大豆粉取代奶粉對冰淇淋品質(zhì)的影響

侯團偉，張　虹，*，畢艷蘭，池娟娟，梁　軍

（1.河南工業(yè)大學糧油食品學院，河南鄭州450001；2.豐益（上海）生物技術(shù)研發(fā)中心有限公司，上海200137）

大豆粉取代奶粉對冰淇淋品質(zhì)的影響

侯團偉1，2，張虹1，2，*，畢艷蘭1，池娟娟2，梁軍2

（1.河南工業(yè)大學糧油食品學院，河南鄭州450001；2.豐益（上海）生物技術(shù)研發(fā)中心有限公司，上海200137）

在冰淇淋配方中以0～80%的大豆粉取代脫脂奶粉，對冰淇淋漿料進行了流變學、穩(wěn)定性、粒度檢測及對冰淇淋的膨脹率與抗融性進行測定，揭示了大豆粉的取代量對冰淇淋品質(zhì)的影響。研究結(jié)果表明，隨著大豆粉添加量的增加，冰淇淋漿料粘度顯著增加，穩(wěn)定性增強，而粒徑差異不顯著，針對于最終冰淇淋產(chǎn)品而言，其膨脹率呈現(xiàn)先上升（20%～40%）后下降（60%～80%）的趨勢，但其抗融性逐漸增強，與此同時，豆味的表現(xiàn)也會加強，取代量大于60%時，豆香味則占主導。

大豆粉，冰淇淋，品質(zhì)

近年來，生活富裕使得人們對食品的消費理念有了新的變化，對食品的健康性、安全性、經(jīng)濟性等提出了更高的要求。傳統(tǒng)冰淇淋的高膽固醇、高脂肪含量已成為健康隱患。且由于飼料價格的上漲等原因，傳統(tǒng)冰淇淋的生產(chǎn)原料脫脂奶粉或全脂奶粉價格上漲，導致傳統(tǒng)冰淇淋生產(chǎn)成本升高。因而低膽固醇、低脂肪的保健冰淇淋的研發(fā)已成為發(fā)展的新趨勢。在此市場風向標的指引下，冰淇淋領(lǐng)域中采用大豆蛋白替代奶粉用于冰淇淋生產(chǎn)的研究備受關(guān)注。研究表明，將發(fā)酵好的豆?jié){以40%的添加量用于冰淇淋生產(chǎn)，產(chǎn)品無豆腥味，風味較好[1]；將3%的大豆?jié)饪s蛋白用于草莓冰淇淋中，對產(chǎn)品品質(zhì)不會造成顯著影響[2]；從營養(yǎng)角度分析，高動物蛋白的攝入可能導致脂肪及膽固醇攝入量過多，造成營養(yǎng)過剩，而將大豆蛋白用于冰淇淋生產(chǎn)中，因大豆蛋白是大眾認可的全價蛋白質(zhì)，其PDCAAS與酪蛋白、雞蛋蛋白一樣達到最大值，故可以彌補谷物蛋白膳食及動物蛋白存在的缺陷[3]。同時大豆蛋白還具有優(yōu)良的溶解性、乳化性、起泡性[4]等。從經(jīng)濟角度分析，我國是四大大豆種植國之一，大豆資源充沛，據(jù)中國糧油信息網(wǎng)公布的數(shù)據(jù)顯示，我國2013～2014年大豆產(chǎn)量為1200萬噸，目前市場上，奶粉的價格每噸50000元左右，而大豆分離蛋白每噸16500元左右[5]。此外，大豆蛋白用于冰淇淋生產(chǎn)，可以提高冰淇淋漿料粘度、穩(wěn)定性、抗融性。而富含蛋白的大豆粉作為一種全植物性成分用于冰淇淋生產(chǎn)，更具有優(yōu)勢，不但具有豐富的營養(yǎng)成分，而且可以簡化大豆蛋白加工工藝，從而降低能耗，節(jié)約成本。因此，本文主要研究大豆粉取代奶粉對冰淇淋漿料穩(wěn)定性、顆粒度、流變特性、冰淇淋膨脹率、抗融性方面的影響，以期對大豆粉應用于冰淇淋的生產(chǎn)具有一定的指導意義。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

