超高壓處理對(duì)黃油物理特性的影響

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(1.廣東食品藥品職業(yè)學(xué)院,廣東廣州 510520;2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,廣東廣州 510642)

超高壓處理對(duì)黃油物理特性的影響

李燕杰1,梁鉆好2,蔣卓2,杜冰2,*

(1.廣東食品藥品職業(yè)學(xué)院,廣東廣州510520;2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,廣東廣州510642)

主要研究了100、200、300、400、500 MPa壓力對(duì)黃油熔點(diǎn)、固體脂肪含量、晶型、酸價(jià)以及硬度、稠度、涂抹性等質(zhì)構(gòu)特征的影響。結(jié)果表明:超高壓處理可導(dǎo)致黃油熔點(diǎn)升高,晶型轉(zhuǎn)變成β′與亞β型混合,對(duì)黃油酸價(jià)影響不顯著(p>0.05),低溫(15 ℃)和室溫(25 ℃)超高壓處理下黃油的固體脂肪含量和硬度明顯降低,涂抹性顯著(p<0.01)增強(qiáng),粘度和稠度降低。

超高壓,黃油,熔點(diǎn),晶型,酸價(jià),質(zhì)構(gòu)

Abstract:The effects of 100,200,300,400,500 MPa ultra high pressure treatment on the melting point,solid fat content,crystal form,acid value,hardness,consistency and spread ability of butter were studied. The results showed that the ultra high pressure treatment could increase the melting point of butter and change crystal form to the blends of theβ′ and beta form. Ultra high pressure treatment had no significant effect on the FFA(p>0.05),but decreased the solid fat content,hardness and consistency of the butter,and significant increased in spreadability(p<0.01)under low temperature(15 ℃)and room temperature(25 ℃).

Keywords:UHP;butter;melting point;crystal form;acid value;texture

超高壓處理技術(shù)(UHP)作為一種新型的非熱加工技術(shù),以其均勻、瞬時(shí)、高效冷殺菌,不破壞食品風(fēng)味等特點(diǎn)得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注,適用于各種熱敏性食品的處理。目前該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于飲料、乳制品、肉制品、水產(chǎn)品、谷類、果蔬等加工與保藏中[1-2],其作用主要體現(xiàn)在殺菌、輔助提取、速凍與解凍、肉類嫩化、催陳、風(fēng)味改良等方面[3-4]。但目前關(guān)于超高壓技術(shù)對(duì)脂質(zhì)物理特性的影響的研究較少,部分已有研究表明，超高壓技術(shù)可以改變脂質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué),從而影響油脂的熔點(diǎn)、凝固點(diǎn)、相變結(jié)晶、固體脂肪含量、乳化作用等特性[5]。

黃油可賦予產(chǎn)品濃郁的乳香味和獨(dú)特的口感,是高檔烘培產(chǎn)品的必備原料[6-7]。黃油主要成分為乳脂、蛋白質(zhì)和水,其中乳脂80%以上,乳脂的熔點(diǎn)、固體脂肪含量、游離脂肪酸含量等特性與黃油的物理特性密切相關(guān),這些物理特性也必然會(huì)影響黃油在烘焙產(chǎn)品中的應(yīng)用[8-9]。因此,本研究對(duì)黃油進(jìn)行超高壓處理,考察壓力對(duì)黃油熔點(diǎn)、固體脂肪含量、晶型、酸價(jià)以及硬度、稠度、涂抹性等質(zhì)構(gòu)特征的影響,為超高壓技術(shù)對(duì)油脂和乳品的影響提供新的理論依據(jù),有利于加速超高壓技術(shù)在乳品中的應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新西蘭威仕寶無鹽黃油 購于廣州批發(fā)市場。

