不同改性淀粉對冷凍酸乳冰淇淋品質(zhì)的影響

王 然，劉 穎，溫慧穎，姜珊珊

（1.長春職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品與生物技術(shù)學(xué)院，吉林長春 130033；2.吉林大學(xué)生物與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，吉林長春 130022）

酸乳營養(yǎng)豐富，其營養(yǎng)成分幾乎包含了機(jī)體生命活動所需的全部營養(yǎng)物質(zhì)，此外，酸乳中含有大量活性益生菌，這些益生菌及其代謝產(chǎn)物具有維持人體腸道菌群平衡、增進(jìn)人體健康的功能[1]。然而，酸乳產(chǎn)品在運(yùn)輸、暫存以及銷售中，會不可避免地受到振動或振蕩，導(dǎo)致酸乳發(fā)生凝乳碎裂、乳清析出等品質(zhì)變劣的現(xiàn)象[2]。在食品工業(yè)中，一般采用添加穩(wěn)定劑或增稠劑來優(yōu)化酸乳的質(zhì)構(gòu)特性和黏度，使其具備一定的抗振性。馬雪等[3]以獼猴桃、酸奶為主要原料，通過添加復(fù)合穩(wěn)定劑羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉和黃原膠，制備了一種獼猴桃酸奶冰淇淋；孫雪姣等[4]采用植物乳桿菌單一菌種發(fā)酵并添加卡拉膠、瓜爾豆膠等增稠劑，制備益生菌火龍果酸奶冰淇淋；馬瑞芬等[5]研究了配方和工藝條件對冷凍酸奶冰淇淋產(chǎn)品活菌數(shù)以及感官品質(zhì)的影響，開發(fā)出益生菌酸奶冰淇淋。

本研究將淀粉微粒、辛烯基琥珀酸酐（octenyl succinic anhydride，OSA）酯化淀粉以及OSA酯化淀粉微粒三種改性淀粉添加到冷凍酸乳冰淇淋的制備中。其中，作為乳化劑或增稠劑，淀粉微粒是經(jīng)糊化、反向醇沉等工藝加工制成[6]，其粒徑約為普通淀粉顆粒的1/40，具有較好的分散性；OSA酯化淀粉兼具親水性和親油性，在食品工業(yè)中應(yīng)用廣泛；OSA酯化淀粉微粒在親水、親油的基礎(chǔ)上，具有粒徑小、分散性好等特點(diǎn)，能夠作為乳化劑或脂肪模擬物應(yīng)用于食品加工[7]。本研究根據(jù)冷凍酸乳的制備工藝和產(chǎn)品品質(zhì)特點(diǎn)，研究不同添加量的3種改性淀粉（淀粉微粒、OSA酯化淀粉及OSA酯化淀粉微粒）對冷凍前后酸乳樣品品質(zhì)的影響，旨在為酸乳新產(chǎn)品開發(fā)提供理論借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 原料與菌種

純牛奶（蛋白質(zhì)3.4 g/100 mL、脂肪4.0 g/100 mL、碳水化合物5.0 g/100 mL、鈉60 mg/100 mL、鈣110 mg/100 mL）：廣澤乳液有限公司；白砂糖：太古集團(tuán)；保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）、嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）：安琪酵母股份有限公司；鮮奶油：新西蘭恒天然集團(tuán)；乳清蛋白粉：烏克蘭Milkiland集團(tuán)；玉米淀粉：中糧生化能源（公主嶺）有限公司；淀粉微粒、OSA酯化淀粉及OSA酯化淀粉微粒：本實(shí)驗(yàn)室自制。

1.1.2 化學(xué)試劑

辛烯基琥珀酸酐（OSA）（分析純）：美國西格瑪奧德里奇貿(mào)易有限公司；氫氧化鈉（分析純）：天津市化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