大豆粉益海嘉里，其中糖類36%、脂肪20%、蛋白質(zhì)32%；脫脂奶粉雀巢，蛋白質(zhì)34%；棕櫚油益海嘉里，熔點32℃；黃原膠丹尼斯克，型號80；單甘酯益海嘉里，型號DMG-CF；白砂糖市售。

攪拌器德國IKA；恒溫水浴鍋中國上海易友儀器有限公司；高壓均質(zhì)機中國廣州泰德；冰淇淋機美國TAYLOR；冷藏冷凍兩用儲藏柜中國青島海爾；流變儀奧地利安東帕公司；物質(zhì)穩(wěn)定性測試儀法國FORMULACTION公司；激光粒度儀美國貝克曼公司；冰箱中國青島海爾。

1.2實驗方法

1.2.1冰淇淋的基礎(chǔ)配方脫脂奶粉10%、棕櫚油10%、白砂糖14%、黃原膠0.15%、單甘脂0.15%、水65.2%。

1.2.2豆粉取代量以20%、40%、60%、80%的豆粉取代量來替代奶粉，用于冰淇淋配料。

1.2.3冰淇淋加工工藝a.原料混合：先將黃原膠與白砂糖混合后溶于水中，再添加脫脂奶粉、大豆粉等水溶性粉料，在60℃下攪拌溶解；再將單甘酯添加至棕櫚油中加熱融化之后，在攪拌狀態(tài)下緩慢地將其添加至水溶性輔料中進行乳化。b.滅菌：采用巴氏滅菌法，水浴加熱，75℃下，15min。c.均質(zhì)：采用高壓均質(zhì)機均質(zhì)，均質(zhì)機第一段壓力為18MPa，第二段壓力為4MPa，均質(zhì)兩次。d.老化：將均質(zhì)后的漿料置于5℃冰箱中，老化4h。e.凝凍：采用冰淇淋機對漿料進行凝凍，凝凍10min，出口溫度控制在-4～-3℃。f.硬化：在-24℃冷柜中，硬化24h[6]。

1.3檢測指標

1.3.1冰淇淋漿料的流變特性檢測剪切速率掃描：采用錐板（1°、50mm、間隙0.1mm），剪切速率掃描（10～200s-1），5℃下測定經(jīng)老化后的冰淇淋漿料。頻率掃描：采用錐板（1°、50mm、間隙0.1mm），頻率掃描（0.1～10s-1），測定前5℃下，保持2min，然后5℃下測定老化后的冰淇淋漿料[7]。

1.3.2冰淇淋漿料穩(wěn)定性檢測采用穩(wěn)定分析儀分別測定漿料老化后1、2、3、4、5、6h的穩(wěn)定性。

1.3.3冰淇淋漿料粒徑檢測將樣品稀釋后，用滴管將樣品加入進樣口，當暗淡化顯示率（Obscuration）穩(wěn)定在8%～12%或散射的偏振強度差（PIDS）穩(wěn)定在45%～55%時，開始檢測分析。

1.3.4冰淇淋膨脹率的測定分別測定凝凍前后相同體積的冰淇淋質(zhì)量，依據(jù)下式進行膨脹率測定[8]：

膨脹率（%）=（凝凍前冰淇淋質(zhì)量-凝凍后冰淇淋質(zhì)量）/凝凍后冰淇淋質(zhì)量×100

1.3.5冰淇淋抗融性的測定準確稱量冰淇淋脫除包裝后的總質(zhì)量，后將其置于30℃烘箱的篩網(wǎng)上，45min后測定冰淇淋的質(zhì)量，并按照如下公式計算冰淇淋的融化率[9]：

融化率（%）=融化的冰淇淋質(zhì)量/冰淇淋總質(zhì)量×100

1.3.6冰淇淋感官評價由6位專業(yè)的感官評價對冰淇淋的氣味、滋味及口感進行評價[10]。

1.4數(shù)據(jù)處理

利用SPASS 16.0、Origin 8.5對實驗數(shù)據(jù)進行處理與分析。

2　結(jié)果與討論

2.1大豆粉的取代對冰淇淋漿料流變特性的影響

2.1.1剪切速率掃描大豆粉取代奶粉用于冰淇淋加工，表觀粘度檢測結(jié)果如圖1所示，由圖1可得：不同大豆粉取代量的冰淇淋漿料均具有剪切稀化現(xiàn)象。在較低剪切速率下，冰淇淋漿料的表觀粘度較大，而隨著剪切速率的不斷增加，不同豆粉取代量的冰淇淋漿料的表觀粘度均不斷減小。漿料的這種特性，易于生產(chǎn)加工及增強冰淇淋的適口性。

