人造奶油攪打起泡率的影響Fig.1　Effect of fat substitute rate on the foam overrun of the margarine

攪打起泡率是反映攪打鮮奶油品質(zhì)的重要性能指標(biāo)，適宜的攪打起泡率可使奶油獲得良好的泡沫、光澤、細膩度及入口即化感［17］。由圖1可知，攪打初期0～1 min內(nèi)，奶油的攪打起泡率增長較快，1 min時達80%，其中氣泡多以大氣泡為主，但脂肪取代率對奶油攪打起泡率的影響不明顯；1～4 min攪打時間內(nèi)，奶油體系被充分?jǐn)噭樱逃腿闈嵋盒纬傻拇髿馀?，在剪切力作用下破裂成小氣泡，有少量小氣泡合并成大氣泡，最后形成以小氣泡為主的泡沫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定體系，其硬度、稠度等也快速增加，圖1顯示攪打4 min時，脂肪替代率為0%～12%的奶油體系起泡率差異不明顯，16%和20%的奶油體系氣泡率顯著減?。粩嚧驎r間達4～5 min時，奶油起泡率快速增加，說明奶油體系中大氣泡破裂成小氣泡速度加快，最終形成界面被脂肪球及聚結(jié)物緊密包裹的穩(wěn)定泡沫體系，脂肪替代率大于12%的奶油起泡率顯著減小。

2.3脂肪替代率對攪打奶油脂肪部分聚結(jié)率的影響

添加不同量辛烯基琥珀酸淀粉酯對攪奶油脂肪部分聚結(jié)率的影響見圖2。奶油在攪打過程中脂肪球部分聚結(jié)，使脂肪從乳化態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x態(tài)［18］。若脂肪部分聚結(jié)率過高，游離脂肪會形成較大聚集體，易刺破氣泡的界面膜，使奶油穩(wěn)定性下降、組織粗糙，若脂肪部分聚結(jié)率太低，游離的脂肪不能形成穩(wěn)定的三維結(jié)構(gòu)，進而造成泡沫結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定［19］。如圖2所示，攪打初期0～1 min內(nèi)，脂肪部分聚結(jié)速度較快，期間脂肪替代率對奶油脂肪部分聚結(jié)率的影響較小；攪打1～4 min內(nèi)，隨著攪打時間的延長，脂肪部分聚結(jié)率逐漸增加，增加速率減緩；攪打4～5 min內(nèi)，脂肪部分聚結(jié)率繼續(xù)增加，增加速度有所增加。當(dāng)脂肪替代率越低即油脂含量越高時，乳濁液中脂肪球的數(shù)量增加，脂肪球相互接近，容易形成橋聯(lián)，使脂肪發(fā)生部分聚結(jié)。油脂用量越低時，蛋白質(zhì)和乳化劑會吸附在界面形成致密的界面膜，使脂肪球抵抗剪切能力增強，難以發(fā)生部分聚結(jié)［20］。當(dāng)脂肪替代率小于12%時，低脂奶油的脂肪部分聚結(jié)率與全脂奶油差異不顯著，因此，從脂肪部分聚結(jié)率考慮，辛烯基琥珀酸淀粉酯作為脂肪替代品的最大替代率為12%。

圖2　脂肪取代率對攪打奶油脂肪部分聚結(jié)率的影響Fig.2　Effect of fat substitute rate on the fat globules partial coalescence of the margarine

2.4脂肪替代率對人造奶油觸變性的影響

添加不同量辛烯基琥珀酸淀粉酯對奶油觸變性的影響見圖3，其滯后環(huán)面積見表3。其中0 s-1上升至100 s-1，對應(yīng)圖3中上行曲線，100 s-1降到0 s-1，對應(yīng)圖中下行曲線。

由圖3可以看出，在A段范圍內(nèi)，曲線呈線性快速上升，這是奶油球形小顆粒逐漸聚集剛性增強造成的，隨著剪切應(yīng)力的增加，奶油中各物質(zhì)的分子鏈段逐漸展開，反映為B段曲線呈拋物線形狀上升，當(dāng)剪切應(yīng)力繼續(xù)增大，曲線趨于平緩（如圖3中C段），此時是由于分子鏈段已完全展開，相互之間的作用力基本不變。在剪切速率范圍內(nèi)，流動曲線呈現(xiàn)出觸變環(huán)及剪切變稀假塑性特征，觸變環(huán)面積越大，說明外力去除后，樣品恢復(fù)初始狀態(tài)所需的時間長，即樣品流動需要克服的能量也大［21-23］，說明穩(wěn)定性差。就實際生產(chǎn)加工而言，食品的觸變環(huán)面積越小越有助于食品的保型、阻止垂掛、沉淀等現(xiàn)象的發(fā)生［23］，有利于食品的加工，但也不能完全沒有觸變環(huán)，這樣奶油的口感會變差［24-25］。全脂奶油的面積最小，說明全脂奶油的穩(wěn)定性最好。而脂肪替代率為20%的奶油的滯后環(huán)面積最大，最不穩(wěn)定。

圖3　脂肪替代率對人造奶油觸變性的影響（溫度25°C）Fig.3　Effect of fat substitute rate on the thixotropy properties of the margarine（25°C）

表3　不同脂肪替代率人造奶油滯后環(huán)面積Table 3　Thixotropy area of margine with different fat substitute rate

