不同乳化劑對植物奶油穩定性的影響

范媛媛 張陽陽 秦新磊 范軍營

摘 要：本研究以氫化棕櫚仁油和氫化植物油為主要原料，通過測試植物奶油的粒徑和垂直掃描宏觀分析測試（Turbiscan），研究不同乳化劑、乳化劑復配物及乳化劑添加比例對植物奶油穩定性的影響。結果表明，當蔗糖脂肪酸酯和硬脂酰乳酸鈉復配后，會破壞植物奶油的穩定體系;加入硬脂酰乳酸鈉的植物奶油，其穩定性優于加入其他乳化劑的植物奶油，當硬脂酰乳酸鈉添加比例為2‰時，穩定效果最佳，此時奶油的粒徑分布集中，體積分數最小，分散體系最穩定;不同的硬脂酰乳酸鈉添加比例對植物奶油黏度無顯著影響。

關鍵詞：乳化劑;植物奶油;粒徑;垂直掃描宏觀分析測試（Turbiscan）

Effects of Different Emulsifiers on the Stability of Vegetable Cream

FAN Yuanyuan， ZHANG Yangyang， QIN Xinlei， FAN Junying*

（D.CO International Food Co.， Ltd.， Jiaozuo 454850， China）

Abstract： In this study， hydrogenated palm kernel oil and hydrogenated vegetable oil were used as the main raw materialsto study the effects of different emulsifiers， emulsifier mixtures and emulsifier addition ratio on the stability of vegetable cream by testing the particle size of vegetable cream and vertical scanning macro analysis （Turboscan）. The results showed that when sucrose fatty acid ester and sodium stearoyl lactylate were compounded， the stable system of vegetable cream would be destroyed. But the vegetable cream added with sodium stearoyl lactylate has better stability than the vegetable cream with other emulsifiers. When the addition ratio of sodium stearoyl lactylate is 2‰， the stabilization effect is the best. At this time， the particle size distribution of cream is concentrated and the volume fraction is the smallest， the most stable dispersion system， and different addition ratios of sodium stearoyl lactylate had no significant effect on the viscosity of vegetable cream.

Keywords： emulsifier; non-dairy cream; particle size; vertical scan macro analysis test （Turbiscan）

市面上奶油制品分為植物奶油和動物奶油，動物奶油價格昂貴、穩定性差，含有較多膽固醇，不宜過多食用;而植物奶油來源廣泛、價格低廉，但植物奶油存在大量不易被人體消化吸收的反式脂肪酸，增加患心血管疾病、糖尿病等疾病的風險，同時運輸過程需冷藏，增加了運輸成本。本文研究的是完全氫化的植物奶油，不含反式脂肪酸，同時通過配制乳化劑穩定體系制備穩定性強的常溫植物奶油，改善常溫植物奶油在運輸過程中出現油水分離的現象，降低運輸成本，提高儲存便利性，為常溫植物奶油的穩定性研究提供數據支持。

乳化劑是能使兩種或兩種以上互不相溶的混合液體形成穩定乳狀液的一類物質，是一種表面活性劑，分子中既有親水基又有疏水基，導致其可介于油水之間，使兩者形成穩定的乳濁液[1-2]。乳化劑還可以與食品中的蛋白質、脂類等相互作用表現出多種功能。在食品領域，添加乳化劑還可以延長貨架期[3]。

蔗糖脂肪酸酯簡稱蔗糖酯，由蔗糖與正羧酸反應生成，是一種高效乳化劑和表面活性劑，具有良好的乳化、分散、滲透、起泡等性能[4-5];硬脂酰乳酸鈉是由硬脂酸和乳酸中合成鈉鹽而制得的，是世界上使用量最大的陰離子型乳化劑和食品改良劑[6]。聚甘油脂肪酸酯是由脂肪酸與聚甘油反應制成，聚甘油的高級脂肪酸酯是性能優良的非離子表面活性劑，其親水性隨甘油聚合度的增加而增加、親油性隨脂肪酸烷基的不同而不同，適用于各種特殊的用途[7]。吐溫60由山梨糖醇和山梨糖醇酐與硬脂酸部分酯化而成，在乳制品中作穩定劑可以避免油水分離[8]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

