油脂乳化狀態(tài)對淡奶穩(wěn)定性及品質(zhì)影響的研究

龍 肇，趙強(qiáng)忠，趙謀明

（華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院，廣東廣州510640）

油脂乳化狀態(tài)對淡奶穩(wěn)定性及品質(zhì)影響的研究

龍 肇，趙強(qiáng)忠*，趙謀明

（華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院，廣東廣州510640）

以全脂奶粉和無水奶油為主要原料，研究了均質(zhì)壓力和單甘酯用量對淡奶粒度分布、表觀粘度、顯微結(jié)構(gòu)和感官品質(zhì)的影響，在此基礎(chǔ)上分析了油脂乳化狀態(tài)影響淡奶穩(wěn)定性及感官品質(zhì)的作用機(jī)理。結(jié)果表明：隨著均質(zhì)壓力的增加，淡奶粒徑和表觀粘度均呈先減小后增大的趨勢，在10MPa進(jìn)行均質(zhì)時淡奶穩(wěn)定性最好；隨著單甘酯用量的增加，淡奶粒徑、表觀粘度、脂肪球大小和感官品質(zhì)先下降后上升；隨著儲存時間的延長，淡奶粒度增加，感官品質(zhì)下降。單甘酯用量在0.12%時淡奶品質(zhì)最佳。

淡奶，均質(zhì)壓力，單甘酯，穩(wěn)定性

淡奶是一種高脂肪、高蛋白質(zhì)的液態(tài)乳制品，其脂肪全部來自乳脂肪，內(nèi)含豐富的共軛亞油酸，后者能有效抑制腫瘤的產(chǎn)生和改善人類的免疫系統(tǒng)［1］，使淡奶在保持香濃醇厚味道的同時，還有助人類健康，符合當(dāng)代人對健康飲食的追求。淡奶作為咖啡伴侶能夠改善咖啡的顏色、風(fēng)味、口感和營養(yǎng)成分；淡奶口感爽滑細(xì)膩，是制作各種菜肴、湯羹和點心的理想選擇；淡奶也可以直接沖稀作為飲品，營養(yǎng)成分高，功能作用強(qiáng)，很容易被消費者接受，有著廣闊的市場前景。由于淡奶蛋白質(zhì)含量≥6%，脂肪含量≥6%，因此在其生產(chǎn)和儲存過程中很容易出現(xiàn)脂肪上浮、蛋白質(zhì)沉淀、絮凝和過度粘稠等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響淡奶的商業(yè)價值，如何提高其穩(wěn)定性一直是淡奶生產(chǎn)廠家亟待解決的問題。本文主要研究了均質(zhì)壓力及乳化劑用量對淡奶中油脂乳化狀態(tài)的影響，分析了單甘酯對淡奶穩(wěn)定性及品質(zhì)的作用機(jī)制，有利于指導(dǎo)生產(chǎn)高穩(wěn)定性、高品質(zhì)的淡奶。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

全脂奶粉、無水奶油 新西蘭乳品原料公司；單甘酯 荷蘭凱瑞公司；卡拉膠 海南文昌卡拉膠有限公司；瓜爾豆膠 巴基斯坦哈根瓜膠有限公司；磷酸二氫鈉、三聚磷酸鈉 徐州化工三廠；食鹽 廣東鹽業(yè)總公司。

APV-1000高壓均質(zhì)機(jī) 丹麥 APV公司；Mastersizer 2000 粒 度 分 布 儀 英 國 Malvern Instruments Ltd；TDL80-2B型臺式離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；FA1104型分析天平、NDJ-1旋轉(zhuǎn)粘度計 上海精密科學(xué)儀器廠；JB200-D型電動攪拌器

表2 淡奶感官評分標(biāo)準(zhǔn)

上海標(biāo)本模型廠；BHW-Ⅳ型機(jī)密恒溫水箱 北京朝陽航信醫(yī)療器材廠；LDZX-30KBS立式壓力蒸汽滅菌器 上海申安醫(yī)療器械廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 基本配方 見表1。

表1 淡奶的基本配方

1.2.2 工藝流程

圖1 淡奶制備的基本工藝流程

在攪拌狀態(tài)下將全脂奶粉、乳化劑、膠體和鹽加入油水混合物中，于60℃水化30min。在60℃下均質(zhì)，然后灌裝和滅菌（121℃，20min），最后迅速冷卻至常溫。

