一級均質(zhì)壓力對混合脂攪打奶油品質(zhì)的影響

陳韻 鄭衛(wèi)平 程穎 劉雪梅 張露

攪打奶油是以油脂為主要原料，通過混合、乳化、均質(zhì)、冷卻等工序形成的一種典型的攪打充氣乳制品，廣泛應(yīng)用于蛋糕、面包等烘焙食品中。根據(jù)所用油脂的不同，攪打奶油可分為植脂攪打奶油、混合脂攪打奶油和動物攪打奶油。植脂攪打奶油主要由棕櫚油、椰子油等植物油脂加工而成，不含動物脂肪和膽固醇，熱量低，穩(wěn)定性強(qiáng)，打發(fā)性和可操作性佳。動物攪打奶油是以動物乳脂（主要是牛乳）為主要成分加工而成，口感佳，化口好，但穩(wěn)定性、打發(fā)性和可操作性相對較差?；旌现瑪嚧蚰逃褪怯蓜游锶橹椭参镏净旌霞庸ざ桑谛院?，乳香自然，同時具有良好的穩(wěn)定性、打發(fā)性和可操作性，在目前的奶油類產(chǎn)品市場上占有較大比重。

攪打奶油屬于乳濁液體系，通過攪打充氣，可將其從粘性液態(tài)的O/W型乳液轉(zhuǎn)變?yōu)檎硰椥怨虘B(tài)的W/O型乳液。同時，由于其具有熱力學(xué)不穩(wěn)定性，易發(fā)生油水分離、乳析等現(xiàn)象，從而影響攪打奶油產(chǎn)品品質(zhì)，在實(shí)際生產(chǎn)過程中常采用均質(zhì)處理解決這一問題。均質(zhì)處理是通過高壓作用使乳濁液中的脂肪顆粒微粒化、均勻化，增加脂肪球總表面積，有利于蛋白質(zhì)、乳化劑等物質(zhì)吸附于油水界面，降低界面張力，防止脂肪球聚集，從而提高乳濁液的穩(wěn)定性。均質(zhì)壓力是影響乳濁液均質(zhì)效果的主要因素，研究表明，均質(zhì)壓力越大，脂肪球粒徑越小，越有利于形成穩(wěn)定的乳濁液體系。但均質(zhì)壓力過大，脂肪球過度破裂，則會使得脂肪球總表面積過大，蛋白質(zhì)、乳化劑等物質(zhì)不能有效覆蓋在油水界面上，反而導(dǎo)致乳濁液穩(wěn)定性降低。同時，奶油中的酪蛋白膠束會使脂肪球顆粒發(fā)生僑聯(lián)產(chǎn)生聚集，加速乳濁液體系的油水分離。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過程中常采用二次均質(zhì)工藝生產(chǎn)奶油，較大的一級均質(zhì)壓力可以使乳濁液中脂肪球顆粒迅速破裂成更微小的顆粒，較小的二級均質(zhì)壓力則可以防止脂肪球之間的僑聯(lián)聚集。

本文在原有的奶油配方基礎(chǔ)上，采用二次均質(zhì)工藝生產(chǎn)混合脂攪打奶油，控制二級均質(zhì)壓力為7MPa不變，探究不同一級均質(zhì)壓力（30、35、40、45、50MPa）對奶油乳濁液的粒徑、表觀粘度、離心乳析率、攪打性能以及奶油膏體的裱花性能、質(zhì)構(gòu)特性的影響，得到混合脂攪打奶油的適宜均質(zhì)壓力，為生產(chǎn)高品質(zhì)混合脂攪打奶油提供理論基礎(chǔ)，為其工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

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(tuán)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(tuán)有限公司；復(fù)配乳化穩(wěn)定劑，廣東穩(wěn)邦生物科技有限公司。

2.儀器與設(shè)備。AH-2020型高壓均質(zhì)機(jī)，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(zhuǎn)粘度計，美國Brookfield公司；JM-7LT型奶油攪打機(jī)，徐州佳樂福機(jī)械有限公司；TA-XT Plus型質(zhì)構(gòu)分析儀，超技儀器技術(shù)有限公司；LD5-10型低速離心機(jī)，北京醫(yī)用離心機(jī)廠。

二、實(shí)驗與方法

1.攪打奶油的生產(chǎn)工藝流程。攪打奶油的生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

2.攪打奶油的制備。在68℃條件下，將水相完全溶解、油相充分分散，在攪拌的狀態(tài)下將油相緩慢加入到水相中，巴氏殺菌（68℃±2℃，30min）后，降溫至58℃±2℃。在不同均質(zhì)條件下（一級均質(zhì)壓力分別為30、35、40、45、50MPa，二級均質(zhì)壓力均為7MPa）進(jìn)行均質(zhì)，均質(zhì)后過冷排降溫至5℃-8℃，然后降溫至中心溫度為-18℃。測試前，需要將冷凍好的攪打奶油置于4℃冰箱中解凍24h。

