奶茶粉末油脂乳化液性能分析

柳新榮， 王煒清， 劉元法， 張建文， 邢志強(qiáng)*

（1. 佳禾食品工業(yè)股份有限公司，江蘇 蘇州 215200；2. 江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇 無錫 214122）

粉末油脂，是以食用油脂為主要原料，同時加入其他食品原輔料， 添加或不添加食品添加劑，經(jīng)加工制成的粉狀產(chǎn)品。 其中，以食用植物油和/或食用油脂制品為油脂來源的粉末油脂一般稱為植脂末，該物質(zhì)是以植物基油脂、淀粉糖漿、乳和/或乳制品為主要配料，經(jīng)調(diào)配、乳化、均質(zhì)得到水包油型乳液，再經(jīng)過噴霧干燥等工藝得到微膠囊化的粉末油脂產(chǎn)品。 近年來，粉末油脂的相關(guān)研究不斷深入，有研究者相繼在粉末油脂的起泡性、低脂特點(diǎn)、不飽和脂肪酸含量、噴霧干燥工藝等方面做了相關(guān)研究[1-4]。 同時，我國研究者也針對粉末油脂的原料配方、加工工藝、營養(yǎng)價值等做了相關(guān)研究，如王彪等通過大豆油和極度氫化大豆油的酯交換反應(yīng)制備了零反式脂肪酸植脂末[5]；梁貴江等利用酶解手段擴(kuò)展了大豆分離蛋白在粉末油脂中的應(yīng)用[6]；王濤等以椰子油為原料優(yōu)化制備粉末油脂的工藝條件[7]。

粉末油脂的種類繁多、功能各異，具備穩(wěn)定性好、分散性佳、風(fēng)味多樣、儲運(yùn)便利等優(yōu)點(diǎn)。 隨著食品工業(yè)發(fā)展及消費(fèi)者需求的增加，粉末油脂已成為食品工業(yè)中的重要加工原料之一，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于奶茶、奶粉、咖啡、麥片等方面，尤其是奶茶行業(yè)。 一般將粉末油脂復(fù)溶于水中，還原為乳狀液后應(yīng)用于奶茶等沖調(diào)飲品中，乳狀液的乳化性及其穩(wěn)定性是奶茶品質(zhì)的重要影響因素之一。 目前有關(guān)粉末油脂的研究主要集中在加工條件及工藝配方[8-10]，而粉末油脂復(fù)溶后的穩(wěn)定性評價研究相對較少[11]。

因此，作者以市售典型粉末油脂為原料，對其復(fù)溶后制得乳狀液的乳化性及穩(wěn)定性進(jìn)行探究，主要考察不同溫度對粉末油脂乳液穩(wěn)定性的影響；同時將粉末油脂應(yīng)用于奶茶產(chǎn)品中，對奶茶進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)的觀察與感官評價，初步判定更適用于奶茶產(chǎn)品的粉末油脂，以期為粉末油脂在奶茶中的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器與設(shè)備

ME104E 型分析天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司產(chǎn)品；SU-8010 掃描電子顯微鏡：日本日立公司產(chǎn)品；Mastersizer 2000 型激光粒度儀、Zetasizer Nano-ZS 型納米粒度及電位滴定儀： 英國馬爾文公司產(chǎn)品；Talos F200C 200 kV 冷凍電鏡：荷蘭FEI 公司產(chǎn)品；tower 型Turbiscan 多重光散射儀：法國Formulaction 公司產(chǎn)品。

1.2 材料與試劑

實(shí)驗(yàn)材料為市售粉末油脂，選取4 種不同的奶茶飲品常用的粉末油脂作為樣品， 分別命名為NDC-1、NDC-2、NDC-3、NDC-4。

QUANTIFOIL R 1.2/1.3，200~400 目銅網(wǎng)多孔碳膜：海德創(chuàng)業(yè)（北京）生物科技有限公司產(chǎn)品；所有實(shí)驗(yàn)用水為娃哈哈純凈水。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 基本成分檢測 水分測定參照GB5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》。

蛋白質(zhì)測定參照 GB5009.5—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定》。

脂肪測定參照GB5009.6—5016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測定》。

碳水化合物測定參照GB/Z 21922—2008《食品營養(yǎng)成分基本術(shù)語》計(jì)算。

1.3.2 粉末油脂微觀結(jié)構(gòu)觀察 利用掃描電子顯微鏡（SEM）對粉末油脂表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。 取少量粉末油脂樣品，通過導(dǎo)電膠黏附在載物臺上，噴金后進(jìn)行觀察。