1.2.3 表觀粘度的測定 在室溫下，用NDJ-1旋轉(zhuǎn)粘度計測定淡奶的表觀粘度（60r/min，1號轉(zhuǎn)子，1min）。

1.2.4 顯微結(jié)構(gòu)的觀察 在室溫下，用OLYMPUS顯微鏡觀察淡奶的顯微結(jié)構(gòu)（目鏡10×，物鏡40×）。1.2.5 粒度分布的測定 粒度分布儀是測定乳濁液中粒子大小的分布情況的儀器。乳濁液樣品按1∶1000用去離子水稀釋，測定參數(shù)設(shè)定為［2］：

分析模式：通用；進(jìn)樣器名：Hydro 2000MU（A）；顆粒折射率：1.530；顆粒吸收率：0.001；分散劑：水；分散劑折射率：1.330；d3，2：表面積平均直徑（surface area mean diameter）；d4，3：體積平均直徑（volume mean diameter）。

其中：ni為直徑為di的液滴的數(shù)量。

1.2.6 感官評價 根據(jù)淡奶的滋味及氣味、組織狀態(tài)和色澤三個方面對淡奶的感官品質(zhì)制定評分標(biāo)準(zhǔn)，如表2所示，其中滋味及氣味占總分的50%，組織狀態(tài)占總分的45%，色澤占總分的5%，三者相加則為淡奶的總得分。

選取10位有食品感官評價經(jīng)驗的在校碩士研究生組成評價小組。評價實驗時，每個人分別對樣品單獨品評，相互沒有交流和溝通，各自確定產(chǎn)品所得的分?jǐn)?shù)，取其平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 均質(zhì)壓力對淡奶穩(wěn)定性的影響

2.1.1 均質(zhì)壓力對淡奶粒度分布的影響 在0～25MPa的壓力之間對淡奶進(jìn)行均質(zhì)，成品靜置一個晚上后測量其粒度分布，結(jié)果如圖2所示。由圖2可看出，隨著均質(zhì)壓力的增大，在0～10MPa淡奶粒徑逐步減小，10～25MPa粒徑逐漸增大。空壓進(jìn)行均質(zhì)淡奶的粒徑呈三峰分布，且跨度較大，分布于0.2～450μm之間，其最頻值在4～5μm左右。其他均質(zhì)壓力下淡奶粒徑呈雙峰分布，第一個峰峰值均在0.6～0.7μm左右，5、10、15、20、25MPa均質(zhì)時第二個峰峰值依次為4、2.5、5.5、6、7μm。在高壓條件下，流體流經(jīng)均質(zhì)閥微小的流道時所產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍流、空穴作用和剪切效應(yīng)將流體中顆粒或液滴破碎成微小的粒子。均質(zhì)壓力越低，脂肪球被破碎的程度越小，脂肪球粒徑越大；均質(zhì)壓力越高，脂肪球被破碎的程度越大，脂肪球粒徑越小，粒子比表面積越大，相同的蛋白質(zhì)和乳化劑用量下脂肪球表面能量則越高，脂肪球越容易重新聚結(jié)，造成體系粒徑也越大。因此，一定的均質(zhì)壓力能讓體系內(nèi)脂肪球粒徑最小，體系最穩(wěn)定［3］。此外，在淡奶的高溫殺菌過程中，一方面伴隨著強(qiáng)烈的布朗運動，液滴越小，布朗運動越劇烈，液滴間碰撞的機(jī)會越大，液滴間聚集的機(jī)率也越大；另一方面，熱處理導(dǎo)致油滴聚結(jié)；最后，熱處理在一定程度上改變了吸附在油滴表面的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致形成大的蛋白聚集體［4］。在這幾個方面的共同作用下，導(dǎo)致了隨著均質(zhì)壓力提高，殺菌后的淡奶粒徑呈先減小后增大的趨勢，在10MPa時粒徑最小。

2.1.2 均質(zhì)壓力對淡奶表觀粘度的影響 均質(zhì)壓力對淡奶表觀粘度的影響如圖3所示。由圖3可看出，隨著均質(zhì)壓力的增大，淡奶的表觀粘度由0MPa的54cP下降到10MPa的20cP，然后又上升到25MPa的72cP。不同均質(zhì)壓力下淡奶表觀粘度的變化趨勢和淡奶粒徑的變化趨勢是一致的，這是因為淡奶的表觀粘度與油脂的乳化程度及油脂與蛋白質(zhì)之間的相互作用有關(guān)，二者又直接關(guān)系到淡奶的粒度分布。一方面，比較小的均質(zhì)壓力不足以乳化體系中的油脂，導(dǎo)致一定程度上的油水分離，而較大的均質(zhì)壓力則將油脂過度乳化，導(dǎo)致脂肪球重新聚結(jié)，這都會使體系的表觀粘度增大；另一方面，淡奶粒徑越大，測量表觀粘度時在剪切力的作用下脂肪球和吸附于脂肪球表面蛋白粒子相互碰撞和相互纏繞的機(jī)率越大，剪切阻力也越大，測量得到的表觀粘度則越大［5］。

