真空濃縮椰漿乳化穩(wěn)定性探究*

李曉煜，沈曉君，趙松林，陳衛(wèi)軍

1(海南大學(xué)食品學(xué)院，海南?？冢?70228)2(中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院椰子研究所，海南文昌，571339)

3(海南省椰子深加工工程技術(shù)研究中心，海南文昌，571339)

椰子(Cocos nucifera L.)多年生常綠喬木，屬于棕櫚科椰子屬，是海南省的主要經(jīng)濟作物。其果肉占全果質(zhì)量的28% ～30%，富含蛋白質(zhì)、脂肪、和維生素等多種人體必需的營養(yǎng)物質(zhì)，營養(yǎng)價值很高［1］。用椰子制成的飲料、糖果等食品，因其特有的濃郁椰香味和圓潤的口感受到廣大消費者的喜愛。

椰漿是由新鮮椰肉榨汁所得，高溫天氣使得椰漿分層現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致其易變質(zhì)，貯存期短，多自產(chǎn)自銷或短途運輸、短期使用［2］，嚴(yán)重影響了椰子制品的生產(chǎn)和經(jīng)濟效益的提高。濃縮椰漿是通過蒸發(fā)、離心等降低椰漿中的水分、經(jīng)乳化、均質(zhì)后制成的一種濃縮果漿，成品比新鮮椰漿濃約50倍［3］。優(yōu)化實驗室真空濃縮椰漿的生產(chǎn)條件，通過乳化劑的添加，可以達(dá)到保持椰漿品質(zhì)，提高貯存穩(wěn)定性的目的，解決貯運難題，從而促進(jìn)椰子產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

椰漿:新鮮白椰肉壓榨所得，海南友助食品廠;分子蒸餾單硬脂酸甘油酯，美晨集團股份有限公司;蔗糖酯，柳州愛格富食品技術(shù)股份有限公司;酪蛋白酸鈉，谷神生物科技集團有限公司;乳酸脂肪酸酯，丙二醇脂肪酸酯，聚甘油脂肪酸酯，鄭州大河食品科技有限公司;Span 60，成都格雷西亞化學(xué)技術(shù)有限公司。

循環(huán)式真空水泵SHZ-DⅢ，鄭州英峪予華儀器有限公司;旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器RE-2000A，上海亞榮生化儀器廠;高壓均質(zhì)機GYB60-6S，上海東華高壓均質(zhì)機廠;食品物性分析儀TMS-PRO，美國FTC公司;高速離心機US-32R，Hettich公司;pH計FE20K Plus，瑞士梅特勒-托利多(上海)公司。

1.2 實驗方法

將200 mL新鮮椰漿，在真空度0.095 MPa，轉(zhuǎn)速60 r/min，一定溫度下濃縮至水分含量30%左右為止。然后，取600 mL濃縮椰漿加入適量乳化劑，攪拌均勻使其完全溶解后，高壓均質(zhì)。均質(zhì)時，一級壓力25 MPa，二級壓力 15 MPa［4］，均質(zhì)時間 10 min。

1.2.1 最佳真空濃縮溫度的確定

在各個濃縮溫度 45、50、55、60、65、70 ℃，濃縮50 min，每隔10 min記錄椰漿的質(zhì)量。濃縮結(jié)束后，觀察椰漿的顏色變化，測定其pH值及黏度。然后，取各個濃縮后的椰漿200 mL置于型號相同的小試管里，常溫下靜置4 h后用游標(biāo)卡尺測量其各自的脂肪上浮高度［5］。

1.2.2 乳化劑的篩選

濃縮椰漿作為一種油脂含量較高的W/O型乳狀液，易受溫度及貯存條件的影響，從而發(fā)生油水分離，選擇合適的乳化劑，使蛋白、水和油脂形成均勻、穩(wěn)定的乳濁狀態(tài)，不僅可以提高其穩(wěn)定性，還能增強椰漿品質(zhì)。根據(jù)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)GB 2760-2011，選取單硬脂酸甘油酯、蔗糖酯、酪蛋白酸鈉、丙二醇脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、乳酸脂肪酸酯、Span 60，進(jìn)行乳化劑的篩選［6-9］。

1.2.3 乳化穩(wěn)定性的測定

結(jié)合乳狀液脂肪上浮高度的測定，以離心沉淀率來表征乳化的穩(wěn)定性，具體測定方法:取適量均質(zhì)后的椰漿于離心管中，在離心力2 500 g/min、溫度4℃下，離心5 min后，測定離心沉淀率［10］。

1.2.4 乳化后椰漿質(zhì)構(gòu)的測定

濃縮椰漿均質(zhì)后冷至室溫，取200 mL于型號相同的小燒杯里，用食品物性分析儀測定質(zhì)構(gòu)。測定方法:使用圓錐形探頭，通過TPA測試軟件測定其內(nèi)聚性、彈性、膠粘性以及咀嚼性，檢測速度60 mm/min，Trigger Force 0.10 N，樣品高度16.03 mm，形變百分量50，起始力0.1 N。