圖1　不同豆粉取代量冰淇淋漿料的表觀粘度隨剪切速率的變化Fig.1　Viscosity-shear rate plots for the different substituted ice cream mixtures

隨著豆粉取代量的增加，漿料的粘度逐漸增大，20%豆粉取代量的冰淇淋漿料表觀粘度略低于0%豆粉取代量的冰淇淋漿料表觀粘度，40%、60%、80%豆粉取代量的漿料表觀粘度均高于0%漿料表觀粘度。

實驗數(shù)據(jù)擬合非牛頓流體方程τ-τ0=KDn，所得結(jié)果見表1，式中τ為剪切應力，τ0為屈服應力，K為粘度系數(shù)，D為剪切速率，n為流動指數(shù)。

表1　不同豆粉取代量的漿料的流變學擬合參數(shù)Table.1　Rheologic parameters obtained using the equation for ice cream mixes containing different substitution levels of soy bean powder

K值越大，冰淇淋漿料的粘度越大。實驗數(shù)據(jù)經(jīng)SPASS16.0顯著性分析得出，豆粉取代脫脂奶粉，當豆粉取代量小于60%時，各漿料的K值與不添加豆粉漿料的K值間差異不顯著（p＞0.05）；取代量為等于或大于60%時，存在顯著性差異（p＜0.05）。由表1可以看出隨著豆粉取代量的增加，漿料K值增加；這與Gracas Pereira等[6]實驗結(jié)論一致，即隨著豆粉取代量的增加，冰淇淋漿料粘度呈現(xiàn)增大趨勢。

通過n值可用于判定流體的類型[11]，由表1可知，0＜n＜1，因此漿料屬于假塑性流體；同時可知，在取代量小于40%時，各漿料的n值間并無顯著性差異（p＞0.05）；當取代量大于40%時，與豆粉0%取代量相比，漿料間的n值表現(xiàn)出顯著性差異（p＜0.05）。由此可知隨著豆粉取代量的增加，漿料的假塑性增強。

在低剪切速率下，漿料中的固形物（蛋白質(zhì)、膠體等）存在聚集或纏繞，增加流體流動的阻力，使得漿料的表觀粘度較大；當剪切速率增加時，由于流層之間的剪切作用，纏繞或聚集在一起的固形物將發(fā)生變形或解體，從而降低流動阻力，導致剪切稀化現(xiàn)象的發(fā)生[11]。Gracas Pereira等[6]的研究中，也存在類似的剪切稀化現(xiàn)象的發(fā)生。程建軍等[12]在研究大豆分離蛋白對冰淇淋流變特性的影響的實驗中，也有剪切稀化現(xiàn)象產(chǎn)生。

圖2　20%豆粉冰淇淋與奶粉冰淇淋漿料頻率掃描Fig.2　The effect of different substitutions（0%and 20%）on storage modulus and loss modulus

圖3　40%豆粉冰淇淋與奶粉冰淇淋漿料頻率掃描Fig.3　The effect of different substitutions（0%and 40%）on storage modulus and loss modulus

2.1.2頻率掃描由圖2～圖5可知，不同豆粉取代量的漿料的G′及G″在低頻率0.1～10Hz區(qū)均具有較強的依賴性，即隨著掃描頻率的增加G′及G″明顯增大，這表明低速的頻率掃描，一方面促進了分子流動，另一方面又促進了分子間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成。而在20%、40%豆粉取代量時，其與純奶粉漿料的存儲模量變化趨勢相似，且G′值差別不大；而取代量大于60%時，其G′值明顯增大。這表明，隨著豆粉取代量的增加，促進了漿料內(nèi)三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成。這可能是由于隨著全脂豆粉添加量的增加，體系中大豆油的含量逐漸增加，從而促進大豆蛋白凝膠的形成[13]，其形成較多的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)阻礙了分子的流動，導致漿料粘度的增大。