ESFSL-500均質(zhì)乳化機(jī)：上海儀馳實(shí)業(yè)有限公司；EGK100D手持式電動攪拌機(jī)：合肥榮事達(dá)三洋電器股份有限公司；AR500流變儀：美國TA儀器（上海）有限公司；GNP9080恒溫培養(yǎng)箱：常州菲普實(shí)驗(yàn)儀器廠；TA-XTplus2質(zhì)構(gòu)儀：英國SMS公司；HH-W600電熱恒溫水浴箱：金壇市醫(yī)療儀器廠；SW-CJ-1D超凈工作臺：蘇州凈化設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 淀粉微粒、OSA酯化淀粉及OSA酯化淀粉微粒的制備

淀粉微粒的制備：將玉米淀粉與去離子水配制成質(zhì)量濃度20 g/L的懸浮液，置于100 ℃水浴中，60 r/min攪拌1 h，停止加熱后，持續(xù)攪拌并冷卻至25 ℃，得到淀粉糊化液。將淀粉糊化液以體積分?jǐn)?shù)0.5%滴加至無水乙醇中，200 r/min持續(xù)攪拌，將上述液體置于離心機(jī)中，3 500 r/min離心5 min，倒掉上清液，將沉淀物用無水乙醇洗兩遍，然后于-70 ℃凍干，即得到淀粉微粒[8]。

OSA酯化淀粉和OSA酯化淀粉微粒的制備：將玉米淀粉（或淀粉微粒）與體積分?jǐn)?shù)85%的乙醇溶液配制成質(zhì)量濃度20 g/L的懸浮液。用質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的NaOH溶液將懸浮液的pH值調(diào)制8.5±0.5，然后滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的OSA并100 r/min持續(xù)攪拌6 h，反應(yīng)過程中，保持體系pH值處于8.5±0.5范圍內(nèi)。用體積分?jǐn)?shù)3%的HCl將上述懸浮液的pH值調(diào)至6.5±0.5，3 500 r/min離心5 min，倒掉上清液，將沉淀物用去離子水洗兩遍，再用體積分?jǐn)?shù)70%的乙醇洗兩遍，最后于-70 ℃凍干，即得到OSA酯化淀粉（或OSA酯化淀粉微粒）[9]。

1.3.2 冷凍酸乳冰淇淋加工工藝流程及操作要點(diǎn)

原料調(diào)配→均質(zhì)→殺菌→冷卻→混合乳酸菌→發(fā)酵→冷卻→后熟→攪打充氣→冷凍→冷凍酸乳冰淇淋成品

操作要點(diǎn)：

原料調(diào)配：純牛奶中加入2 g/100 g乳清蛋白粉，攪拌至其充分溶解；再將適量淀粉微粒、OSA酯化淀粉、OSA酯化淀粉微粒任選其一，分別加入上述乳液中攪拌均勻[10-11]。

均質(zhì)和殺菌：利用乳化機(jī)將乳液960 r/min均質(zhì)處理22 min，然后利用80 ℃恒溫水浴加熱處理乳液17 min。

混合乳酸菌：將乳液混合液置于室溫條件下冷卻至35℃，加入乳酸菌（保加利亞乳桿菌∶嗜熱鏈球菌=2∶1）0.1 g/100 g，攪拌均勻。

發(fā)酵和后熟：將乳液置于42 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)11 h，然后再置于室溫（25 ℃）條件下發(fā)酵5 h，最后置于4 ℃冰箱后熟14 h，制成酸乳。

攪打充氣和冷凍：取鮮奶油20g/100g和白砂糖12g/100g，將電動攪拌器調(diào)至快速攪打模式，然后對其進(jìn)行攪打充氣（4 min左右），攪打至產(chǎn)生細(xì)膩的白色泡沫；將制備好的酸乳與泡沫混合、翻拌至均勻，最后，將其置于-18 ℃冰箱中冷凍12 h，即制成冷凍酸乳冰淇淋。