FX-20DU食品高壓處理機(jī) 英國 Stansted fluid power 公司;EZ-Test質(zhì)構(gòu)儀 日本島津有限公司;TA Q200示差掃描量熱分析儀、Q500-1198熱重分析儀 美國TA儀器公司;mq-one臺(tái)式核磁共振分析儀、Vertex 70傅立葉變換紅外光譜儀 德國Bruker公司;XD-2X/M4600X射線粉末衍射儀 北京普析通用儀器公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 基本成分測定 脂肪含量:酸水解法;蛋白含量：GB 5009.5-2010;水分含量：GB 5009.3-2010;灰分：GB 5009.4-2010;游離脂肪酸和酸價(jià)測定參照SN/T 0801.19-1999。

1.2.2 樣品超高壓處理 黃油用鋁箔袋裝好后抽真空密封,低溫(15 ℃)或室溫下(25 ℃)分別于0.1(常壓)、100、200、300、400、500 MPa下處理10、20、30 min,于-18 ℃冰箱儲(chǔ)藏備用。

表1 新西蘭威仕寶無鹽黃油基本成分Table 1 Basic components of New Zealand westpro unsalted butter(±SD,n=6)

表2 超高壓技術(shù)對(duì)黃油熔點(diǎn)的影響(25 ℃保壓30 min)Table 2 Effect of UHP treatment(25 ℃,30 min)on butter melting point

表3 黃油XRD尋峰報(bào)告Table 3 Peak seeking report for butter X-ray diffraction

1.2.3 熔點(diǎn)測定 精確稱取5～10 mg樣品于液體盤中,蓋上蓋子,壓片密封,以空液體盤為參比,置于示差掃描量熱分析儀(DSC)中測定。測定條件:N2流量為25 mL/min,測定溫度為0～50 ℃,升溫速度為5 ℃/min。

1.2.4 晶型分析 將樣品均勻涂滿檢測玻片的方孔內(nèi),室溫25 ℃下采用X-射線衍射儀測定樣品的晶型。測定條件為:接收靶為Cu靶,工作電壓36 kV,電流30 mA,掃描范圍2θ從5°～75°,掃描頻率為2°/min,步長為0.02°。

1.2.5 固體脂肪含量(SFC)測定 黃油樣品溶解后搖勻,倒入小燒杯中,80 ℃水浴30 min。參照AOCS cd 16-81標(biāo)準(zhǔn)(直接NMR方法),將6 mL樣品倒入固脂管中,采用連續(xù)分析法在測定溫度下水浴保溫1 h后于小核磁共振儀中測定,測定溫度依次為0.0、10.0、21.1、26.7、33.3、40.0、45.0、50.0、55.0 ℃。

1.2.6 質(zhì)構(gòu)分析 樣品均勻填滿并鋪平45°錐形底板(直徑30 mm),分別于15 ℃和25 ℃下放置8 h,采用EZ-Test質(zhì)構(gòu)儀測定。測試條件:測試下壓速度3.0 mm/s;探頭回程速度3.0 mm/s;測試距離11.0 mm;位移原點(diǎn)載荷1 gf;實(shí)驗(yàn)類型為壓縮類型。

1.2.7 數(shù)據(jù)處理 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2013進(jìn)行整理,并用SPSS 17進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 黃油基本成分分析

新西蘭威仕寶無鹽黃油的基本成分見表1,主要由脂肪、蛋白質(zhì)和水組成,其中脂肪含量占80%以上,還含有超過15%的水分和少量蛋白質(zhì)。另外,黃油蛋白質(zhì)含量雖少,卻是重要的滋味成分,對(duì)黃油的濃厚感有重要影響[10-13];黃油的游離脂肪酸(FFA)含量極低,主要以脂肪酸酯形式存在。

2.2 UHP對(duì)黃油熔點(diǎn)的影響

從表2可見,隨著壓力增大,黃油的熔點(diǎn)也在升高,并在200 MPa時(shí)達(dá)到最高值,與常壓相比,熔點(diǎn)升高了6 ℃。此后熔點(diǎn)反而隨著壓力增大而略有下降,500 MPa時(shí)的熔點(diǎn)略高于常壓。

