牛油與4種植物油的相容性

姚 迪

何新益1,2,3

閆西純4

李 旭5

甄潤英1,2,3

(1.天津農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與生物工程學(xué)院，天津 300384；2.天津市農(nóng)副產(chǎn)品深加工技術(shù)工程中心，天津 300384；3.天津市科教興農(nóng)集成創(chuàng)新示范基地，天津 300384；4.天津市伊興清真食品有限公司，天津 300399；5.天津市糧油質(zhì)量檢測中心，天津 300171)

牛油是指獸醫(yī)檢驗(yàn)的健康牛屠宰后其新鮮、潔凈和完好的脂肪組織經(jīng)煉制成的油脂。因獨(dú)特的風(fēng)味，被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)，如烘焙食品、火鍋底料、新型牛油粉末油脂等[1-2]。牛油脂肪酸組成復(fù)雜，飽和脂肪酸含量高，熔點(diǎn)范圍43～49 ℃[3]，硬度相對于雞油、豬油等其他動(dòng)物油脂更高，日常取用不方便，家用烹飪油應(yīng)用較少。因此，改善牛油硬度，適當(dāng)降低其熔點(diǎn)，對于擴(kuò)大牛油產(chǎn)品市場具有一定意義。

王宏平等[4]在油脂分提工藝的進(jìn)展與應(yīng)用中提到，通過油脂分體的方法，根據(jù)油脂中不同組分熔點(diǎn)的差異，通過結(jié)晶、離心分離的方法來獲取不同熔點(diǎn)的組分，進(jìn)而獲得更低熔點(diǎn)的牛油。油脂的物理混合同樣可以改變油脂體的硬度，但混合體系會(huì)使油脂的結(jié)晶特性發(fā)生改變，油脂間的相容性是影響產(chǎn)品品質(zhì)及貨架期壽命的關(guān)鍵指標(biāo)[5]。Andrés等[6]對比了差式熱量掃描法與低場核磁共振方法對油脂固體脂肪含量測試結(jié)果的差異，Pedro等[7]研究了溫度對脂質(zhì)固體脂肪含量的影響。目前關(guān)于2種油脂間融合性的研究以豬油為主，高佳佳等[8]研究了豬油與3種植物油二元混合體系相容性，夏瑩[9]13-22研究了豬油與棕櫚油混合體系的相容性，這些研究的目的主要在于改良起酥油的性質(zhì)，其他油脂間相容性的研究還包括施參等[2]研究了巴沙硬脂與6種油脂的相容性，張婷等[10]研究了棕櫚仁油與5種油脂的相容性，魏超昆等[11]研究了雞油固體脂肪與 5 種起酥油基料油的相容性，這些研究對2種或多種油脂相容性效果進(jìn)行了探討，對相關(guān)的檢測手段進(jìn)行了介紹，給本試驗(yàn)的設(shè)計(jì)提供了思路，并給油脂間相容性的評(píng)價(jià)方法提供了參考。

因此，本試驗(yàn)選取菜籽油、大豆油、調(diào)和油及橄欖油，分別與牛油進(jìn)行復(fù)配，通過測定體系固體脂肪含量[12]，了解油脂間相容情況，分析不同油脂間各比例調(diào)配的可行性，為開發(fā)性質(zhì)穩(wěn)定、脂肪酸種類豐富、質(zhì)地柔軟，具有更加廣泛應(yīng)用空間的調(diào)和牛油產(chǎn)品提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 原料與試劑

牛油(Tallow，TAL)、雞油(Chicken oil，CHO)：天津市伊興清真食品有限公司；

豬油(Lard，LAR)：臨沂新程金鑼肉制品集團(tuán)有限公司；

大豆油(Soybean oil，SOO)、菜籽油(Rapeseed oil，RAO)：山東魯花集團(tuán)有限公司；

調(diào)和油(Cooking oil，COO)：益海嘉里南海油脂工業(yè)(赤灣)有限公司；

橄欖油(Olive oil，OLO)：上海嘉里食品有限公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

電子分析天平：FA2204B型，上海佑科儀器儀表有限公司；

電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：DHG-9203A型，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；

電熱恒溫水浴鍋：HWS24型，上海一恒科技有限公司；

氣質(zhì)聯(lián)用儀：Agilent7890A 5975C型，美國安捷倫公司；

核磁共振測試儀：PQ001型，上海紐邁電子科技有限公司；

數(shù)控超聲波清洗器：KQ-500DE型，昆山市超聲儀器有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 熔點(diǎn)的測定 按GB/T 24892—2010 《動(dòng)物油脂在開口毛細(xì)管中熔點(diǎn)(滑點(diǎn))的測定》執(zhí)行。