3.粒度分布的測定。將乳濁液樣品按質(zhì)量比1：50加去離子水稀釋。采用通用模式，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(zhuǎn)速為1200r/min。體積平均直徑（D4，3，μm）的計算公式如下：

在上式中，ni為脂肪球數(shù)量，Di為脂肪球直徑。

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

5.離心乳析率的測定。取10g乳濁液于刻度離心管中，在4000r/min條件下離心30min，讀取下層乳清的體積。攪打奶油乳濁液離心乳析率的計算公式如下：

6.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(nèi)，使用攪打器7檔進(jìn)行攪打，打發(fā)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(zhì)量。攪打起泡率的計算公式如下：

其中，m1為同體積打發(fā)前乳濁液的質(zhì)量（g），m2為同體積已完成打發(fā)的奶油的質(zhì)量（g）。

（3）裱花性能觀測。將打發(fā)后的奶油置于裱花袋中，選擇中號裱花嘴進(jìn)行塑形，在25℃穩(wěn)定2h和5h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)觀測。取打發(fā)后的奶油于留樣碗中，分別置于25℃常溫環(huán)境30min和4℃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(xùn)的專業(yè)奶油打發(fā)人員對奶油膏體狀態(tài)進(jìn)行評分，以去掉最值后的平均值為膏體狀態(tài)評價分值。

7.質(zhì)構(gòu)特性的測定。采用TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)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(shè)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(nèi)聚性和粘性數(shù)據(jù)。每個樣品測定3次，最終結(jié)果取平均值。

8.數(shù)據(jù)處理。采用Excel 2010和SPSS 22.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，使用ANOVA進(jìn)行方差分析，使用Duncan分析對組內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析；采用Origin 2019進(jìn)行繪圖。每組實(shí)驗重復(fù)3次，最終結(jié)果均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。

三、結(jié)果與分析

1.一級均質(zhì)壓力對乳濁液粒度分布的影響。奶油乳濁液粒徑分布區(qū)間為0.2-2.0μm，粒徑分布曲線為不規(guī)則雙峰分布，第一峰（0.2-1.0μm）粒徑分布曲線面積明顯大于第二峰（1.0-2.0μm），可能是因為有少量脂肪球發(fā)生聚集。一級均質(zhì)壓力為35MPa時，乳濁液平均粒徑d4，3最小，第一峰曲線面積最大，第二峰面積最??；隨著一級均質(zhì)壓力增加，平均粒徑增加，第一峰面積減小，第二峰面積增大。這可能是因為均質(zhì)壓力增加，脂肪球粒徑減小，脂肪球數(shù)量劇增，界面面積增大，吸附在脂肪球界面上的蛋白質(zhì)和乳化劑濃度降低，脂肪球間發(fā)生碰撞、聚集的幾率增加，從而導(dǎo)致乳濁液較大粒徑的脂肪球數(shù)量增加，在粒徑分布曲線上表現(xiàn)為較大粒徑的峰面積增加。

2.一級均質(zhì)壓力對乳濁液表觀粘度的影響。隨著一級均質(zhì)壓力的增加，乳濁液表觀粘度先增加后減小，當(dāng)一級均質(zhì)壓力為45MPa時，乳濁液表觀粘度最大，為833.33cP。這可能是因為隨著一級均質(zhì)壓力的增加，脂肪球粒徑減小，相同體積分?jǐn)?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(qiáng)，表現(xiàn)為乳濁液表觀粘度增加。但一級均質(zhì)壓力增加至50MPa時，表觀粘度降低，這可能是因為脂肪球界面蛋白濃度降低，蛋白質(zhì)間相互作用降低，表現(xiàn)為乳濁液表觀粘度降低。

3.一級均質(zhì)壓力對乳濁液離心乳析率的影響。隨著一級均質(zhì)壓力的增加，乳濁液離心乳析率顯著降低，當(dāng)一級均質(zhì)壓力從30MPa增加至50MPa時，乳濁液離心乳析率從39.68%降低至26.98%，這可能與表觀粘度有關(guān)。隨著一級均質(zhì)壓力的增加，乳濁液表觀粘度增加，乳濁液中粘性阻力增強(qiáng)，根據(jù)斯托克斯定律，介質(zhì)粘性增加，粒子沉降速率降低，乳濁液中脂肪球遷移率下降，脂肪球相互碰撞發(fā)生聚集的幾率減小，從而導(dǎo)致脂肪球聚集發(fā)生分層的現(xiàn)象減少。