1.2.5 乳化劑復(fù)配的正交試驗

通過單一乳化劑實驗結(jié)果，選取了單硬脂酸甘油酯、蔗糖酯、Span 60、酪蛋白酸鈉的添加量作為正交試驗的四個因素，如下表1乳化劑正交試驗因素水平表所示，來進(jìn)行四因素三水平正交試驗［11］。

表1 L9(34)乳化劑正交試驗因素水平表Table 1 The factors and levels of orthogonal experiment L9(34)

2 結(jié)果分析與討論

2.1 濃縮溫度對椰漿物理性質(zhì)的影響

真空濃縮是在較高真空度下，使水分在較低的溫度從椰漿中分離出來［12］，該方法能夠有效增加椰漿的濃稠度及保持其原有營養(yǎng)成分。濃縮時真空度越高，所需的濃縮溫度越低，因此濃縮真空度選用實驗室可到達(dá)的最大值0.095 MPa。由圖1可知，椰漿的質(zhì)量隨濃縮時間的增加不斷減少，且隨著濃縮溫度的升高，椰漿中水分蒸發(fā)速率不斷加快。在濃縮溫度不低于55℃時，濃縮時間適宜，濃縮速率較快，椰漿中的水分大部分被除去，取得了較為良好的濃縮效果。

圖1 不同溫度下椰漿質(zhì)量隨時間變化趨勢圖Fig.1 Changes of coconut milk weight over time at different temperatures

新鮮椰漿的pH=6左右，其黏性較差，常溫下放置，很快便開始分層，最終分為上中下3層:上層油，下層水溶性物質(zhì)，中間是椰奶，且在約2 h后開始腐敗變質(zhì)。濃縮溫度的提高，可以有效降低椰漿中原有水分含量，使其黏性增大，有利于保持椰漿質(zhì)量穩(wěn)定性，延長貯存期［13］。然而，伴隨著溫度的升高，椰漿的顏色逐漸加深變黃，且過高的溫度會使得椰漿蛋白失活。由表2可知，在相同濃縮時間內(nèi)，隨著濃縮溫度的升高，椰漿的pH值不斷降低，黏性逐漸增大，是由于椰漿中水分被除去，濃度增大的結(jié)果，也是導(dǎo)致椰漿顏色由乳白色→淡黃色→淺黃色→深黃色變化的原因之一。新鮮的椰漿4℃下放置4 h，水層高度為2.60 cm，濃縮后其脂肪上浮高度有明顯的下降，但較高溫度的濃縮并沒有完全抑制椰漿的分層，且嚴(yán)重影響了椰漿的顏色。由表2可知，55℃和60℃濃縮后椰漿的顏色、pH值與新鮮椰漿相差不大，黏性較高，濃縮時間適宜，脂肪上浮高度較小，均為十分優(yōu)良的濃縮條件。但是，隨著濃縮溫度的升高，椰漿的香味物質(zhì)會受到一定程度上的破壞，使椰香味降低，且溫度越高，破壞性越大。因此，選用稍低的55℃作為實驗室最適宜的真空濃縮溫度，該溫度下所得椰漿濃縮度高，椰香味馥郁。

表2 椰漿真空濃縮前后物理性質(zhì)變化表Table 2 Changes in the physical properties of the coconut milk when before and after vacuum concentrated

2.2 單一乳化劑實驗結(jié)果

2.2.1 單一乳化劑對椰漿的質(zhì)構(gòu)的影響

食品乳化劑屬于表面活性劑，不僅具有親水和親油的兩親特性，能降低油與水的表面張力，在高壓均質(zhì)下，使油與水“互溶”，形成比較穩(wěn)定的溶液［14］，而且在一定程度上提高了食品的口感。椰漿質(zhì)構(gòu)采用美國FTC公司的TMS-Pro型食品物性分析儀進(jìn)行TPA黏度測定。結(jié)果如圖2所示。

圖2 單一乳化劑對椰漿質(zhì)構(gòu)影響Fig.2 Effects of different kinds of emulsifiers on texture of vacuum concentrated coconut milk

原始濃縮椰漿的內(nèi)聚性為0.25，彈性為2.16，膠黏性為0.11，咀嚼性為0.75。由圖2可知，對同一乳化劑來說，隨著乳化劑的量的增大，椰漿的質(zhì)構(gòu)呈現(xiàn)出先增后減的趨勢，且椰漿的內(nèi)聚性、彈性、咀嚼性與其膠粘性呈一定的正相關(guān)關(guān)系，因此，膠黏性可作為評判乳化效果優(yōu)劣的重要指標(biāo)。濃縮椰漿作為W/O型乳狀液，選用HLB值3～6.8的乳化劑較為適宜［15］。對于不同種的乳化劑，由于HLB值的不同，對椰漿的質(zhì)構(gòu)作用也有所差異。其中，丙二醇脂肪酸酯、乳酸脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯的加入，椰漿的膠粘性低于原始椰漿，不宜于于作為椰漿的乳化劑。