1.3.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用單因素試驗(yàn)分別研究淀粉微粒、OSA酯化淀粉以及OSA酯化淀粉微粒三種改性淀粉的添加量（0、0.2 g/100 g、0.4 g/100 g、0.6 g/100 g、0.8 g/100 g、1.0 g/100 g、1.2 g/100 g）對冷凍酸乳冰淇淋品質(zhì)的影響。采集酸乳在攪打充氣前的硬度和黏度檢測數(shù)據(jù)，以及冷凍后的凍融穩(wěn)定性數(shù)據(jù)和感官品評分值，對冷凍酸乳冰淇淋樣品品質(zhì)進(jìn)行分析。

1.3.4 分析檢測

酸乳硬度和黏度：分別利用質(zhì)構(gòu)儀和流變儀對酸乳的硬度[12]和黏度[13]進(jìn)行檢測；凍融穩(wěn)定性的測定：將經(jīng)攪打充氣后的酸乳樣品轉(zhuǎn)移至20 mL離心管中，在-18 ℃冷凍12 h后，置于室溫（25 ℃）條件下解凍2 h，樣品反復(fù)凍融3次，計(jì)算乳析指數(shù)并分析冷凍酸乳冰淇淋的凍融穩(wěn)定性[14]。乳析指數(shù)大，說明反復(fù)凍融導(dǎo)致酸乳凝乳萎縮、乳清析出，凍融穩(wěn)定性低。冷凍酸乳冰淇淋。乳析指數(shù)（Cr）計(jì)算公式如下：

式中：HS為酸乳樣品析出清液層的高度，cm；HT為酸乳樣品總高度，cm。

1.3.5 冷凍酸乳冰淇淋感官品評方法

冷凍酸乳冰淇淋感官品評方法參考劉洋等[15]的方法并做適當(dāng)調(diào)整。分別從顏色和表面、氣味和滋味以及組織狀態(tài)三個方面對冷凍酸乳冰淇淋樣品進(jìn)行感官品評，具體評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。計(jì)算每一個冷凍酸乳冰淇淋樣品的單項(xiàng)得分平均分，再對平均分進(jìn)行加和計(jì)算得到感官品評綜合得分，滿分為100分。

表1 冷凍酸乳冰淇淋感官品評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standards of frozen yoghurt ice cream

1.3.6 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)分析

每個樣品平行檢測3次，檢測結(jié)果取平均值，采用SPSS20.0軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同改性淀粉及添加量對酸乳硬度的影響

圖1 改性淀粉添加量對酸乳硬度的影響Fig.1 Effect of different modified starches addition on the hardness of yoghurt

在酸乳制備的發(fā)酵工藝中，乳酸菌將乳中的乳糖分解形成乳酸，乳體系的pH降低，促使乳中的酪蛋白由膠粒態(tài)轉(zhuǎn)變成凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而形成酸乳凝乳[16]。此外，乳清蛋白中的β-乳球蛋白經(jīng)熱誘導(dǎo)可形成三維網(wǎng)狀凝膠[17]。兩種蛋白凝膠的質(zhì)地對酸乳硬度具有重要的影響。由圖1可知，在改性淀粉添加量0～1.2 g/100 g范圍內(nèi)，淀粉微粒、OSA酯化淀粉以及OSA酯化淀粉微粒三種不同改性淀粉的添加量對冷凍前酸乳樣品的硬度均產(chǎn)生顯著的影響（P＜0.05）。其中，添加淀粉微粒的酸乳樣品，其硬度從130.32 g增加至187.53 g，增加幅度為43.90%；添加OSA酯化淀粉的酸乳樣品，其硬度從130.32 g 增加至202.76 g，增加幅度為55.59%；添加OSA酯化淀粉微粒的酸乳樣品，其硬度從130.32 g 增加至218.47 g，增加幅度為67.64%。出現(xiàn)上述試驗(yàn)結(jié)果，可能是因?yàn)樵跇悠分苽涔に嚵鞒痰臒崽幚黼A段，改性淀粉發(fā)生糊化反應(yīng)，糊化后的改性淀粉進(jìn)入由蛋白質(zhì)形成的三維凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，促使凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，進(jìn)而提高了樣品的硬度。與此同時，OSA酯化淀粉及OSA酯化淀粉微粒均能與乳中的脂肪結(jié)合并被包裹進(jìn)凝膠結(jié)構(gòu)中，使凝膠結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定[18]。三種改性淀粉對酸乳樣品硬度增加效果依次為OSA酯化淀粉微粒＞OSA酯化淀粉＞淀粉微粒。