1.2.2 脂肪酸組成分析 按GB/T 17376—2008 《動(dòng)植物油脂脂肪酸甲酯制備方法》和GB/T 17377—2008 《動(dòng)植物油脂脂肪酸甲脂的氣相色譜分析法》執(zhí)行。

1.2.3 不同比例調(diào)和牛油的制備 將牛油與植物油按照1∶9，2∶8，3∶7，4∶6，5∶5，6∶4，7∶3，8∶2，9∶1的質(zhì)量比混勻，每組取30 mL，分別加入至50 mL離心管中，置于超聲振蕩器60 ℃條件下振蕩30 min使其充分混勻，得到植物油含量為10%，20%，30%，40%，50%，60%，70%，80%，90%的待測樣品。

1.2.4 固體脂肪含量計(jì)算 按照GB/T 31743—2015《動(dòng)植物油脂脈沖核磁共振法測定固體脂肪含量》中核磁共振直接法，經(jīng)過計(jì)算得到混合油脂樣品在不同溫度下的固體脂肪含量。本試驗(yàn)是將樣品加入核磁玻璃管(內(nèi)徑1.5 cm)，每管樣品高度為1.5 cm，置于100 ℃烘箱中加熱使其完全融化并保留15 min，隨后置于60 ℃恒溫水浴下保持30 min，再將樣品放置在0 ℃下保留1 h后，利用儀器測得其FID(自由衰減信號(hào))首點(diǎn)信號(hào)，再分別在溫度為5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55 ℃水浴中，恒溫30 min，測得樣品在各溫度下的FID首點(diǎn)信號(hào)。一般認(rèn)為，固體脂肪在FID首點(diǎn)信號(hào)內(nèi)已經(jīng)完全衰減，因此對首點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行一定處理即可得到固體脂肪含量。固體脂肪含量值按式(1)計(jì)算：

(1)

式中：

SFC——固體脂肪含量，%

Sx,60 ℃——X樣品在溫度60 ℃測得的FID信號(hào)量；

S甘油酯, 60 ℃——三油酸甘油酯在溫度60 ℃測得的FID信號(hào)量；

Sx,t——X樣品在溫度t測得的FID信號(hào)量；

S甘油酯,t——三油酸甘油酯在溫度t測得的FID信號(hào)量。

1.2.5 油脂相容性分析 油脂二元混合體系的相容性可以通過等溫曲線(SFC-T)來分析，完全相容的二元混合體系的等溫曲線為一條直線，二元混合體系相容性越差，則等溫曲線彎曲越嚴(yán)重，線性關(guān)系越差[13]。本試驗(yàn)以二元混合體系中植物油含量為橫坐標(biāo)，以SFC為縱坐標(biāo)繪制SFC-T圖。

同時(shí)，實(shí)測SFC與理論SFC之間差值得到的偏差曲線(△SFC-T)也可以評(píng)價(jià)油脂二元混合體系的相容性。SFC理論值按式(2)計(jì)算：

SFC理論=x×SFCx+y×SFCy，

(2)

式中：

x、y——二元混合體系中x組分和y組分的體積占比；

SFCx、SFCy——在某溫度下x組分和y組分的實(shí)測SFC值。

以溫度為橫坐標(biāo)，以△SFC為縱坐標(biāo)繪制偏差曲線(△SFC-T)，△SFC為正值時(shí)體系中為偏晶現(xiàn)象，反之則為共晶現(xiàn)象，一般來說，△SFC在±1.5%以內(nèi)為完全相容[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 原料油的熔點(diǎn)及脂肪酸組成

從表1可以看出，3種動(dòng)物油的熔點(diǎn)從高到低依次為牛油>豬油>雞油，牛油在常溫下可塑性最強(qiáng)；3種植物油在室溫下呈液態(tài)，表中數(shù)值僅作為參考。調(diào)和油由于其各批次主要脂肪酸組成比例為一定的范圍，本試驗(yàn)不對其熔點(diǎn)進(jìn)行討論。