4.一級均質(zhì)壓力對攪打奶油打發(fā)性能的影響。（1）一級均質(zhì)壓力對攪打奶油打發(fā)時間和攪打起泡率的影響。隨著一級均質(zhì)壓力的增加，打發(fā)時間先減小后增加，攪打起泡率總體呈上升趨勢。一級均質(zhì)壓力為35MPa時，打發(fā)時間最短，為274.33s，這可能是因為此時乳濁液平均粒徑最小，界面蛋白濃度相對較低，界面膜穩(wěn)定性更低，在攪打過程中更易破裂，使脂肪球發(fā)生僑聯(lián)包裹氣泡形成穩(wěn)定的固體結(jié)構(gòu)。隨著一級均質(zhì)壓力繼續(xù)增加，打發(fā)時間和攪打起泡率增加。這可能是因為一級均質(zhì)壓力過高，導(dǎo)致乳濁液中脂肪部分聚集的比例增加，在攪打過程中需要更長時間分散已有的結(jié)晶脂肪，使其與乳濁液中的脂肪球交聯(lián)而包裹進(jìn)入的氣泡。同時，在一定范圍內(nèi)，打發(fā)時間越長，充氣相對較多，脂肪聚結(jié)率較大，導(dǎo)致攪打起泡率增加。

（2）一級均質(zhì)壓力對攪打奶油裱花性能的影響。當(dāng)一級均質(zhì)壓力為30-45MPa時，裱花紋理清晰，裱柱性能良好，室溫放置5h后奶油裱花紋理無明顯變化，無明顯氣孔產(chǎn)生。當(dāng)一級均質(zhì)壓力增加至50MPa時，打發(fā)后奶油質(zhì)地較軟，裱花紋理相對較模糊，室溫放置2h后奶油膏體無明顯變化，說明該配方生產(chǎn)的奶油具有較好的穩(wěn)定性，但室溫放置5h后奶油膏體內(nèi)出現(xiàn)少量氣孔。綜合實(shí)際生產(chǎn)考慮，可選擇一級均質(zhì)壓力為30MPa或35MPa。

（3）一級均質(zhì)壓力對攪打奶油膏體狀態(tài)的影響。觀察打發(fā)后和常溫狀態(tài)下放置30min后的奶油膏體發(fā)現(xiàn)，紋路細(xì)滑，無明顯氣泡，在常溫下放置30min后膏體狀態(tài)均無明顯變化，說明此配方生產(chǎn)的奶油具有良好的穩(wěn)定性。一級均質(zhì)壓力為30MPa和35Mpa的奶油膏體狀態(tài)最佳，隨著壓力繼續(xù)增加，膏體狀態(tài)略有下降，50MPa時膏體質(zhì)地較軟。對比打發(fā)后的奶油膏體狀態(tài)，一級均質(zhì)壓力為30MPa的奶油膏體狀態(tài)無明顯變化，但其余膏體狀態(tài)略有下降，出現(xiàn)少量氣泡。

5.一級均質(zhì)壓力對攪打奶油質(zhì)構(gòu)特性的影響。如表2所示，一級均質(zhì)壓力為35-50MPa時，隨著一級均質(zhì)壓力的增加，攪打奶油的硬度、稠度、粘性和內(nèi)聚力均降低。在攪打過程中，脂肪部分聚集形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，包裹充入乳濁液中的氣泡并保持穩(wěn)定，結(jié)晶脂肪間的作用力越強(qiáng)，形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，攪打奶油的硬度越大。當(dāng)一級均質(zhì)壓力為30-35MPa時，脂肪球粒徑較小，界面蛋白濃度較低，界面膜穩(wěn)定性較差，在攪打過程中脂肪球更易發(fā)生聚集，形成穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，此時奶油膏體具有較高的硬度、稠度和粘性。隨著一級均質(zhì)壓力的繼續(xù)增加，乳濁液中脂肪部分聚集比例增加，攪打過程中需要消耗能量先分散脂肪部分聚集體，不利于乳濁液內(nèi)脂肪球相互僑聯(lián)形成穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

綜上所述，本文采用二次均質(zhì)工藝，控制二級均質(zhì)壓力不變，研究不同的一級均質(zhì)壓力對含乳脂植脂攪打奶油乳濁液和奶油膏體的影響。研究發(fā)現(xiàn)，一級均質(zhì)壓力對含乳脂植脂攪打奶油乳濁液和奶油膏體品質(zhì)具有顯著影響。當(dāng)一級均質(zhì)壓力為35MPa時，乳濁液中脂肪球粒徑最小，離心乳析率較低，具有良好的穩(wěn)定性，打發(fā)時間短，攪打起泡率可達(dá)422.67%，打發(fā)后奶油膏體狀態(tài)佳，具有良好的常溫穩(wěn)定性和隔夜穩(wěn)定性，質(zhì)地較硬，可操作性強(qiáng)?？紤]到實(shí)際應(yīng)用中奶油產(chǎn)品需要同時具備良好的穩(wěn)定性和攪打性能，在生產(chǎn)含乳脂植脂攪打奶油時可以選擇一級均質(zhì)壓力為35MPa。

作者簡介：陳韻（1988-），女，瑤族，湖南永州人，高級研發(fā)員，碩士研究生，研究方向為食品乳濁體系。