2.2 不同改性淀粉及添加量對酸乳黏度的影響

根據(jù)人體口腔吞咽食物的行為特點(diǎn)，檢測由不同改性淀粉制備的酸乳樣品的剪切黏度，并選取在剪切速率為50 s-1下的剪切黏度作為目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析[19-20]。由圖2可知，在剪切速率50 s-1條件下，由3種不同改性淀粉制備的酸乳樣品，其黏度均隨著改性淀粉添加量的增加而明顯增加。其中，添加淀粉微粒的酸乳樣品，其黏度從298.78 mPa·s增加至439.31 mPa·s，增加幅度為47.03%；添加OSA酯化淀粉的酸乳樣品，其黏度從298.78 mPa·s增加至551.63 mPa·s，增加幅度為84.63%；添加OSA酯化淀粉微粒的酸乳樣品，其黏度從298.78 mPa·s增加至577.92 mPa·s，增加幅度為93.43%。3種改性淀粉對酸乳樣品黏度增加效果依次為OSA酯化淀粉微粒＞OSA酯化淀粉＞淀粉微粒。OSA酯化淀粉可以作為增稠劑，增加酸乳體系黏度[21]；而OSA酯化淀粉微粒由于其粒徑相對較小，在乳液體系中，其能移動到乳脂肪球的表面，在脂肪球之間起到屏障作用，并能促進(jìn)脂肪球的分散效果，有助于形成質(zhì)地均勻的酸乳凝乳。淀粉微粒由于不具備親油性，在乳液體系中，雖能發(fā)揮一定的增稠作用，但是作用效果不及另外兩種改性淀粉。

圖2 改性淀粉添加量對酸乳黏度的影響Fig.2 Effect of different modified starches addition on the viscosity of yoghurt

2.3 不同改性淀粉及添加量對冷凍酸乳冰淇淋凍融穩(wěn)定性的影響

經(jīng)過凍融處理，酸乳樣品的結(jié)合態(tài)脂肪會變?yōu)橛坞x脂肪而析出，分布在酸乳樣品的上層。因此，可以通過檢測乳析指數(shù)來分析酸乳樣品的凍融穩(wěn)定性[22]。由圖3可知，經(jīng)過3次凍融，冷凍酸乳冰淇淋樣品的乳析指數(shù)均隨著改性淀粉添加量的增加而明顯降低。其中添加淀粉微粒的冷凍酸乳冰淇淋樣品，其乳析指數(shù)從62.74%下降至35.56%，下降幅度為43.32%；添加OSA酯化淀粉的冷凍酸乳冰淇淋樣品，其乳析指數(shù)從62.74%下降至31.73%，下降幅度為49.43%；添加OSA酯化淀粉微粒的冷凍酸乳冰淇淋樣品，其乳析指數(shù)從62.74%下降至29.94%，下降幅度為52.28%。三種改性淀粉對提高冷凍酸乳冰淇淋樣品凍融穩(wěn)定性的效果依次為OSA酯化淀粉微粒＞OSA酯化淀粉＞淀粉微粒。這可能是因?yàn)樵诶鋬鏊崛楸苛苤苽渲?，OSA酯化淀粉和OSA酯化淀粉微粒均能與鮮奶油經(jīng)打發(fā)形成的結(jié)晶脂肪結(jié)合，前者有助于提高乳液體系的乳化性，而后者有助于提高乳液體系中氣泡的穩(wěn)定性，進(jìn)而對冷凍酸乳冰淇淋物理結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性發(fā)揮促進(jìn)作用[23]。除此之外，OSA酯化淀粉微粒表現(xiàn)出更加優(yōu)越的凍融穩(wěn)定性[24]，因此，經(jīng)反復(fù)凍融處理，由其制備的冷凍酸乳冰淇淋樣品的乳析指數(shù)相對較低，凍融穩(wěn)定性優(yōu)于另外兩種改性淀粉制備的冷凍酸乳冰淇淋樣品。