從表2可看出，7種油脂的脂肪酸以長鏈脂肪酸為主，動(dòng)物油的脂肪酸組成以油酸(C18:1)和棕櫚酸(C16:0)為主，牛油和豬油中的硬脂酸(C18:0)含量較高，而雞油中亞油酸(C18:2)含量相對于其他2種動(dòng)物油脂更高。從脂肪酸組成上來看，牛油飽和脂肪酸含量最高，占60%以上；豬油中飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸含量相當(dāng)；雞油中不飽和脂肪酸含量更多；植物油以不飽和脂肪酸為主，其中油酸(C18:1)和亞油酸(C18:2)含量相對更高，飽和脂肪酸含量不足20%；橄欖油中油酸(C18:1)含量高達(dá)77.7%，棕櫚酸(C16:0)含量則多于亞油酸(C18:2)。

表1 原料油的熔點(diǎn)?Table 1 Melting point of TAL, LAR, CHO, RAO, SOO and OLO

? 3種植物油的熔點(diǎn)由于儀器條件限制，本文未進(jìn)行測量，數(shù)據(jù)為網(wǎng)站查閱獲得。

表2 原料油的脂肪酸組成?Table 2 Fatty acid composition of TAL, LAR, CHO, RAO, SOO, OLO and COO %

? “-”表示含量低于0.1或不含。

結(jié)合表1中3種動(dòng)物油來看，油脂熔點(diǎn)與其飽和脂肪酸含量呈正相關(guān)，擬合系數(shù)R2>0.964 3；4種植物油則皆以不飽和脂肪酸為主，含量有一定的差異，其中大豆油的飽和脂肪酸含量最高(16.1%)，其熔點(diǎn)范圍相對于其他植物油更高。因此，通過向牛油中添加植物油，能從一定程度上降低油脂體系的熔點(diǎn)。

2.2 原料油的固體脂肪含量

原料油的固體脂肪含量測定結(jié)果見圖1。

4種植物油脂肪酸組成以不飽和脂肪酸為主，熔點(diǎn)都在0 ℃以下，在0～55 ℃的溫度范圍內(nèi)固體脂肪含量少，實(shí)測數(shù)值未在圖中展現(xiàn)。

圖1 原料油不同溫度下的固體脂肪含量
Figure 1 SFC value under different of TAL, LAR and CHO

由圖1可以看出，牛油、豬油、雞油3種動(dòng)物油的固體脂肪含量隨溫度的升高而減小，分別在30，45，50 ℃時(shí)趨近于0%。3種油脂的塑性范圍最寬的為牛油，其次為豬油，雞油的塑性范圍最窄。

2.3 牛油與菜籽油的二元混合體系相容性

牛油與不同比例菜籽油二元混合體系的等溫曲線及其擬合系數(shù)見圖2和表3。由圖2和表3可知，SFC值與菜籽油的含量呈負(fù)相關(guān)性，溫度越高，等溫曲線的斜率越小，在0～45 ℃時(shí)等溫曲線呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，R2>0.95，體系的相容性較好；溫度高于45 ℃時(shí)，油脂中少量的高熔點(diǎn)甘油三酯存在于體系中使等溫曲線線性關(guān)系變差，SFC值在各溫度下隨菜籽油含量的增加逐漸趨近于0%。

不同油脂的甘油三酯，因其碳鏈長度、雙鍵數(shù)量以及分子的空間構(gòu)型等存在較大差異，因而具有不同的分子形態(tài)和尺度；同時(shí)，在晶體亞晶細(xì)胞中的碳?xì)滏溇奂绞讲煌?，甘油三酯有著不同的晶體結(jié)構(gòu)和同質(zhì)多晶的特性，因此，它們間的相容程度也表現(xiàn)出很大的差異性[15]。2種組分間的相容情況主要分為完全相容、部分相容(偏晶狀態(tài)或共晶狀態(tài))和互不相容[9]13。2種不同油脂由于其甘油三酯的組成不同，在復(fù)配時(shí)體系內(nèi)的甘油三酯比例會(huì)發(fā)生改變，進(jìn)而導(dǎo)致其晶形發(fā)生改變，產(chǎn)生油脂遷移、起砂等不相容現(xiàn)象，影響油脂品質(zhì)[16]。

表3 各組二元混合體系等溫曲線線性方程Table 3 Equation curve of different binary blend group of mixed oil

圖2 牛油與不同比例菜籽油的等溫曲線圖Figure 2 Isothermal curves of different proportion of mixed oil of RAO and TAL

從圖3可以看出，牛油與菜籽油體系在各比例下主要呈現(xiàn)偏晶現(xiàn)象；菜籽油含量為10%時(shí)，各溫度下偏晶現(xiàn)象最嚴(yán)重，菜籽油含量在20%～40%比10%時(shí)稍有減弱；從溫度上來看，在10～35 ℃時(shí)△SFC均超過1.5%；溫度高于45 ℃時(shí)，△SFC變化范圍變小，逐漸趨近于0%。