表3 單甘酯用量對淡奶粒徑d3，2和d4，3的影響（μm）

圖2 均質(zhì)壓力對淡奶粒度分布的影響

圖3 均質(zhì)壓力對淡奶表觀粘度的影響

2.2 單甘酯用量對淡奶穩(wěn)定性的影響

2.2.1 單甘酯用量對淡奶粒度分布的影響 隨著靜置時間的延長，單甘酯用量對淡奶表面積平均直徑d3，2和體積平均直徑d4，3的影響如表3所示。由表3可看出，在靜置過程中，各單甘酯用量下淡奶的表面積平均直徑d3，2和體積平均直徑d4，3隨著時間的延長均呈增大趨勢；在單甘酯不同用量下，d3，2和d4，3的變化趨勢一致，均先減小后增大，二者由小到大的順序依次為0.12%＜0.18%＜0.24%＜0.36%＜0.06%＜0。造成這種現(xiàn)象的主要原因可能如下：淡奶中脂肪球表面吸附著蛋白質(zhì)和乳化劑，二者共同作用，降低界面張力，使界面具有較低的界面能，從而使均質(zhì)殺菌后淡奶粒徑小，分布均勻，淡奶保持穩(wěn)定。當(dāng)單甘酯的濃度很低時，界面膜主要由蛋白質(zhì)來主導(dǎo)，加熱殺菌過程中蛋白質(zhì)發(fā)生變性，原本穩(wěn)定均一的脂肪球相互聚集形成大的脂肪球，大脂肪球之間又容易發(fā)生聚結(jié)導(dǎo)致淡奶的更不穩(wěn)定，這表現(xiàn)為隨著單甘酯用量增加，淡奶粒徑減小，同一單甘酯用量下隨著儲藏時間的延長，粒徑呈增大趨勢；隨著單甘酯用量的增加，單甘酯和蛋白質(zhì)之間的競爭吸附增大，單甘酯逐漸將吸附于界面膜上的蛋白質(zhì)解析下來，當(dāng)二者之間的作用達(dá)到平衡時，淡奶被乳化地最好，表現(xiàn)為當(dāng)單甘酯用量達(dá)到0.12%時，淡奶粒徑最小，且在儲藏過程中粒徑增加緩慢；當(dāng)單甘酯用量進(jìn)一步增大，界面膜由親油性的單甘酯主導(dǎo)，淡奶在單甘酯的作用下有轉(zhuǎn)相的傾向，表現(xiàn)為其粒徑隨單甘酯用量的增加而增加。此外，造成這些現(xiàn)象的原因還與單甘酯和親水性的蔗糖酯之間的作用有關(guān)［6-7］。

2.2.2 單甘酯用量對淡奶顯微結(jié)構(gòu)的影響 在顯微鏡下放大400倍觀察靜置7d后淡奶樣品的上層，考察單甘酯用量對淡奶顯微結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果如圖4所示。由圖4（A）可看出，當(dāng)不使用單甘酯的時候，淡奶中充斥著大小不一的脂肪球，其中最大的脂肪球直徑達(dá)到5.6μm；由圖4（B）可看出，單甘酯用量為0.06%時，淡奶中脂肪球分布沒有得到實質(zhì)性的改變，最大脂肪球粒徑為4.5μm，這是因為用量較低時，單甘酯不足以完全覆蓋被打碎的脂肪球，降低脂肪球界面能的作用小，穩(wěn)定脂肪球的能力低，導(dǎo)致小脂肪球聚結(jié)形成大的脂肪球；由圖4（C）可看出，單甘酯用量為0.12%時，淡奶脂肪球分布均勻、細(xì)密；由圖4（D）、圖4（E）、圖4（F）可看出，隨著單甘酯用量的增加，淡奶中脂肪球又呈現(xiàn)出增大的趨勢，這是因為用量較高時，單甘酯將附著于脂肪球表面的蛋白質(zhì)解析下來，蛋白質(zhì)屬大分子物質(zhì)，空間位阻大，而單甘酯屬小分子物質(zhì)，空間位阻小，二者相比較，后者脂肪球更容易重新聚結(jié)。淡奶的顯微結(jié)構(gòu)很好地證明了其粒徑隨單甘酯用量不同而發(fā)生的變化。

