乳蛋白質(zhì)組成對脂肪失穩(wěn)和冰淇淋品質(zhì)的影響

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工與化學(xué)學(xué)院，食品科學(xué)與工程系，哈爾濱150090）

乳蛋白質(zhì)組成對脂肪失穩(wěn)和冰淇淋品質(zhì)的影響

程金菊，馬鶯，王立楓

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工與化學(xué)學(xué)院，食品科學(xué)與工程系，哈爾濱150090）

通過調(diào)整蛋白質(zhì)來源的脫脂粉和乳清濃縮蛋白的比例，研究了不同酪蛋白和乳清蛋白組成對冰淇淋漿料流變學(xué)特性、脂肪失穩(wěn)和冰淇淋品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：脂肪失穩(wěn)程度隨乳清蛋白的增加整體上呈增加趨勢，但是在SMP7WPC3中脂肪失穩(wěn)程度最大。冰淇淋膨脹度和硬度分別隨乳清蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加呈逐漸增加和逐漸降低的趨勢，但是SMP7WPC3例外。融化率隨乳清蛋白含量增加而逐漸增加，而融化時第一滴滴下的時間變化規(guī)律與脂肪失穩(wěn)程度相同。

酪蛋白；乳清蛋白；冰淇淋；脂肪失穩(wěn)；品質(zhì)

0 引言

冰淇淋的物料組成對冰淇淋品質(zhì)至關(guān)重要，物料成分一般包括油脂、蛋白質(zhì)以及甜味劑、穩(wěn)定劑和乳化劑等功能性成分[1]。冰淇淋在凝凍攪拌過程中，脂肪滴不斷碰撞，結(jié)晶脂肪中的晶體能夠刺穿吸附膜，與另外的油滴聚集到一起，發(fā)生脂肪部分聚結(jié)作用（脂肪失穩(wěn)）[2-3]，促進(jìn)了脂肪三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，這種三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對于穩(wěn)定攪拌過程中混入的空氣非常重要。因此，脂肪的失穩(wěn)對于冰淇淋結(jié)構(gòu)的形成影響很大，影響脂肪失穩(wěn)的因素主要是吸附膜的組成[4]。本文通過調(diào)整脫脂粉和乳清蛋白的比例，研究在蛋白質(zhì)濃度一定的情況下，不同的酪蛋白和乳清蛋白組成對脂肪失穩(wěn)和冰淇淋膨脹度、硬度和融化特性的影響，試圖了解乳蛋白質(zhì)組成與冰淇淋品質(zhì)的關(guān)系。

1 實驗

1.1材料

脫脂奶粉（SMP），乳清濃縮蛋白（WPC-80），椰子油，糖（市售），羧甲基纖維素鈉（CMC），卡拉膠。

1.2儀器與設(shè)備

IC6308C全自動冰淇淋機(jī)，JRJ300-D-I剪切乳化攪拌機(jī)，SPX高壓均質(zhì)機(jī)，TA-XT2i型質(zhì)構(gòu)儀（TA-XT plus），TA旋轉(zhuǎn)流變儀（AR2000ex）。

1.3方法

1.3.1 產(chǎn)品配方

調(diào)整脫脂粉（蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33.4%）和乳清分離蛋白（蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%）的比例，使乳清蛋白以不同比例取代脫脂粉中的蛋白質(zhì)，得到如下5種配方：①SMP(100%的蛋白質(zhì)由SMP提供)，②SMP7WPC3 (SMP∶WPC=7∶3，70%的蛋白來自SMP,30%的蛋白來自WPC，下面的以此類推)，③SMP5WPC5(SMP∶WPC=5∶5)，④ SMP3WPC7(SMP∶WPC=3∶7)，⑤WPC。配方中總蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%。用乳糖調(diào)整固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)，使各配方中總固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同。各配方的物料組成如表1所示。

表1 冰淇淋的配方 %

1.3.3 工藝流程

原料稱重→原料混合（55°C）→預(yù)乳化（7500 rpm，10 min）→均質(zhì)（60°C，20 MPa）→殺菌（65°C，30 min）→老化（4°C，24 h）→凝凍攪拌→硬化

1.3.4 冰淇淋漿料的流變學(xué)特性測定

在4°C條件下，利用穩(wěn)態(tài)剪切流變對老化24 h后的冰淇淋漿料進(jìn)行流變性質(zhì)的測定[5]。采用40 mm，2°椎板，剪切速率為0.01～100 s-1。