整體來看，菜籽油與牛油在各比例下，△SFC均在1%左右，體系的相容性較好，適合調(diào)和牛油相關(guān)產(chǎn)品的加工。

圖3 牛油與不同比例菜籽油的△SFC曲線圖Figure 3 △SFC values of different proportion of mixed oil of RAO and TAL

2.4 牛油與大豆油的二元混合體系相容性

從圖4及表3可以看出，該組等溫曲線的變化情況與菜籽油的情況類似，但在0～15 ℃時(shí)，等溫曲線更加密集，說明該溫度范圍內(nèi)，各組固體脂肪含量下降趨勢不大。

從圖5可以看出，牛油與大豆油的二元混合體系在個(gè)各溫度下的△SFC均>1.5%，普遍存在偏晶現(xiàn)象，15 ℃時(shí)各組的△SFC普遍更高，大豆油含量為50%時(shí)△SFC最高，達(dá)到5.8%，偏晶現(xiàn)象最嚴(yán)重；僅SOO含量在90%時(shí)△SFC變化范圍小于±1.5%。整體來看，雖然等溫曲線表現(xiàn)出較好的線性關(guān)系，但體系的偏晶現(xiàn)象較為嚴(yán)重，大豆油與牛油的二元體系相容性較差，同時(shí)，體系在15 ℃時(shí)的等差曲線出現(xiàn)極值，該溫度接近于室溫，不利于調(diào)和牛油產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用。

圖4 牛油與不同比例大豆油的等溫曲線圖Figure 4 Isothermal curves of different proportion of mixed oil of SOO and TAL

圖5 牛油與不同比例大豆油的△SFC曲線圖Figure 5 △SFC values of different proportion of mixed oil of SOO and TAL

2.5 牛油與橄欖油的二元混合體系相容性

從圖6、表3可以看出，該組等溫曲線在0～35 ℃時(shí)表現(xiàn)出良好的線性關(guān)系，R2>0.95；溫度高于40 ℃后，等溫曲線線性關(guān)系相對較差。

圖6 牛油與不同比例橄欖油的等溫曲線圖Figure 6 Isothermal curves of different proportion of mixed oil of OLO and TAL

從圖7可以看出，該組體系以偏晶現(xiàn)象為主，溫度為25～45 ℃，橄欖油含量為40%～60%時(shí)最為嚴(yán)重，多組△SFC值超過3%；橄欖油含量在10%，20%，80%，90%時(shí)，△SFC的變化范圍為±1.5%，2種油脂的相容性更好。整體來看，牛油與橄欖油的二元混合體系在牛油或橄欖油含量為10%和20%時(shí)，體系的相容性更好，偏晶現(xiàn)象主要出現(xiàn)在25 ℃以后，高于室溫，便于儲(chǔ)藏和運(yùn)輸，因此比較適合于調(diào)和牛油產(chǎn)品的制作。

圖7 牛油與不同比例橄欖油的△SFC曲線圖Figure 7 △SFC values of different proportion of mixed oil of OLO and TAL

2.6 牛油與調(diào)和油的二元混合體系

從圖8、表3可以看出，該體系等溫曲線在0～45 ℃時(shí)表現(xiàn)出良好的線性關(guān)系，R2>0.95；溫度高于45 ℃后，等溫曲線趨近于0%。

從圖9可以看出，該體系在各溫度下主要出現(xiàn)偏晶現(xiàn)象；調(diào)和油含量為50%時(shí)，各溫度下的偏晶現(xiàn)象更加嚴(yán)重，溫度為20 ℃時(shí)，△SFC達(dá)到3.6%；調(diào)和油含量在10%～30%與70%～90%時(shí)，△SFC整體均值均在1%左右，相比其他。比例，偏晶現(xiàn)象較弱。整體來看，僅溫度在15～25 ℃時(shí)，大部分比例下的△SFC相對較高(為2%～3.0%)，但牛油與調(diào)和油的復(fù)配比例相對于橄欖油更寬，考慮到原料價(jià)格更加便宜，調(diào)和油與牛油的復(fù)配產(chǎn)品同樣可以接受。

圖8 牛油與不同比例調(diào)和油的等溫曲線圖Figure 8 Isothermal curves of different proportion of mixed oil of COO and TAL