氫化棕櫚仁油、氫化植物油（食品級，20 kg/箱），益海嘉里金龍魚糧油食品股份有限公司;蔗糖脂肪酸酯S570、蔗糖脂肪酸酯S1670、聚甘油脂肪酸酯SWA-10D（食品級，12 kg/箱），三菱商事株式會社;硬脂酰乳酸鈉SSL70AP（食品級，5 kg/箱），巴斯夫股份公司;吐溫60S-20（食品級，200 kg/桶），龍沙集團。

1.2 儀器與設備

管式熱交換超高溫殺菌機（ST-20），無菌灌裝室（CT-20）：上海順儀實驗設備有限公司;磁力攪拌器（HH-WS）：常州亞特實驗儀器有限公司;高壓均質機（NS2002H）：GEA;黏度儀（Brookfield DV-2T）：美國Brookfield公司;激光粒徑分析儀，（Mastersizer3000）：英國馬爾文儀器有限公司;Turbiscan分析儀：法國Formulaction公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 植脂奶油制備工藝

實驗前將氫化棕櫚仁油和氫化植物油在55～65 ℃水浴鍋中進行預熱融化，同時使用90 ℃熱水將乳化劑和白砂糖進行攪拌溶解，溶解后加入乳清粉，使用磁力攪拌器進行攪拌，攪拌至無粉狀顆粒后，將融化好的植物油緩慢加入，繼續攪拌10 min，再加入食鹽和緩沖鹽，完全攪拌均勻后加入過濾水，定容至1 000 mL。定容后的溶液用150目篩網進行過濾，將過濾后的澄清液在均質機中進行均質，均質壓力為25 MPa，均質2次后使用管式熱交換超高溫殺菌劑進行殺菌，灌裝。

1.3.2 配方設計

不同穩定性植物奶油的基礎配方如表1所示。

1.3.3 植物奶油穩定性的測試方法

（1）粒徑測試。采用馬爾文激光粒度分析儀Mastersizer3000測定樣品的粒徑分布[9]。以波長為633 nm的He-Ne激光器為主光源，波長為466 nm的藍光固體光源為輔光源，采用去離子水作為分散相，攪拌速率為2 000 r·min-1，其中水的折射率為1.33，樣品的折射率設置為1.45，樣品的吸收率為0.01。對植脂奶油的粒徑分布、體積平均直徑和表面積平均直徑進行分析，每個樣品測定3次，取平均值。

（2）垂直掃描宏觀分析（Turbiscan）。采用850 nm

近紅外光源檢測添加不同乳化劑植物奶油的穩定性[10]。參考白潔[11]、呂長鑫[12]等的方法，將樣品放入檢測器內，每40 μm掃描1次獲得透射光反射光強度，每20 s掃描1次，管高度為40 mm，測定溫度為43 ℃。由穩定性分析儀獲取的透射光強度變化（背散射光強度隨時間的波動變化）判斷植物奶油的穩定性。

2 結果與分析

前期試驗選擇蔗糖脂肪酸酯S570、蔗糖脂肪酸酯S1670、硬脂酰乳酸鈉、聚甘油酯和吐溫60，通過控制單因素變量，制備10組樣品，測試樣品的離心沉淀率和黏度，初步篩選出蔗糖脂肪酸酯S1670和硬脂酰乳酸鈉兩種對植物奶油穩定性影響顯著的乳化劑進行深入研究。穩定性測試方法參考酸性乳飲料穩定性測試方法[13]，通過測試植物奶油的離心沉淀率、粒徑和Turbiscan背散射光，篩選出對植物奶油穩定效果最佳的乳化劑，為產品研發人員提供參考數據。其中，本文離心后植物奶油上層為油脂和蛋白，下層為水相，數據結果主觀性太強，因此本文實驗數據不呈現樣品的離心沉淀率數據分析部分。