1.3.3 粉末油脂乳液的制備 稱取2 g 粉末油脂樣品于250 mL 燒杯中， 加入198 g 的90 ℃水使粉末油脂充分溶解，配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的粉末油脂乳液。

1.3.4 乳液ζ 電位的測定 參考文獻(xiàn)[12]的方法，并稍做修改。 用納米粒度電位儀測定乳液液滴的表面電荷分布，測定溫度為25 ℃，等待時間為30 s，平衡時間設(shè)置為30 s。 將制備的粉末油脂乳液稀釋100 倍，置于電位槽中進(jìn)行測定，測試3 次以上。

1.3.5 乳液粒徑大小及分布測定 采用激光粒度儀測定粉末油脂乳狀液的粒徑大小及其分布，分散相為粉末油脂乳液，連續(xù)相為水，折射率為1.430，泵轉(zhuǎn)速為2 500 r/min。

1.3.6 乳液穩(wěn)定性測定 采用Turbiscan 多重光散射儀測定粉末油脂乳液穩(wěn)定性， 掃描頻率： 每次1 min，測試溫度為 60 ℃，測試時間為 24 h[14]。

1.3.7 奶茶的制作 按茶和水質(zhì)量比1∶40，稱取阿薩姆 CTC 紅茶（BP 級）30 g， 取 1 200 g 純凈水煮沸，常溫悶泡7 min，過濾去除茶葉及茶渣，得到茶湯，保溫備用。 稱取45 g 粉末油脂，加入180 g 茶湯使粉末油脂充分溶解， 再加入20 g 白砂糖與150 g熱水，攪拌均勻。

1.3.8 奶茶的微觀結(jié)構(gòu)觀察

1）激光共聚焦顯微鏡觀察結(jié)構(gòu) 將2 g 粉末油脂加到38 g 的90 ℃水中制得質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的乳液，加入尼羅紅和尼羅藍(lán)分別對乳液中油脂與蛋白質(zhì)進(jìn)行染色，吸取樣品于載玻片上，蓋上蓋玻片，避光備用。 尼羅藍(lán)與尼羅紅激發(fā)波長分別為488 nm 和638 nm[13]。

2）冷凍透射電鏡觀察結(jié)構(gòu) 吸取5 μL 粉末油脂乳液涂抹在銅網(wǎng)上，利用Vitrobot 制備樣品（吸干時間5.0 s，等待時間3.0 s），待乳液冷凍完成后，利用冷凍電鏡進(jìn)行觀察。

1.3.9 奶茶的感官評價 由15 位專業(yè)感官評定員對幾種奶茶樣品進(jìn)行感官評價。 評定員對帶有編號的樣品，從色澤、組織狀態(tài)、氣味及口感4 個方面評分，參考GB 10221.4—2012 感官分析術(shù)語建立評分標(biāo)準(zhǔn)，見表1。

表1 奶茶感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation criteria of milk tea

1.3.10 數(shù)據(jù)處理及分析 實(shí)驗(yàn)均進(jìn)行3 次測定，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。 利用SPSS 23 軟件進(jìn)行差異顯著性（P＜0.05）分析。 采用 Origin2017、PhotoshopCS5 軟件繪圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 基本營養(yǎng)成分分析

食品的營養(yǎng)成分組成是其具有不同功能特性的基礎(chǔ)。 因此，測定了粉末油脂的常規(guī)理化指標(biāo)（水分、脂肪、蛋白質(zhì)與碳水化合物），對各粉末油脂的基本營養(yǎng)成分進(jìn)行比較分析，結(jié)果見表2。 4 組粉末油脂間的理化成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在部分差異， 其中NDC-4 與其他3 組粉末油脂差異最大，其脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高 （35.20%）， 蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對最低（1.41%）。 NDC-2 的脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)低至 29.13%。NDC-1 的蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高至3.99%，約為NDC-4的 2.8 倍。

表2 粉末油脂樣品的理化指標(biāo)Table 2 Physical and chemical index of powdered oils

2.2 粉末油脂結(jié)構(gòu)觀察

從圖1（實(shí)物圖）可看出，各粉末油脂樣品表現(xiàn)為較干爽的粉末，顆粒分散均勻，無明顯聚團(tuán)現(xiàn)象。利用掃描電鏡可直觀看到粉末油脂的微觀結(jié)構(gòu)及形態(tài)，從圖1（SEM 圖）中可以看出，幾組粉末油脂顆粒直徑相近，均在20 μm 左右，均呈球狀，壁殼結(jié)構(gòu)完整、致密，表面較光滑，4 種樣品顆粒形態(tài)較好。樣品經(jīng)90 ℃水沖泡后，粉末油脂可快速溶解、分散，呈乳液狀，乳液表層無油滴漂浮，且放置2 h 后未出現(xiàn)分層、絮凝等現(xiàn)象。

