均質和冷凍方式對攪打奶油品質的影響

鄭衛(wèi)平　程穎　陳韻　劉雪梅　張露

目前，對奶油類產品中均質工藝的研究主要集中于均質壓力對攪打奶油產品的影響。研究表明，在一次均質工藝中，均質壓力越大，脂肪球粒徑越小，產品穩(wěn)定性就越好；在兩次均質工藝中，攪打奶油的起泡率和穩(wěn)定性隨一次均質壓力的增加而增加。然而，不同的均質方式對攪打奶油品質影響的對比研究卻鮮有報道，這對于進一步探究均質工藝對攪打奶油品質的影響具有重要意義。

在實際生產過程中，一般采用緩凍的方式降低奶油的溫度使奶油凍結，便于儲存和運輸。但緩凍溫度一般為-18℃到-10℃，需要2-3天才可以使產品完全凍結，在此過程中，產品大量堆積，冷庫占用率大，不利于工業(yè)化生產的快速運轉。速凍溫度相對較低，能夠在較短時間內（4-5h）使產品的中心溫度迅速降低至-18℃，大大提高了冷庫的使用效率。目前，關于速凍和緩凍對攪打奶油品質影響的研究卻鮮有報道。

本文以混合脂攪打奶油為基礎，研究不同均質和冷凍方式對攪打奶油乳濁液的粒度分布、表觀粘度以及打發(fā)膏體的攪打性能和質構特性的影響，以優(yōu)化攪打奶油的生產工藝，為工業(yè)化生產提供參考。結果表明，經(jīng)過兩次均質的攪打奶油具有更大的粒徑和更好的表觀粘度，且打發(fā)后起泡率最高可達421.33%，打發(fā)的膏體紋理清晰，可塑性高，具有良好的儲存穩(wěn)定性。在相同的均質條件下，緩凍冷凍的攪打奶油具有更高的攪打起泡率和硬度，而乳濁液的粒徑、表觀粘度以及打發(fā)后的膏體狀態(tài)與速凍冷凍的攪打奶油相差不大?？紤]實際生產應用，可選擇速凍冷凍的方法在保證產品質量的同時提高冷庫周轉率和生產效率。

一、材料與儀器

1.材料與試劑。精煉氫化植物油，益海嘉里食品科技有限公司；白砂糖，市售；葡萄糖粉，綏化象嶼金谷生化科技有限公司；無水奶油，新西蘭恒天然集團有限公司；稀奶油，法國樂來食品；酪朊酸鈉，河北華龍食品集團有限公司；復配乳化穩(wěn)定劑，廣東穩(wěn)邦生物科技有限公司；混合脂奶油，市售。

2.儀器與設備。AH-2020型高壓均質機，Special in HPH ATS工業(yè)系統(tǒng)有限公司；BT-9300SE型激光粒度分布儀，丹東百特儀器有限公司；DV-2T型旋轉粘度計，美國Brookfield公司；JM-7LT型奶油攪打機，徐州佳樂福機械有限公司；TA-XT Plus型質構分析儀，超技儀器技術有限公司。

二、實驗與方法

1.攪打奶油的生產工藝流程。攪打奶油的生產工藝流程如圖1所示。

2.攪打奶油的制備。在溫度為70℃的條件下，將水相完全溶解、油相充分分散，再在攪拌狀態(tài)下將油相緩慢加入水相中，隨后對乳濁液進行巴氏殺菌（70℃±2℃，30min），殺菌期間可以采用剪切設備剪切5min。然后降溫至60℃±2℃，在下述均質條件下進行均質，再將均質后的乳濁液過冷排降溫至6℃-8℃，最后在指定溫度下（-35℃、-18℃）降溫至-18℃。

（1）一次均質組：乳濁液巴氏殺菌后降溫，用均質機進行一次均質（一級壓力46MPa±1MPa、二級壓力6MPa±1MPa）。

（2）一次均質加剪切組：乳濁液在巴氏殺菌期間采用剪切設備剪切5min，殺菌后降溫，通過均質機進行一次均質（一級壓力46MPa±1MPa、二級壓力6MPa±1MPa）。

（3）兩次均質組：乳濁液巴氏殺菌后降溫，通過均質機進行兩次均質（兩次壓力相同，均為一級壓力46MPa±1MPa、二級壓力6MPa±1MPa）。制備好的乳濁液分別置于-35℃冰柜內速凍和-18℃冰柜內緩凍，使其中心溫度降低至-18℃。

（4）對照組：市售混合脂奶油，其冷凍方式為緩凍。

3.粒度分布的測定。將乳濁液樣品按質量比1：100加去離子水稀釋，設定參數(shù)如下：通用模式，顆粒吸收率為0.001，顆粒折射率為1.414，分散劑為純水，分散劑折射率為1.333，泵的轉速為1200r/min。表面積平均直徑（D3，2，μm）和體積平均直徑（D4，3，μm）的計算公式如下：