1.3.5 冰淇淋中脂肪失穩(wěn)程度的測定

采用分光光度計測定冰淇淋中脂肪的失穩(wěn)程度[6]。分別取一定質(zhì)量的冰淇淋漿料和融化冰淇淋，用去離子水稀釋500倍，在540 nm下測定吸光值。脂肪失穩(wěn)程度按如下計算：

1.3.6 冰淇淋的膨脹度測定

分別取凝凍前和凝凍后同體積的漿料和冰淇淋，按如下公式計算[7]：

膨脹度（%）＝（m0－m）×100/m，

式中m0為凝凍前一定體積的冰淇淋漿料質(zhì)量；m為表示凝凍后同體積的冰淇淋質(zhì)量。

1.3.7 冰淇淋的硬度測定

冰淇淋在-18℃條件下硬化一周后，采用TA-XT2i型質(zhì)構(gòu)儀測定冰淇淋的硬度[8]。樣品從冰箱中去除后立即測定，每個樣品進(jìn)行3次平行試驗。測試深度為20 mm，測試速度為2.00 mm/s。

1.3.8 冰淇淋的融化率

取經(jīng)硬化后的冰淇淋成品于25°C培養(yǎng)箱中的金屬網(wǎng)上，每10 min記錄一次融化后滴下的冰淇淋質(zhì)量，共記錄90 min，作冰淇淋融化質(zhì)量與時間的曲線，該曲線的斜率即為冰淇淋的融化率[9]。

1.3.9 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 16.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計。采用Duncan測試對結(jié)果進(jìn)行方差分析，差異性水平為P≤0.05。

2 結(jié)果與討論

2.1不同蛋白質(zhì)組成對冰淇淋漿料流變學(xué)特性的影響

低粘度食品在口中咀嚼時被感知到的黏度相當(dāng)于剪切速率為50 s-1時表觀黏度，不同蛋白質(zhì)組成對冰淇淋漿料的表觀黏度影響，如表2所示。

從表2可以看出，隨著乳清蛋白的增加，表觀黏度呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，SMP5WPC5的表觀黏度最大。這與蛋白質(zhì)的組成不同以及蛋白質(zhì)組分之間的相互作用有關(guān)。當(dāng)物料中既含有酪蛋白和乳清蛋白時，兩種蛋白質(zhì)之間的相互作用逐漸增加，使得體系的表觀黏度增加。

表2 不同蛋白質(zhì)組成的冰淇淋漿料的流變學(xué)參數(shù)

采用Herschel-Bulkley模型對冰淇淋漿料的流變學(xué)參數(shù)進(jìn)行擬合：

式中：τ為剪切應(yīng)力（Pa s）；τ0為屈服應(yīng)力（Pa）；γ為剪切速率（s-1）；K為稠度系數(shù)；n為流體行為指數(shù)。

不同蛋白質(zhì)組成對冰淇淋漿料稠度系數(shù)和流體行為指數(shù)的影響，如表2所示。由表2可以看出，隨著乳清蛋白的增加，稠度系數(shù)逐漸增大，這與體系中酪蛋白與乳清蛋白作用以及液滴之間的相互作用有關(guān)。當(dāng)冰淇淋中蛋白質(zhì)全部由乳清濃縮蛋白提供時，稠度指數(shù)下降。所有的冰淇淋漿料表現(xiàn)出假塑性流體的特性（0

2.2不同蛋白質(zhì)組成對冰淇淋脂肪失穩(wěn)程度的影響

在凝凍攪拌過程中，部分結(jié)晶的脂肪球會不斷碰撞，從而使脂肪聚集，產(chǎn)生脂肪聚集體或脂肪聚集鏈，這個過程稱為脂肪失穩(wěn)。失穩(wěn)的脂肪能夠在清液相和空氣泡周圍形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而穩(wěn)定攪拌過程中混入的空氣泡[2]。不同蛋白質(zhì)組成對冰淇淋脂肪失穩(wěn)程度的影響，如圖1所示。由圖1可以看出，SMP7WPC3中脂肪失穩(wěn)程度最高，約為16.75%。隨著乳清蛋白比例繼續(xù)增加，脂肪失穩(wěn)程度先下降后慢慢上升。