黃油熔點(diǎn)隨壓強(qiáng)增大表現(xiàn)為先升后降,可能因?yàn)辄S油為混合物,在壓強(qiáng)增大過程中,壓強(qiáng)對(duì)水相、脂相的熔點(diǎn)的改變情況不一樣,且黃油里水相與脂相的比例也發(fā)生了變化,導(dǎo)致不同壓強(qiáng)條件下,黃油熔點(diǎn)隨壓強(qiáng)增大先增大后減小。

2.3 UHP對(duì)黃油晶型的影響

脂類同質(zhì)多晶體一般包括亞α型、α型、β′型和β型,其熱穩(wěn)定性依次升高,不同晶型其XRD圖譜出峰位置不同,α晶型主要在4.15 ?附近出現(xiàn)強(qiáng)峰,而β′晶型在3.80 ?和4.20 ?附近出現(xiàn)2個(gè)強(qiáng)峰,但β晶型卻只在4.60 ?處有強(qiáng)峰,另外,在β′與β之間還存在亞β晶型,在4.74 ?處有強(qiáng)峰或在4.50、3.90和3.60 ?處有中強(qiáng)峰。

表3為黃油的XRD尋峰報(bào)告,從表3中可以看出,0.1 MPa下的黃油在3.80 ?和4.19 ?處出現(xiàn)強(qiáng)峰,屬于典型的β′晶型,而經(jīng)UHP處理后的黃油晶型為β′與亞β型混合,即UHP處理的黃油有向β型轉(zhuǎn)變的傾向。β型熱穩(wěn)定性更好,熔點(diǎn)更高。這與2.2所得到的黃油經(jīng)過UHP處理后，熔點(diǎn)略有升高結(jié)論一致。有研究認(rèn)為高壓可促使更稠、更穩(wěn)定晶體的形成。但可能是由于壓力強(qiáng)度或保壓時(shí)間的關(guān)系,高壓黃油仍然以β′型為主。

表4 超高壓技術(shù)對(duì)黃油質(zhì)構(gòu)的影響(保壓30 min,25 ℃Table 4 Effect of UHP treatment(for 30 min,25 ℃)on butter texture(±SD,n=6)

注:*,表示與對(duì)照組比較差異顯著，p<0.05;**,表示與對(duì)照組比較差異極顯著，p<0.01;涂抹性值越大,涂抹性越差;表5同。

圖1 不同壓力處理的黃油XRD圖譜(保壓30 min)Fig.1 X-ray diffraction patterns for butter with different pressure(holding pressure for 30 min)

2.4 UHP對(duì)黃油固體脂肪含量的影響

熔融和硬度性能對(duì)黃油的口感、香味以及涂抹性能有很大影響,固體脂肪含量(SFC)可表征脂肪在不同溫度下的熔融以及硬度性能。由圖2可見,低溫下,經(jīng)UHP處理的黃油SFC均不同程度地降低。同一溫度下SFC下降率在200 MPa處理時(shí)先增加,300、400 MPa處理時(shí)逐漸降低,500 MPa處理時(shí)又略增(圖3)。0～10 ℃降低的最明顯,其中200 MPa處理的黃油SFC下降最明顯,下降率高達(dá)75%以上。但隨著溫度升高,SFC降低程度減緩,熔點(diǎn)附近(28 ℃左右)黃油呈液體狀態(tài),SFC已基本不受壓強(qiáng)的影響。UHP降低黃油低溫下固體脂肪含量這一特性有利于黃油在低溫下保持半固態(tài),便于黃油在低溫下直接應(yīng)用,或縮短熔化時(shí)間。

圖2 不同壓力處理黃油SFC曲線(25 ℃保壓30 min)Fig.2 SFC curves for butter with different pressure(25 ℃holding pressure for 30 min)

圖3 UHP對(duì)黃油SFC下降率的影響(25 ℃保壓30 min)Fig.3 Effect of UHP treatment on decrease rate of butter SFC(25 ℃holding pressure for 30 min)