圖9 牛油與不同比例調(diào)和油的△SFC曲線圖Figure 9 △SFC values of different proportion of mixed oil of COO and TAL

3 結(jié)論

牛油與不同的植物油表現(xiàn)出不同的相容特性，不同比例的各組試驗(yàn)樣品在不同的溫度下都存在相容性較好的范圍，結(jié)合原料油成本考慮，4種植物油脂與牛油的相容性由好到差分別為菜籽油>調(diào)和油>橄欖油>大豆油，各體系在不同溫度下主要呈現(xiàn)偏晶現(xiàn)象，各組在0～40 ℃時(shí)的等溫曲線線性關(guān)系良好，其中菜籽油與牛油在各個(gè)比例下的混合油脂相容性最好，調(diào)和油與牛油在任一組分為10%，20%，30%，或與橄欖油在任一組分為10%，20%時(shí)，混合油脂表現(xiàn)出較好的相容性；大豆油相比于其他幾種植物油的相容性較差。動(dòng)物油與植物油的二元混合，從本質(zhì)上來說使體系中甘油三酯的組成比例發(fā)生了改變，對油脂的不飽和度產(chǎn)生影響，進(jìn)而對體系中的晶形及凝固特性產(chǎn)生影響。體系中甘油三酯的變化情況還需要在今后的研究中進(jìn)一步討論。

在生產(chǎn)應(yīng)用中，可以利用牛油與其他油脂的融合特點(diǎn)進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，調(diào)配出品質(zhì)穩(wěn)定，質(zhì)地柔軟，脂肪酸組成合理的新型調(diào)和牛油產(chǎn)品，豐富牛油產(chǎn)品種類，為消費(fèi)者提供更多選擇。

[1] 施參, 常明, 劉睿杰, 等.巴沙硬脂與6種油脂相容性的研究[J].中國油脂, 2017, 42(2): 21-25.

[2] 范婷婷.低載量牛油粉末油脂配方及工藝技術(shù)研究[D].蘭州: 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué), 2014: 12-19.

[3] 李桂華, 王成濤, 張玉杰, 等.食用牛油理化特性及組成分析的研究[J].河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2010, 31(1): 30-32, 36.

[4] 王宏平, 徐斌, 李健.油脂分提工藝的進(jìn)展與應(yīng)用[J].中國油脂, 2004, 29(7): 23-25.

[5] 徐振波.酯交換對牛油使用性能影響的研究[D].無錫: 江南大學(xué), 2009: 1-7.

[6] ANDRéS L Marqufz, MARA P Pérez, JORGE R Wagner.Solid fat content estimation by differential scanning calorimetry: prior treatment and proposed correction[J].Journal of the American Oil Chemists' Society, 2013, 90(4): 467-473.

[7] PEDRO E D Augusto, BEATRIZ M C Soares, MING C Chiu, et al.Modelling the effect of temperature on the lipid solid fat content (SFC)[J].Food Research International, 2012, 45(1): 132-135.

[8] 高佳佳, 馬騰飛, 方慶敏, 等.豬油與3種植物油二元混合體系相容性研究[J].食品工業(yè)科技, 2017, 38(13): 53-57, 63.

[9] 夏瑩.豬油與棕櫚油混合體系的相容性研究與應(yīng)用[D].無錫: 江南大學(xué), 2014.

[10] 張婷, 金青哲, 王興國.棕櫚仁油與五種油脂相容性的研究[J].中國油脂, 2006, 31(11): 26-29.

[11] 魏超昆, 劉關(guān)瑞, 房想, 等.雞油固體脂肪與5種起酥油基料油相容性研究[J].中國油脂, 2016, 41(11): 27-32.

[12] 徐愛軍, 俞金波, 張榴萍, 等.油脂固體脂肪含量測定影響因素探討[J].糧油加工, 2010(9): 26-29.

[13] 池娟娟, 孟宗, 李進(jìn)偉, 等.棕櫚油基基料油相容性及結(jié)晶形態(tài)的研究[J].中國油脂, 2012, 37(5): 16-21.

[14] 朱向菊, 裘愛泳, 金青哲.以豬油分提固脂為原料的起酥油的研制[J].中國油脂, 2005, 30(8): 12-15.

[15] 華聘聘.甘油三酯間和油脂間相容性[J].糧食與油脂, 1993(3): 31-38.

[16] 肖新生, 楊天奎.脂類結(jié)晶習(xí)性的研究[J].糧油加工, 2008(4): 75-77.