4.表觀粘度的測定。采用Brookfield DV-2T旋轉粘度計測定乳濁液體系的表觀粘度，測定時采用4號轉子，轉速為100r，測試時間為1min，乳濁液溫度保持在5℃-10℃。

5.打發(fā)性能的測定。（1）打發(fā)時間的測定。攪打前將乳濁液置于4℃環(huán)境下解凍24h，使冰晶完全融化。取900g乳濁液于攪打缸內，使用攪打器的7檔進行攪打，直至奶油可以在打發(fā)棒上形成雞尾狀尖峰時停止打發(fā)，記錄打發(fā)所需時間。

（2）攪打起泡率的測定。分別取打發(fā)前和打發(fā)后的奶油，置于相同型號的不銹鋼碗中，測定其質量，攪打起泡率的計算公式如下：

（3）裱花性能的觀測。將打發(fā)后的奶油置于裱花袋中，選擇中號裱花嘴進行塑形，在25℃環(huán)境下穩(wěn)定2h后，觀察奶油表面的光澤、紋路清晰程度和形態(tài)變化。

（4）打發(fā)膏體狀態(tài)的觀測。取打發(fā)后的奶油于留樣碗中，分別置于25℃的常溫環(huán)境30min和4℃的冰箱隔夜放置，觀測打發(fā)后和放置一段時間后奶油膏體狀態(tài)的變化。制定攪打奶油膏體狀態(tài)評價表（表1），選擇5名經(jīng)過培訓的專業(yè)奶油打發(fā)人員對奶油膏體狀態(tài)進行評分，以去掉最值后的平均值為膏體狀態(tài)評價分值。

6.質構特性的測定。采用TA-XT Plus質構分析儀，測定壓縮力模式，選擇A/BE探頭（直徑為40mm）。測試距離設定為25mm，觸發(fā)力為Auto-0.02N，測前、測中和測后速度均為2.0mm/s。通過測定壓力隨時間變化曲線，得到樣品的硬度、稠度、內聚性和粘性數(shù)據(jù)。每個樣品測定3次，最終結果取平均值。

7.數(shù)據(jù)處理。采用Excel 2010和SPSS 22.0對數(shù)據(jù)進行分析，使用ANOVA進行方差分析，使用Duncan分析對組內數(shù)據(jù)進行差異顯著性分析；采用Origin 2019繪圖。每組實驗重復3次，最終結果均以平均值±標準偏差表示。

三、結果與分析

1.均質和冷凍方式對乳濁液粒度分布的影響。均質方式對奶油乳濁液的粒徑分布會產生顯著影響。一次均質組和一次均質加剪切組的粒徑分布曲線主要為雙峰分布，第一峰（0.3-1μm）粒徑分布曲線面積大于第二峰（1-10μm），相較于冷排后粒徑的分布面積，冷凍后面積增加，而均質方式相同時，速凍和緩凍乳濁液的粒徑分布沒有明顯差異。兩次均質組和對照組的粒徑分布曲線主要為多峰分布（三峰或四峰），冷排后乳濁液的粒徑分布曲線出現(xiàn)了四個峰，前三個峰（0.2-2.5μm）粒徑分布曲線面積均小于第四峰（2.5-24μm），冷凍后乳濁液的粒徑分布曲線變?yōu)榱巳宸植?，第一峰?.2-1μm）和第二峰（1-2.5μm）面積增大，第三峰（2.5-24μm）面積減小，且冷凍后的曲線與對照組相似。

當冷凍方式相同時，奶油乳濁液的體積平均徑D4，3和面積平均徑D3，2從大到小均為：對照組＞兩次均質組＞一次均質加剪切組＞一次均質組。當均質方式相同時，一次均質組和一次均質加剪切組速凍后和緩凍后粒徑無明顯差異（p＞0.05），數(shù)值上速凍后粒徑略大于緩凍后，而二次均質組奶油乳濁液體積平均徑D4，3和面積平均徑D3，2有顯著差異（p＜0.05），從大到小均為：冷排后＞速凍后＞緩凍后。

2.均質和冷凍方式對乳濁液表觀粘度的影響。當冷凍方式相同時，表觀粘度從大到小為：兩次均質組＞一次均質加剪切組＞一次均質組＞對照組。由于均質和剪切作用，脂肪球粒徑顯著減小，相同體積分數(shù)下脂肪球數(shù)量增加，脂肪球間的平均距離減小，相互作用增強，表現(xiàn)為乳濁液的表觀粘度增加。

當均質方式相同時，一次均質和一次均質加剪切組乳濁液冷凍后的表觀粘度顯著高于冷排后的表觀粘度，而在速凍和緩凍兩種方式下冷凍時的表觀粘度沒有顯著變化，兩次均質組乳濁液表觀粘度從大到小為：緩凍后＞冷排后＞速凍后。這可能與乳濁液凍融過程中脂肪結晶和部分脂肪聚集有關。