2.2.2 單一乳化劑對椰漿穩(wěn)定性的影響

對同一乳化劑，隨著加入量的增大，椰漿分子間的作用力增大，形成的乳狀液穩(wěn)定性提高，離心沉淀率顯著降低，脂肪上浮高度減小，兩者是負(fù)相關(guān)關(guān)系。隨著乳化劑量的繼續(xù)增大，椰漿的穩(wěn)定性反而下降，原因是具有親水親油性質(zhì)的乳化劑，隨著加入量增大，使其形成的乳液分子體積增大，不利于乳液保持均勻穩(wěn)定。對于不同種類的乳化劑來說，加入相同量，丙二醇脂肪酸酯、乳酸脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯，椰漿的膠黏性均低于原始椰漿，分子間作用力較小，穩(wěn)定性明顯低于其他幾種乳化劑。

圖3 單一乳化劑對椰漿穩(wěn)定性的影響Fig.3 Effects of single emulsifier on stability of vacuum concentrated coconut milk

綜上，單硬脂酸甘油酯(HLB值約為3.8)乳化效果高效，蔗糖酯((HLB值為3～15)親水親油范圍廣，可以有效提高椰漿的品質(zhì)和穩(wěn)定性;酪蛋白酸鈉(HLB值約為3.5)不僅乳化效果顯著，還是天然的營養(yǎng)成分，沒有添加量的限制;Span 60(HLB值為4.7)乳化能力強，且與其它乳化劑復(fù)配有較好的協(xié)同增效作用［16］。

2.3 乳化劑復(fù)配對濃縮椰漿質(zhì)構(gòu)及乳化穩(wěn)定性的影響

生產(chǎn)實踐中，單一乳化劑的加入，對產(chǎn)品功能性質(zhì)改善存在一定局限性，因而常選用復(fù)配乳化劑，因其協(xié)同效應(yīng)能賦予產(chǎn)品以更好品質(zhì)［17］。根據(jù)乳化劑的單因素實驗結(jié)果，選取以上4種乳化劑的3個水平進(jìn)行椰漿乳化劑復(fù)配，其正交試驗設(shè)計及其實驗結(jié)果見下表3。

表3 乳化劑復(fù)配的正交試驗設(shè)計結(jié)果Table 3 The result of orthogonal experiment ofmixed emulsifiers

用SPSS 19對乳化劑正交試驗結(jié)果進(jìn)行方差分析［18］，結(jié)果如表4 所示。

表4 正交試驗結(jié)果方差分析表Table 4 The variance analysis of mixed emulsifiers

由正交試驗結(jié)果方差分析表可以看出，各個因素對乳液膠粘性的影響力大小分別是:單硬脂酸甘油酯＞酪蛋白酸鈉＞Span 60＞蔗糖酯;而對于離心穩(wěn)定性來說，則是蔗糖酯＞Span 60＞單硬脂酸甘油酯＞酪蛋白酸鈉。這是由于椰漿中還含有一定量的水分，親水性乳化劑蔗糖酯的加入，使形成的W/O型乳狀液更為穩(wěn)定，能夠長久地保存［19］。因此，膠黏性最優(yōu)實驗組合為 A1B2C2D1，而對于離心穩(wěn)定性為A1B1C2D1。因加入蔗糖酯0.10%與0.15%時膠黏性相差不大，而0.10%時沉淀率最小，所以選擇A1B1C2D1即單硬脂酸甘油酯0.15%、蔗糖酯0.10%、酪蛋白酸鈉0.09%、Span 600.06%作為最優(yōu)的濃縮椰漿乳化劑配方。由最優(yōu)乳化劑配方制得的濃縮椰漿，與原始椰漿相比，顏色更為鮮亮，質(zhì)地均勻，穩(wěn)定性良好，長久放置不分層，是品質(zhì)優(yōu)良的乳狀液。

圖4 復(fù)配乳化劑對真空濃縮椰漿的作用Fig.4 The effect of mixed emulsifiers on the vacuum concentrated coconut milk

3 結(jié)語

通過對真空濃縮椰漿溫度的考察，確立了實驗室較優(yōu)濃縮條件:真空度0.095 MPa，轉(zhuǎn)速60 r/min，溫度55℃，該條件下可將椰漿中水分含量降低至30%左右。之后，對濃縮椰漿的乳化劑進(jìn)行了篩選與復(fù)配，得到了最優(yōu)乳化劑組合:單硬脂酸甘油酯0.15%、蔗糖酯0.10%、酪蛋白酸鈉0.09%、Span 60 0.06%，乳化得到的椰漿為雪白色的膏狀固體，置于低溫下(4℃)保存不凝固，顆粒細(xì)膩，椰香味濃郁，質(zhì)構(gòu)及穩(wěn)定性與原始椰漿相比，均比較優(yōu)良。

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