2.2.3 單甘酯用量對淡奶表觀粘度的影響 單甘酯用量對淡奶表觀粘度的影響如圖5所示。從總體來看，隨著單甘酯用量的增加，淡奶的表觀粘度呈先減小后增大的趨勢，在單甘酯用量為0.12%時達(dá)到最小；隨著靜置時間的延長，各單甘酯用量下淡奶的表觀粘度均有不同程度的下降。一方面，當(dāng)單甘酯用量較低時，油脂乳化程度不夠，大部分游離的脂肪球會增大剪切阻力，導(dǎo)致表觀粘度增大；另一方面，單甘酯用量較高時，被吸附的脂肪會在油-水界面形成結(jié)晶，結(jié)晶的脂肪球也會增大淡奶的表觀粘度［8］；此外，較高用量的單甘酯將脂肪球表面的蛋白質(zhì)置換出來，液相蛋白質(zhì)濃度增加，也會使淡奶的表觀粘度增大。

2.2.4 單甘酯用量對淡奶感官品質(zhì)的影響 將淡奶于常溫下靜置，分別在第1d、第7d、第15d、第30d對淡奶進(jìn)行觀察品評，給予評分，得分如表4所示。由表4可看出，隨著靜置時間的延長，各單甘酯用量下淡奶的感官得分均有不同程度的下降，單甘酯用量為0時下降程度最大。綜合分析1個月內(nèi)的總分，淡奶感官評分由高到低的順序依次為0.12%＞0.18%＞0.24%＞0.06%＞0.36%＞0，其中：0.06%和0.36%的得分相差不大，這與不同單甘酯用量下淡奶的粒度分布、脂肪球分布和表觀粘度變化相一致。

表4 不同單甘酯用量下淡奶的感官品質(zhì)得分

圖4 單甘酯用量對淡奶顯微結(jié)構(gòu)的影響

圖5 單甘酯用量對淡奶穩(wěn)定性的影響

3 結(jié)論

3.1 隨著均質(zhì)壓力從0上升到25MPa，淡奶的粒徑分布和表觀粘度均呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢，當(dāng)均質(zhì)壓力為10MPa時，二者達(dá)到最小，此時淡奶的穩(wěn)定性最好。

3.2 綜合分析單甘酯用量在0～0.36%范圍內(nèi)淡奶的各項指標(biāo)，使用量為0.12%時淡奶的粒徑最小、表觀粘度適中、脂肪球分布均勻細(xì)密、1個月內(nèi)感官評定分?jǐn)?shù)最高，且各項指標(biāo)在儲藏期間內(nèi)變化程度最低，說明0.12%為淡奶最合適的單甘酯用量，該用量下淡奶穩(wěn)定性最好，品質(zhì)最佳。

3.3 隨著儲存時間的延長，淡奶穩(wěn)定性和感官品質(zhì)均有所下降，但外觀組織狀態(tài)變化不大。

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Effect of emulsified state of oil on stability and quality of evaporated milk

LONG Zhao，ZHAO Qiang-zhong*，ZHAO Mou-ming
（College of Light Industry and Food Science，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China）

With whole milk powder and anhydrous butter as the main raw material，the effects of the homogenization pressure and the amount of monoglyceride on particle size distribution，apparent viscosity，microstructure and sensory quality of evaporated milk were studied，the possible mechanisms produced by emulsified state of oil were also analyzed.The results indicated that：with the homogenization pressure increased，the particle size and the apparent viscosity of evaporated milk tended to firstly decrease and then increase，10MPa got the best stability. With the monoglyceride increased，the particle size，apparent viscosity，fat globe size and sensory quality of evaporated milk also firstly increased and then declined.With the extension of storage time，the particle size increased，and the sensory quality decreased 0.12%was the optimal amount.

evaporated milk；homogeneous pressure；monoglyceride；stability

TS252.59

A

1002-0306（2010）12-0090-05

2009-12-15 *通訊聯(lián)系人

龍肇（1986-），女，碩士研究生，研究方向：食品加工與保藏。

國家自然科學(xué)基金項目（20806030）。