2.5 UHP對(duì)黃油質(zhì)構(gòu)的影響

表5 超高壓技術(shù)對(duì)黃油質(zhì)構(gòu)的影響(保壓30 min,15 ℃Table 5 Effect of UHP treatment(for 30 min,15 ℃)on butter texture(±SD,n=6)

表4列出了不同壓力、溫度下黃油的質(zhì)構(gòu)特性。室溫(25 ℃)下黃油為半固態(tài),手感較軟,粘度和稠度適中,容易涂抹。經(jīng)100、200、300 MPa處理后黃油硬度極顯著降低(p<0.01),涂抹性極顯著增強(qiáng)(p<0.01),粘度和稠度降低,質(zhì)構(gòu)發(fā)生明顯變化,這可能與SFC的減少有關(guān)。而400、500 MPa處理的黃油在室溫時(shí)SFC與常壓的相比變化不顯著(圖2),質(zhì)構(gòu)方面也沒有明顯變化。

15 ℃時(shí)黃油仍處于半固態(tài),但硬度較大,涂抹性較差。但所有高壓處理組黃油硬度均極顯著降低(p<0.01),涂抹性提高,其中100 MPa處理的黃油硬度最小,其次為200 MPa的,二者的涂抹性都較好;這與2.4得出的UHP可降低黃油低溫下的SFC這一結(jié)論一致,SFC降低,硬度自然降低。

2.6 UHP對(duì)黃油酸價(jià)的影響

酸價(jià)是評(píng)價(jià)黃油及人造黃油品質(zhì)的重要指標(biāo)之一,反映了油脂中游離脂肪酸含量。GB 15196-2003規(guī)定人造黃油酸價(jià)不得大于1 mg/g。由圖4可見,新西蘭威仕寶無鹽黃油酸價(jià)非常低,除100 MPa處理酸價(jià)略有降低外,200～500 MPa處理黃油酸價(jià)均升高,但總體變化不顯著,酸價(jià)保持在0.5～0.6 mg/g之間,屬于國標(biāo)規(guī)定范圍內(nèi)。即UHP不會(huì)使黃油發(fā)生酸敗,或?qū)е伦冑|(zhì)。

圖4 超高壓技術(shù)對(duì)黃油酸價(jià)的影響(25 ℃保壓30 min)Fig.4 Effect of UHP treatment(25 ℃,30 min) on butter acid value注：標(biāo)有相同小寫字母表示差異不顯著。

3 結(jié)論

證實(shí)了超高壓技術(shù)可影響黃油物理特性:導(dǎo)致黃油熔點(diǎn)升高,晶型轉(zhuǎn)變成β′與亞β型混合,對(duì)黃油酸價(jià)(FFA)影響不顯著,固體脂肪含量和質(zhì)構(gòu)也發(fā)生明顯變化,低溫(15 ℃)和室溫(25 ℃)處理下黃油的固體脂肪含量和硬度明顯降低,涂抹性得到改善。低溫下固體脂肪含量的降低以及硬度的提高和涂抹性的改善,有利于黃油的涂抹應(yīng)用,也有利于黃油在低溫下保持半固態(tài),便于低溫直接應(yīng)用或縮短融化時(shí)間,提高經(jīng)濟(jì)效益。

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Effectofultrahighpressuretreatmentonphysicalpropertiesofbutter

LIYan-jie1,LIANGZuan-hao2,JIANGZhuo2,DUBing2,*

(1.Guangdong Food and Drug Vocational College,Guangzhou 510520,China;2. College of Food Science,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China)

TS201.3

A

1002-0306(2017)18-0036-04

2017-02-07

李燕杰(1983-)，女，博士，研究方向：食品加工與安全，E-mail：yanzi0713@163.com。

*通訊作者:杜冰(1973-)，男，博士，副教授，研究方向：食品/農(nóng)產(chǎn)品加工，E-mail:gzdubing@163.com。

國家自然科學(xué)基金青年基金資助項(xiàng)目(21606090)。

10.13386/j.issn1002-0306.2017.18.007