圖3 改性淀粉添加量對冷凍酸乳冰淇淋乳析指數(shù)的影響Fig.3 Effect of different modified starches addition on the creaming indexes of frozen yoghurt ice cream

2.4 冷凍酸乳冰淇淋感官品評結(jié)果分析

由圖4可知，在改性淀粉添加量0～1.2 g/100 g范圍內(nèi)，淀粉微粒、OSA酯化淀粉以及OSA酯化淀粉微粒三種不同改性淀粉的添加量顯著影響冷凍酸乳冰淇淋樣品的感官品評結(jié)果。隨著淀粉微粒添加量的增加，冷凍酸乳冰淇淋樣品的感官品評綜合得分呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，其感官得分由65.52分下降至41.04分。這可能是由于在長時間的低溫條件下，淀粉直鏈分子通過氫鍵結(jié)合，重新排列成有序的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，即發(fā)生老化現(xiàn)象，這導(dǎo)致冷凍酸乳冰淇淋樣品的質(zhì)地粗糙，能明顯的品嘗到顆粒感，因此，淀粉微粒的添加量越高，冷凍酸乳冰淇淋樣品的質(zhì)地就越粗糙，相應(yīng)地，感官品評綜合得分就越低[25]。然而，添加OSA酯化淀粉或OSA酯化淀粉微粒的冷凍酸乳冰淇淋樣品，其感官品評綜合得分均呈現(xiàn)明顯的先上升后下降的趨勢；其中，當(dāng)OSA酯化淀粉的添加量由0增加至0.6 g/100 g時，由其制備的冷凍酸乳冰淇淋樣品的感官品評綜合得分由65.52分上升至87.68分，當(dāng)繼續(xù)增加OSA酯化淀粉的含量，冷凍酸乳冰淇淋樣品的感官品評綜合得分反而降低，最終降至74.95分；當(dāng)OSA酯化淀粉微粒的添加量由0增加至0.8 g/100 g時，由其制備的冷凍酸乳冰淇淋樣品的感官品評綜合得分由65.52分上升至90.54分，當(dāng)繼續(xù)增加OSA酯化淀粉微粒的含量，會使冷凍酸乳冰淇淋樣品的感官品評綜合得分降低，最終降至81.33分。有研究表明OSA酯化淀粉和OSA酯化淀粉微粒均具有抗老化的作用；在食品工業(yè)中，隨著OSA酯化淀粉添加量的增加，產(chǎn)品的穩(wěn)定性好，不易老化[26]。同時，相比于OSA酯化淀粉，OSA酯化淀粉微粒的乳化穩(wěn)定性更高，能夠避免冷凍酸乳冰淇淋料液發(fā)生沉淀或油水分離等，因此，添加OSA酯化淀粉微粒的冷凍酸乳冰淇淋樣品感官品評綜合得分相對較高。

圖4 改性淀粉添加量對冷凍酸乳冰淇淋感官品評的影響Fig.4 Effect of different modified starches addition on sensory evaluation of frozen yoghurt ice cream

3 結(jié)論

將三種不同的改性淀粉添加于冷凍酸乳冰淇淋中，考察其添加量對酸乳及冷凍酸乳冰淇淋品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，在冷凍處理前，三種改性淀粉均有助于增加酸乳硬度和黏度，并且OSA酯化淀粉微粒對酸乳硬度和黏度的增加效果較為明顯；在冷凍處理后，3種改性淀粉均有助于改善冷凍酸乳冰淇淋的凍融穩(wěn)定性，由OSA酯化淀粉微粒制備的冷凍酸乳冰淇淋的凍融穩(wěn)定性最好，當(dāng)OSA酯化淀粉微粒添加量為0.8 g/100 g時，由其制備的冷凍酸乳冰淇淋樣品感官品評綜合得分（90.54分）最高，表明其在增進(jìn)冷凍酸乳冰淇淋品質(zhì)方面具有較好的效果。