由圖3和表3可看出，隨著脂肪替代率增加奶油觸變環(huán)變大，全脂奶油的觸變環(huán)面積最小，當(dāng)替代率大于16%時，觸變環(huán)顯著增大，但奶油的穩(wěn)定性變差，口感不佳。綜合考慮，脂肪替代率為12%時，人造奶油與無替代的人造奶油質(zhì)量和口感差異不大，可以同時保證人造奶油的綜合品質(zhì)。

2.5脂肪替代率對人造奶油質(zhì)構(gòu)特性的影響

采用質(zhì)構(gòu)分析儀可以測定奶油攪打后的硬度，通過壓力-時間曲線獲得奶油的稠度、內(nèi)聚性及黏性，從而判斷泡沫組織結(jié)構(gòu)的均勻和細膩程度，結(jié)果表4。

表4　脂肪替代率對攪打奶油的質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 4　Effect of fat substitute rate on the texture properties of the margarine

由表4可知，奶油的硬度、稠度、內(nèi)聚性和粘性均隨脂肪替代率的增加而降低。這是由于脂肪對攪打奶油質(zhì)構(gòu)特性的影響很大程度上依賴于脂肪部分聚結(jié)使奶油形成穩(wěn)定的泡沫結(jié)構(gòu)［23］。隨著脂肪替代率的降低，奶油中的脂肪含量越多，脂肪部分聚結(jié)率越高，游離脂肪總量越多，能形成穩(wěn)定的氣泡，使攪打奶油的質(zhì)構(gòu)特性參數(shù)越高。由表4可知，隨著脂肪替代率增加，奶油硬度降低。當(dāng)脂肪替代率超過16%時，硬度下降尤為明顯，而硬度太低的奶油不利于食品加工［2］。相比之下，脂肪替代率為12%較為適合，能夠滿足人造奶油質(zhì)構(gòu)特性的要求。

2.6人造奶油的晶體特性

圖4是分別僅以黃原膠、單甘脂、復(fù)合乳化劑（黃原膠、單甘脂、辛烯基琥珀酸淀粉酯）為乳化劑，以辛烯基琥珀酸淀粉酯為脂肪替代品，制備的奶油樣品的X-射線衍射圖，其結(jié)晶參數(shù)見表5。

圖4　添加不同物質(zhì)后奶油樣品的X-衍射譜圖Fig.4　X-ray diffraction of margarine with different additives

表5　不同添加劑制作人造奶油的結(jié)晶特性Table 5　Crystal properties of margarine with different additives

對于人造奶油產(chǎn)品而言，理想的形態(tài)是β’晶型，其細小針狀的晶體可形成穩(wěn)定的結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)包裹油脂和氣泡，賦予產(chǎn)品柔滑的外觀和細膩的口感，避免奶油在儲藏時出現(xiàn)浸水、起砂等劣化現(xiàn)象；β晶型形狀粗大，且容易聚集增大，對產(chǎn)品的功能特性不利。α晶型在22°附近有一個強峰；β’晶型在21°和24°附近出現(xiàn)兩個強峰，而β晶型在19°附近有一個非常強的峰。

人造奶油α、β、β’的三種晶體的同質(zhì)多晶結(jié)構(gòu)，由表5可以看出添加辛烯基琥珀酸淀粉酯為脂肪替代物和添加復(fù)合乳化劑的奶油樣品的β晶型峰的結(jié)晶度最小，微晶尺寸較小反映其顆粒較小，說明這兩種奶油的結(jié)構(gòu)最理想。

3　結(jié)論

隨著辛烯基琥珀酸淀粉酯添加量的增加，奶油的物化性質(zhì)攪打起泡率和脂肪部分聚結(jié)率則逐漸降低，滯后環(huán)面積變大，綜合考慮，辛烯基琥珀酸淀粉酯作為脂肪替代品的最大取代率為12%時既能有效替代油脂，又最大程度保留了奶油的特性。采用最優(yōu)脂肪替代量12%的辛烯基琥珀酸淀粉酯制備出的人造奶油具有β型晶型較小的特點，結(jié)構(gòu)理想。

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Effect of octenyl succinic acid modified starch on quality of margarine

XIE Shu-li，HAN Wen-fang，CHEN Mian，HUO Yin-qiang，ZHAO Si-ming，RONG Jian-hua*
（Food Science and Technology College，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China）

Eeffect of octenyl succinic acid modified starch on quality of margarine as the fat substitute were studied，discussed the influence of replacement on foam overrun，fat globules partial coalescence，thixotropic behavior，texture characteristics and crystal characteristics of margarine.The result showed that，with the increase of octenyl succinic acid modified starch level，the sensory quality，foam overrun，fat globules partial coalescence and foam firmness of margarine were found to be decreased，while the thixotropy-loop area to be increased. All indexes were significantly altered over the 12%replacement.In this paper，based on comprehensive consideration of sensory quality，whipping properties，crystallization stability，the suitable range of thixotropyloop area and foam firmness，the optimum fat substitute rate of octenyl succinic acid modified starch in margarine was 12%.

octenyl succinic acid modified starch；margarine；fat substitute rate；comprehensive quality

TS202.3

A

1002-0306（2015）20-0128-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.20.018

2014－12－19

謝淑麗（1988-），女，碩士研究生，研究方向：食品科學(xué)，E-mail：xsl0127@163.com。

榮建華（1972-），女，副教授，研究方向：大分子結(jié)構(gòu)與功能特性，E-mail：rong@mail.hzau.edu.cn。

國家科技支撐計劃（2013BAD20B06）。