2.1 粒徑分析

根據Stoke定律，產品粒徑分布越大，產品越不穩定[14]，由圖1可知，當蔗糖酯∶硬脂酰乳酸鈉=1∶1（配方3）和蔗糖酯∶硬脂酰乳酸鈉=1∶2（配方5）時，植物奶油粒徑分布范圍大，樣品在100～1 000 μm處有峰，分析植物奶油可能存在蛋白質的絮凝或者出現脂肪聚集，產品不穩定。未加入乳化劑的植物奶油（空白樣）在1 μm處存在單峰，加入硬脂酰乳酸鈉、蔗糖酯和蔗糖酯∶硬脂酰乳酸鈉=2∶1（配方4）時，產品在1 μm和10 μm處有峰，表明加入乳化劑后，產品中存在粒徑變大的現象，可能與蛋白和脂肪的聚集有關，而加入硬脂酰乳酸鈉其體積分數最小。

根據圖1粒徑測試結果，針對植物奶油中硬脂酰乳酸鈉的添加量不同進行粒徑分析。由圖2可知，當硬脂酰乳酸鈉添加量為1‰（最小添加量）（配方6）、4‰（配方9）和5‰（配方2）時（最大添加量），植物奶油的粒徑分布在10 μm處存在小峰，表明此時植物奶油中出現蛋白絮凝或者脂肪出現聚集;空白樣和硬脂酰乳酸鈉添加量為2‰（配方7）、3‰（配方8）時，其粒徑分布僅在1 μm處存在單峰，表明其粒徑分布相對均勻。由表2可知，當硬脂酰乳酸鈉添加量為2‰時，其體積平均直徑與表面積平均直徑的差值最小，差值越小，粒度分布越集中。從植物奶油的粒徑測試結果可知，硬脂酰乳酸鈉的添加量與粒徑分布不存在規律性。

2.2 垂直掃描宏觀分析測試結果分析

依據多重光散射原理，單位時間內的背散射光變化量（ΔBS的絕對值）決定著乳狀液的穩定性。ΔBS的絕對值越小，乳狀液越穩定，乳化傾向越大;反之，乳化傾向就越小。從圖3可知，加入蔗糖酯的植物奶油（b），出現底部脂肪球上移，導致底部出現澄清層，上層出現油脂層;當蔗糖酯∶硬脂酰乳酸鈉=2∶1時（e），出現蛋白質絮凝和脂肪聚集情況，反而破壞了植物奶油的穩定體系[14];加入硬脂酰乳酸鈉后，植物奶油呈現不同的狀態，當硬脂酰乳酸鈉添加量為1‰（g）、4‰（j）和5‰（c）時，植物奶油底部出現澄清層，上層出現油脂層，分析底部的脂肪上移，頂部存在脂肪的聚集，導致底部體積濃度減小，此結果與植物奶油粒徑分析數據中，出現部分粒徑變大的現象一致;當硬脂酰乳酸鈉添加量為3‰（i）時，植物奶油底部與頂部均出現澄清層;當硬脂酰乳酸鈉添加量為2‰（h）時，植物奶油僅在頂部出現澄清層（頂部出現輕微浮油），底部及中間層穩定，并未影響整體的穩定體系，穩定性較其他樣品好。

3 結論

根據粒徑、背散射分散數據測定結果發現，當植物奶油中加入復配乳化劑后，存在破壞奶油穩定性的現象，而不同乳化劑的添加量及復配物對植物奶油的穩定性影響不一致，并非加入的乳化劑量越多，粒徑越小，體系越穩定。當植物奶油中加入的硬脂酰乳酸鈉添加量為2‰和3‰時，其粒徑分布均勻，體積分數最小，通過Turbiscan背散射光數據表明，當硬脂酰乳酸鈉添加量為2‰時，植物奶油的穩定體系最好。本文僅研究了5種乳化劑對常溫植物奶油穩定性的影響，篩選出對植物奶油穩定效果顯著的乳化劑，并未對穩定性進行深入研究，下一步將擴大乳化劑篩選范圍，配制穩定性最好的乳化體系。

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