圖1 粉末油脂及其乳液結(jié)構(gòu)觀察Fig. 1 Structure observation of powdered oil and its emulsion

2.3 粉末油脂乳化性分析

由圖2（a）可知，4 組乳液中的脂肪球粒徑大小呈類正態(tài)分布，且粒徑分布較為均勻，其中NDC-1與NDC-2 樣品粒徑分布曲線幾乎重合， 表明二者粒徑分布及大小較相近。 由圖 2（b）可知，4 組粉末油脂乳液滴平均粒徑存在顯著性差異，其中NDC-2乳液具有最小平均粒徑（0.229 μm），NDC-4 乳液平均粒徑最大（0.397 μm）。 ζ 電位可反應(yīng)體系中乳液滴的帶電性質(zhì)以表征乳液的穩(wěn)定性，ζ 電位絕對值越高， 液滴間靜電斥力越大則乳液更穩(wěn)定。 從圖2（b）可以看到，各粉末油脂樣品的ζ 電位為負(fù)值，這是由于在中性條件下，樣品中的主要乳化劑蛋白質(zhì)攜帶負(fù)電荷， 其中NDC-4 乳液ζ 電位絕對值最小，可能與其蛋白質(zhì)含量較低有關(guān)。

圖2 粉末油脂乳化性Fig. 2 Emulsion properties of powdered oils

2.4 乳液微觀結(jié)構(gòu)觀察

采用激光共聚焦與冷凍透射電鏡手段對乳液的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。圖3（a）為粉末油脂乳液的激光共聚焦顯微鏡圖像，油脂呈紅色圖像，蛋白質(zhì)呈綠色圖像。 NDC-1、NDC-2 樣品的乳液中蛋白質(zhì)與油滴呈較好的結(jié)合態(tài)， 脂肪球分散較均一；NDC-3樣品的乳液中脂肪球直徑較大。 利用冷凍透射電鏡進(jìn)一步觀察乳液滴分布及結(jié)構(gòu)， 可看出NDC-1 與NDC-2 樣品中乳液滴分布較為均勻，均呈脂肪球結(jié)構(gòu)；NDC-3 樣品中有乳液滴大小分布不均勻的現(xiàn)象；NDC-4 樣品中脂肪球出現(xiàn)明顯聚集， 且呈多邊形結(jié)構(gòu)，可能與該體系中蛋白質(zhì)含量低，帶電量少，乳液滴間的靜電排斥力作用相對較低有關(guān)。

圖3 乳液微觀結(jié)構(gòu)Fig. 3 Microstructure of emulsion

2.5 粉末油脂乳液穩(wěn)定性分析

2.5.1 乳液穩(wěn)定性變化譜圖 乳液穩(wěn)定性是影響其應(yīng)用的重要原因之一，在奶茶產(chǎn)品中，溫度條件為乳液穩(wěn)定性的首要考察因素， 根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件，探究60 ℃條件下的乳液穩(wěn)定性。 通過Turbiscan檢測得到背散光數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理可得到樣品穩(wěn)定性變化譜圖，將背散光數(shù)據(jù)設(shè)置為參比模式，第一次掃描為藍(lán)色，最后一次掃描為紅色[15]，結(jié)果見圖4。通過24 h 實(shí)時監(jiān)測，4 組樣品在60 ℃貯藏一段時間后，樣品頂部均有正峰出現(xiàn)，說明樣品頂部質(zhì)量濃度增加、有油脂上浮，其中NDC-3、NDC-4 樣品底部有明顯的負(fù)峰， 說明樣品底部質(zhì)量濃度降低，這可能是樣品頂部質(zhì)量濃度增加導(dǎo)致的；NDC-2、NDC-3 樣品乳液存在少量乳液滴聚集現(xiàn)象；NDC-1樣品變化相對最小，表明其乳液穩(wěn)定性相對較好。