圖4　60%豆粉冰淇淋與奶粉冰淇淋漿料頻率掃描Fig.4　The effect of different substitutions（0%and 60%）on storage modulus and loss modulus

圖5　80%豆粉冰淇淋與奶粉冰淇淋漿料頻率掃描Fig.5　The effect of different substitutions（0%and 80%）on storage modulus and loss modulus

2.2大豆粉的取代對冰淇淋漿料穩(wěn)定性的影響

冰淇淋漿料的穩(wěn)定性直接影響著冰淇淋的品質(zhì)。漿料穩(wěn)定指數(shù)越低，漿料的穩(wěn)定性越好。不同豆粉取代量的漿料6h內(nèi)的穩(wěn)定性指數(shù)變化如圖6所示，由此可知，隨著豆粉取代量的增加，漿料的穩(wěn)定性指數(shù)逐漸減小，即穩(wěn)定性逐漸增強，這可能是隨著豆粉添加量的增加，漿料的粘度增加，阻礙分子的運動與遷移，進而減慢或阻止顆粒粒徑的增大。

圖6　不同豆粉取代量的漿料的穩(wěn)定指數(shù)隨時間變化Fig.6　The effect of different substitutions on the stability index

在冰淇淋漿料老化期間，漿料中的脂肪發(fā)生凝固聚集，蛋白質(zhì)、穩(wěn)定劑發(fā)生水合，這將會導致冰淇淋漿料的粒度增加。由圖7可以看出，隨著老化時間的延長，反射光變化率增加，冰淇淋漿料中顆粒的粒徑逐漸變大[14]，這可能是因漿料中的成分發(fā)生絮凝所產(chǎn)生的現(xiàn)象。

圖7　40%豆粉取代量漿料穩(wěn)定分析儀分析結(jié)果圖Fig.7　The result of stability analysis for the substitution level of 40%soy bean powder

2.3大豆粉的取代對冰淇淋漿料顆粒度的影響

圖8　不同豆粉取代量對冰淇淋漿料粒度的影響Fig.8　The effect of containing different（0%，20%，40%）substitutions on the particle size of ice cream mixtures

圖9　不同豆粉取代量對冰淇淋漿料粒度的影響Fig.9　The effect of containing different（0%，60%，80%）substitutions on the particle size of ice cream mixtures

漿料粒徑的大小會影響冰淇淋的組織結(jié)構(gòu)及口感，顆粒度較大，冰淇淋組織結(jié)構(gòu)粗糙，具有沙粒感，可以通過高壓均質(zhì)，使得漿料的顆粒度達到適宜的水平，均質(zhì)后，漿料的顆粒粒徑一般控制在0.5～2μm范圍內(nèi)[15]。

由圖8、圖9可以看出，隨著豆粉取代量的增加，冰淇淋漿料的粒度呈現(xiàn)增大趨勢，但顆粒大小集中分布在1μm以下，且各個豆粉取代量下的粒徑均值在0.5μm左右（見表2）。顆粒增大原因可能是隨著體系中糖類及脂肪的增加使得體系中顆粒間發(fā)生吸附作用等所造成的。由穩(wěn)定性分析所得結(jié)論，在儲藏期間漿料體系中的粒度增大原因可能是顆粒間發(fā)生絮凝。

表2　不同豆粉取代量漿料中顆粒粒徑均值大小Table.2　The means of particle size of ice cream containing different substitutions levels of soy bean powder

2.4大豆粉的取代對冰淇淋膨脹率的影響

膨脹率是衡量冰淇淋品質(zhì)的一個重要指標，若生產(chǎn)的冰淇淋的膨脹率過低，會影響冰淇淋的口感，并增加生產(chǎn)成本。若膨脹率過高，會使得冰淇淋具有類似泡沫的口感，形體塌陷及抗融性較差。

由表3可知，隨著豆粉取代量的增加，冰淇淋的膨脹率表現(xiàn)為先上升后降低的趨勢，豆粉取代量為40%時膨脹率最高，在此取代量以上與以下添加豆粉，冰淇淋的膨脹率會存在顯著性差異。究其原因可能是隨著豆粉添加量的增加，漿料粘度逐漸增大，在冰淇淋凝凍工序中，有利于空氣均勻的混入，且混入的空氣泡不易破裂；而當粘度超過一定范圍，空氣的混入變得困難，進而導致膨脹率的降低。