3.均質和冷凍方式對攪打奶油打發(fā)性能的影響。（1）均質和冷凍方式對攪打奶油打發(fā)時間和攪打起泡率的影響。當冷凍方式相同時，一次均質加剪切組攪打奶油的打發(fā)時間最短，兩次均質組攪打奶油的打發(fā)時間最長。這可能是因為兩次均質組奶油乳濁液的表觀粘度較大，在打發(fā)過程中阻礙了空氣進入奶油體系，從而導致打發(fā)時間較長。當均質方式相同時，緩凍攪打奶油的打發(fā)時間明顯長于速凍，這可能也是受到了表觀粘度的影響。

攪打起泡率可以表示打發(fā)過程中空氣進入奶油體系的含量。均質和冷凍方式對攪打奶油攪打起泡率的影響與打發(fā)時間變化一致，打發(fā)時間越長，充氣越充足，攪打起泡率越大。同時，脂肪球粒徑在1.1-1.5μm時，攪打起泡率差異不大，粒徑增加至2.5μm左右時，攪打起泡率相對增加，因此攪打起泡率可能受到表觀粘度和粒徑的共同影響。

（2）均質和冷凍方式對攪打奶油裱花性能的影響。當冷凍方式相同時，兩次均質組和對照組樣品的裱花紋理最為清晰，裱柱性能相對較好；一次均質加剪切組樣品的裱花紋理相對較模糊，打發(fā)后質地比較軟塌，裱花性能相對較差。在25℃環(huán)境下穩(wěn)定2h后，除一次均質加剪切組樣品出現(xiàn)了塌陷，部分紋路模糊外，其他組樣品的充氣體系無明顯變化。當均質方式相同時，除一次均質加剪切組外，與速凍的奶油樣品相比，緩凍樣品的裱花紋理更為清晰，但差異不大。

（3）均質和冷凍方式對攪打奶油膏體狀態(tài)的影響。打發(fā)后奶油膏體狀態(tài)明顯優(yōu)于常溫25℃放置30min和于4℃的冰箱隔夜放置的膏體，這可能是因為打發(fā)后的奶油結構穩(wěn)定，在常溫放置30min和冰箱隔夜放置后，氣泡因為重力作用下沉，使小氣泡破裂，同時受熱脹冷縮影響，內外壓力不均導致氣泡破裂的情況加深。打發(fā)后對照組奶油的膏體狀態(tài)最佳，但在常溫放置30min或在冰箱隔夜放置后，兩次均質組的奶油膏體狀態(tài)最佳，這說明兩次均質組的攪打奶油打發(fā)后形成的充氣結構更加牢固，脂肪球、液相和乳化劑達到了相對平衡的狀態(tài)，具有更好的穩(wěn)定性。

4.均質和冷凍方式對奶油質構特性的影響。均質和冷凍方式對奶油質構特性的影響如表2所示。從表2可以看出，當冷凍方式相同時，攪打奶油打發(fā)后的硬度、稠度、粘性和內聚力從大到小依次為：兩次均質組＞對照組＞一次均質組＞一次均質加剪切組。攪打奶油泡沫結構的硬度等質構參數(shù)與脂肪部分聚集率和界面蛋白濃度呈正相關，攪打奶油在不同均質條件下硬度等質構參數(shù)的不同，可能是受脂肪部分聚集和界面蛋白濃度共同影響的結果。

當均質方式相同時，緩凍后攪打奶油樣品打發(fā)后的硬度和粘性高于速凍樣品。冷凍速率不同，脂肪部分聚集率存在差異。同時，緩凍過程中冷凍溫度相對較高，凍結時間較長，可能會發(fā)生老化作用，乳化劑和蛋白質在脂肪界面膜發(fā)生重排，以及脂肪結晶的形成等，都會對攪打奶油的質構特性產生影響。

綜上所述，本文采用三種均質方式（一次均質、一次均質加剪切、兩次均質）和兩種冷凍方式（速凍和緩凍），研究不同均質和冷凍方式對攪打奶油品質的影響。研究發(fā)現(xiàn)，兩次均質處理的攪打奶油更易發(fā)生聚集，脂肪球粒徑更大，具有更高的表觀粘度，同時打發(fā)后具有更高的攪打起泡率，膏體紋理更加清晰，質地堅挺，具有更好的可塑性。當均質方式相同時，與速凍冷凍相比，緩凍冷凍的攪打奶油的攪打氣泡率更高，但其粒徑、表觀粘度、裱花性能相差不大。考慮到緩凍冷凍所需的時間更長、儲存空間循環(huán)利用慢，在攪打奶油實際生產過程中，建議采用速凍冷凍的方式提高生產效率和冷庫周轉率。

作者簡介：鄭衛(wèi)平（1964-），男，漢族，廣東汕頭人，中級工程師，大學本科，研究方向為食品乳濁體系。