圖4 乳液穩(wěn)定性變化圖譜Fig. 4 Emulsion stability profile

2.5.2 乳液穩(wěn)定性指數(shù) 穩(wěn)定性指數(shù)（TSI）可反映在儲藏期間樣品濃度與顆粒粒徑的變化幅度，變化幅度越大，穩(wěn)定性動力學(xué)指數(shù)越大，系統(tǒng)就越不穩(wěn)定，其根據(jù)穩(wěn)定性譜圖的變化程度計(jì)算得出，反映了樣品的穩(wěn)定性程度[16]。 由圖5 和表3 可知，在60℃下，隨時間延長，各組樣品乳液的TSI 均呈上升趨勢，其中NDC-1 樣品乳液的TSI 變化緩慢，曲線斜率最小，且放置24 h 后△TSI 最小，同時 NDC-1 樣品乳液的穩(wěn)定性指數(shù)最?。?.05）；NDC-2 和NDC-4兩組樣品的TSI 變化趨勢與靜置24h 時的TSI（TSI24h）均相近；NDC-3 樣品乳液的TSI 在前12 h 內(nèi)變化與NDC-4 相近，繼續(xù)靜置至約14 h 時，TSI 變化急速，曲線斜率增大，同時NDC-3 乳液的TSI24h最高（3.71）， 約為 NDC-1 的 3.53 倍。 兩組數(shù)據(jù)均說明NDC-1 具有較好的乳液穩(wěn)定性， 而NDC-3 乳液穩(wěn)定性相對較差。

表3 乳液靜置 24 h 時 TSI（TSI24 h）Table 3 TSI value of emulsion stored after 24 h（TSI24 h）

圖5 24 h 內(nèi)乳液穩(wěn)定性指數(shù)變化Fig. 5 Emulsion stability index (TSI) changed within 24 h

2.5.3 乳液穩(wěn)定性評價 分散均勻指數(shù)可表征樣品中各分散組分在體系中的分散均勻程度，該值越大，樣品的分散均勻程度越差。 由圖6 可知，NDC-2的均勻度指數(shù)最小，其乳液體系的分散均勻程度較好。 樣品頂部的峰高可反映存放期間乳液的分層情況，峰高越大，分層現(xiàn)象越明顯，樣品質(zhì)量濃度變化越大。 由圖6 可知， 各乳液均出現(xiàn)了分層， 其中NDC-3 與NDC-4 的分層現(xiàn)象較明顯， 該結(jié)果與

圖6 樣品分散均勻性與頂部峰高度Fig. 6 Dispersion uniformity and top peak height of samples

2.5.1 穩(wěn)定性變化圖譜一致。

2.6 奶茶對比分析

2.6.1 奶茶微觀結(jié)構(gòu)觀察分析 由圖7 可見，NDC-1、NDC-2、NDC-3 樣品制作的奶茶中脂肪球分布較為均勻且呈球狀， 脂肪球間存在一定距離，表明其體系具有較好穩(wěn)定性，NDC-4 中脂肪球聚集，出現(xiàn)多邊形結(jié)構(gòu)，呈失穩(wěn)趨勢，說明其乳液穩(wěn)定性相對較差。 奶茶產(chǎn)品的冷凍透射電鏡觀察圖與粉末油脂乳液液滴觀察圖相似。

圖7 奶茶的冷凍透射電鏡圖Fig. 7 Cyro-TEM of milk tea

2.6.2 奶茶感官評定結(jié)果 從色澤、 組織狀態(tài)、氣味、口感4 個方面對奶茶進(jìn)行評價，結(jié)果見表4。 4組奶茶間的色澤與氣味評分相近，組織狀態(tài)與口感方面存在差異。 以NDC-1 與NDC-2 為原料制作的奶茶無顯著性差異，其口感細(xì)膩，更順滑，可能是粉末油脂自身的乳化性與其營養(yǎng)成分組成有關(guān)；而NDC-4 制作的奶茶有明顯的顆粒感及少量沉淀，可能NDC-4 的乳化性與乳液穩(wěn)定性有關(guān)。 綜合4 組奶茶的感官評價結(jié)果，NDC-1 與NDC-2 總分無顯著性差異。

表4 感官評價結(jié)果Table 4 Results of sensory evaluation

3 結(jié) 語

以幾款典型的市售粉末油脂為原料，對其基本營養(yǎng)成分與乳化特性進(jìn)行探究，同時將粉末油脂應(yīng)用到奶茶制作中，對幾組奶茶產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu)與感官品質(zhì)進(jìn)行研究。結(jié)果表明，NDC-1 與NDC-2 粉末油脂的乳化性與乳液穩(wěn)定性優(yōu)于NDC-3 與NDC-4，表現(xiàn)為乳液粒徑分布均勻且粒徑較小，TSI 低，乳液穩(wěn)定性評價較好。此外，對比奶茶產(chǎn)品發(fā)現(xiàn)NDC-1 與NDC-2 樣品具有較好的組織狀態(tài)， 且口感細(xì)膩、順滑。 該研究為粉末油脂在奶茶領(lǐng)域中的選擇與應(yīng)用提供了理論依據(jù)。