表3　不同的豆粉取代量下冰淇淋膨脹率及融化率變化情況Table.3　The overrun values and melting rates of ice cream containing different substitutions levels of soy bean powder

2.5大豆粉的取代對冰淇淋抗融性的影響

冰淇淋要有適宜的融化特性，融化過快，不利于運輸與儲藏；融化過慢，不利于風味物質(zhì)的釋放，影響冰淇淋的感官品質(zhì)。

由表3可以得知，隨著豆粉添加量的增加，冰淇淋的融化率逐漸降低，即抗融性逐漸增強。以40%取代量為界，其上與其下取代量的冰淇淋融化率存在顯著性差異。60%及80%取代量的冰淇淋融化率較低，而這將會導致冰淇淋口溶性差，影響風味物質(zhì)的釋放。

2.6大豆粉的取代對冰淇淋感官的影響

添加豆粉冰淇淋的感官評價結(jié)果見表4，隨著豆粉取代量的提高，冰淇淋的感官品質(zhì)逐漸變差。60%及80%豆粉取代量的冰淇淋具有較強豆味，苦澀感，奶香味被掩蓋?？酀惺谴蠖巩慄S酮或皂苷等物質(zhì)所致[16]。

表4　不同豆粉取代量冰淇淋感官評價Table.4　The sensory properties of ice cream containing different substitutions levels of soy bean powder

結(jié)合前面的流變檢測，60%及80%豆粉取代量的漿料粘度較高，導致產(chǎn)品風味物質(zhì)釋放較差，奶粉味被掩蓋，豆香味較重；劉麗等[10]研究了大豆分離蛋白取代量對冰淇淋品感官的影響，結(jié)果表明，隨著分離蛋白取代量的增加，感官評分先升高后降低。由于豆粉含量高，其內(nèi)大豆異黃酮類物質(zhì)、皂素等含量增加，苦澀感增強，因此從經(jīng)濟及感官方面綜合考慮，40%豆粉取代量的配方為較佳選擇。

3　結(jié)論

隨著豆粉取代量的增加，冰淇淋混合漿料的粘度呈現(xiàn)上升趨勢，且漿料的剪切稀化現(xiàn)象更加明顯；豆粉取代量的增加，可以促進冰淇淋漿料中網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成，冰淇淋漿料穩(wěn)定性逐漸增強；在豆粉取代量的實驗區(qū)間，冰淇淋膨脹率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，且40%豆粉取代量的冰淇淋膨脹率最高；冰淇淋的融化率隨著豆粉添加量的增加呈現(xiàn)降低的趨勢。感官評價結(jié)果顯示，豆粉取代量在40%以下，以奶香味占優(yōu)勢，且口感較好；取代量在40%以上，以豆香味占主導，且有澀感。綜合經(jīng)濟與品質(zhì)考慮，40%豆粉取代量為較佳選擇。

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Effect of soybean powder on the quality characteristics of ice cream

HOU Tuan-wei1，2，ZHANG Hong1，2，*，BI Yan-lan1，CHI Juan-juan2，LIANG Jun2
（1.College of Food Science and Engineering，He’nan University of Technology，Zhengzhou 450001，China；2.Wilmar（Shanghai）Biotechology R&D Center Co.，Ltd.，Shanghai 200137，China）

Soybean powder was used to substitute skimmed milk powder at the levels of 0%～80%to produce ice cream.The rheological property，stability，particle size analysis of stock and overrun value，melting rate and sensory properties of ice cream were investigated.The results showed that viscosity and stability increased with the increased level of substitution.However，the particle size distribution remained the same.The overrun value increased firstly and then decreased significantly，when the soybean powder increased to more than 60%.The heat resistance increased with the increase of soybean powder.At the same time，soybean flavor increased with the increase of substitution.When the level of substitution was higher than 60%，bean flavor became dominant.

soybean powder；ice cream；quality

TS201.1

B

1002-0306（2015）04-0219-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.04.039

2014－06-06

侯團偉（1988-），男，碩士研究生，研究方向：油脂與植物蛋白。

張虹（1965-），女，博士，教授，主要從事脂質(zhì)化學與品質(zhì)方面的研究。