圖1 不同蛋白質(zhì)組成的冰淇淋的脂肪失穩(wěn)程度

2.3不同蛋白質(zhì)組成對冰淇淋膨脹度的影響

冰淇淋的膨脹度是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的一項重要指標(biāo)，膨脹度不僅影響產(chǎn)品的感官品質(zhì)，對產(chǎn)品的融化率、質(zhì)構(gòu)和氣泡穩(wěn)定性也會產(chǎn)生一定的影響。不同蛋白質(zhì)組成對冰淇淋膨脹的影響如圖2所示。由圖2可以看出，隨著乳清蛋白含量的增加，冰淇淋的膨脹度呈先減小后增加的趨勢。膨脹度的增加與脂肪失穩(wěn)程度呈一定的正相關(guān)。而在本研究中，SMP7WPC3中脂肪失穩(wěn)程度最高，膨脹率卻最低，這可能是由于在SMP7WPC3中，相鄰氣泡間酪蛋白和乳清蛋白作用增強(qiáng)，使得凝凍攪拌過程中混入的氣泡破裂所致。

圖2 不同蛋白質(zhì)組成的冰淇淋的膨脹度

2.4不同蛋白質(zhì)組成對冰淇淋硬度的影響

冰淇淋在儲藏過程中，冰晶逐漸生長伴隨著硬度的增加。不同蛋白質(zhì)組成對冰淇淋硬度的影響，如圖3所示。由圖3可以看出，隨著乳清蛋白含量的增加，冰淇淋硬度整體上呈減小的趨勢，但當(dāng)脫脂粉中蛋白和乳清濃縮蛋白比例為7∶3時，硬度最低，這可能與較高的脂肪失穩(wěn)程度有關(guān)。

圖3 不同蛋白質(zhì)組成的冰淇淋的硬度

表3 不同蛋白組成的冰淇淋的融化特性

2.5不同蛋白質(zhì)組成對冰淇淋融化性質(zhì)的影響

不同蛋白質(zhì)組成對冰淇淋融化特性的影響，如表3所示。由表3可以看出，酪蛋白和乳清蛋白組成對冰淇淋融化時第一滴滴下的時間產(chǎn)生顯著性的影響（P≤0.05），SMP7WPC3的時間最長，其次為WPC，這種變化趨勢與脂肪失穩(wěn)程度相同，脂肪失穩(wěn)程度越高，融化時第一滴滴下的時間越遲，這說明冰淇淋中脂肪網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成能夠延緩冰淇淋在室溫下形變速率。而隨著乳清蛋白含量增加，冰淇淋融化速率逐漸增加。這與乳清蛋白的結(jié)構(gòu)有關(guān)，相較于酪蛋白，乳清蛋白中α-乳白蛋白、β-乳清蛋白等球狀蛋白結(jié)構(gòu)更為緊密，不容易起泡，長時間范圍內(nèi)，氣泡穩(wěn)定性較差。

3 結(jié)論

（1）冰淇淋稠度系數(shù)隨乳清蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而逐漸增大，但是當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)全部為WPC時，稠度系數(shù)最低，同時剪切稀化作用最弱。

（2）冰淇淋中脂肪失穩(wěn)程度隨乳清蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈先增加后減小，再增加的趨勢，SMP7WPC3中脂肪失穩(wěn)程度最高。

（3）整體上，冰淇淋膨脹度和硬度分別隨乳清蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加呈逐漸增加和逐漸降低的趨勢，但是SMP7WPC3例外。

（4）冰淇淋融化時第一滴滴下的時間變化規(guī)律與脂肪失穩(wěn)程度相同；但是融化率隨乳清蛋白含量增加逐漸增加。

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Effects of protein composition on the fat destabilization and quality of ice cream

CHENG Jin-ju,MA Ying,WANG Li-feng
(School of chemistry and chemical engineering,Department of food science and engineering,Harbin Institute of Tech?nology,Harbin 150090,China)

The effect of casein-to-whey protein ratio on rheological properties of mix,fat destabilization index and melt characteristic of ice cream were studied by adjusting the proportion of skimmed milk powder and whey protein concentrate.The results showed that the fat desta?bilization index increased with the increase of whey protein in general.However,the maximum was observed in SMP7WPC3.Overrun and hardness were found to increase and decrease with increase in proportion of whey protein respectively with the exception of SMP7WPC3. The melt rate was found to increase with the increase of whey protein.However,a similar trend of first dripping time and fat destabilization index was observed.

casein；whey protein；ice cream；fat destabilization；quality

TS252.1

A

1001-2230（2016）09-0028-03

2016-01-31

程金菊（1987－），女，博士研究生，研究方向為乳品科學(xué)。

馬鶯