不同親水基團的親油性乳化劑對混合油脂結(jié)晶及淡奶油穩(wěn)定性的影響

黎永豪，廖 滔，蔡勇建，鄧欣倫，趙強忠,*，趙謀明

（1.華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510640；2.廣東穩(wěn)邦生物科技有限公司，廣東 肇慶 526238）

淡奶油是一種廣受大眾喜愛的食品，可直接食用，也可打發(fā)后用于裝裱咖啡、奶茶、蛋糕等食品，無水奶油（anhydrous milk fat，AMF）因能賦予淡奶油濃郁的奶香和極佳的入口即化感而作為淡奶油制備的主要原料[1]。然而，由于AMF富含熔點低的脂肪酸，固體脂肪含量（solid fat content，SFC）低，所制備的淡奶油可塑性差、穩(wěn)定性差，常溫放置容易出現(xiàn)軟塌、水析現(xiàn)象，降低淡奶油品質(zhì)[2-3]。

目前新型淡奶油制備的主要原料是混合油脂。有研究表明[4-5]，AMF與氫化棕櫚仁油（hydrogenated palm kernel oil，HPKO）相容性好，且兩者作為原料能制備出可塑性好、穩(wěn)定性佳的淡奶油，但這些研究基本沒有涉及油脂結(jié)晶行為與淡奶油穩(wěn)定性之間的關(guān)系。Nguyen等[6]研究油脂結(jié)晶行為對起酥油穩(wěn)定性的影響，AMF與棕櫚油1∶1混合得到的油脂能形成起酥油理想的β’晶型，但貯藏28 d后混合油脂出現(xiàn)大團簇，導(dǎo)致起酥油出現(xiàn)起砂現(xiàn)象。

親油性乳化劑能調(diào)節(jié)油脂結(jié)晶行為進而抑制起酥油起砂、延緩巧克力起霜、改善淡奶油穩(wěn)定性等[7－9]。單甘酯（glycerol monostearate，GMS）能加速AMF成核與晶體生長，促使其形成細小致密的晶體[8]。同時GMS具有良好的乳化能力，與蛋白質(zhì)競爭性吸附在油水界面上，促進脂肪球均勻分散，增加淡奶油乳液穩(wěn)定性，在攪打過程中，GMS取代界面蛋白，在被包裹的氣泡表面形成α-晶體界面層，提高淡奶油泡沫穩(wěn)定性[10-13]。上述研究主要報道了GMS對AMF結(jié)晶行為及淡奶油穩(wěn)定性的影響。聚甘油酯（polyglycerol fatty acid esters，PGE）、丙二醇酯（propylene glycol monostearate，PGMS）與GMS具有相同的親油基團，且親水基團均為丙三醇基的衍生物。PGE和PGMS也能形成α-晶體界面層強化泡沫結(jié)構(gòu)[13]，但鮮有人對比研究相似結(jié)構(gòu)的親油性乳化劑對油脂結(jié)晶行為及淡奶油穩(wěn)定性的影響。

基于此，本研究旨在對比相似結(jié)構(gòu)的GMS、PGE和PGMS對混合油脂（AMF∶HPKO=3∶2）結(jié)晶行為及其制備的淡奶油穩(wěn)定性的影響。通過測定熱性質(zhì)、結(jié)晶動力學(xué)和晶體形態(tài)，闡明親油性乳化劑對混合油脂結(jié)晶行為的影響；通過測定微觀結(jié)構(gòu)、硬度、泡沫穩(wěn)定性及汁液流失率，明晰親油乳化劑對淡奶油穩(wěn)定性的影響；建立混合油脂結(jié)晶行為與淡奶油穩(wěn)定性之間的聯(lián)系。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

AMF（乳脂質(zhì)量分數(shù)99%）、酪蛋白酸鈉、全脂奶粉、脫脂奶粉 新西蘭恒天然集團；HPKO（滑動熔點39～43 ℃）東莞嘉吉糧油有限公司；GMS（親水疏水平衡值（hydrophile-lipophile balance，HLB）=5.5）廣州嘉德樂生化科技有限公司；PGE（HLB=6.2）丹麥帕斯嘉有限公司；PGMS（HLB=3.4）龍沙（中國）投資有限公司；卡拉膠 肇慶海星生物科技有限公司；磷脂 廣州海莎生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

DSC214差示掃描量熱儀 德國耐馳公司；mq-one脈沖核磁共振儀 德國布魯克公司；BX-41偏光顯微鏡、CX31光學(xué)顯微鏡 日本奧林巴斯公司；DF-101S恒溫水浴鍋 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；LDZX-50KBS立式高壓蒸汽滅菌器 上海申安醫(yī)療器械廠；KM800多功能調(diào)速攪拌機 英國凱伍德公司；TA-XT 2i質(zhì)構(gòu)分析儀 英國SMS公司。

1.3 方法

1.3.1 混合油脂的制備

將AMF和HPKO分別在65 ℃水浴加熱至熔化，將AMF與HPKO按質(zhì)量比3∶2混合后，加入質(zhì)量分數(shù)0.035%親油性乳化劑（GMS、PGE或PGMS），所得混合油脂在65 ℃恒溫水浴鍋中，以650 r/min攪拌30 min，隨后貯藏在4 ℃中。

1.3.2 混合油脂結(jié)晶行為的分析

1.3.2.1 熱性質(zhì)的測定

參考Liu Pingli等[14]的方法，稍作修改。用DSC214差示掃描量熱儀分析混合油脂的結(jié)晶特性。稱取5.00 mg混合油脂或親油性乳化劑放置鋁坩堝并加蓋密封，以空鋁坩堝作為對照。鋁坩堝在80 ℃保持10 min，以5 ℃/min冷卻到－10 ℃得到混合油脂的結(jié)晶曲線。

1.3.2.2 SFC的測定

參考蘇爽等[15]的方法。用mq-one脈沖核磁共振儀測定混合油脂分別在5、15、25 ℃的SFC隨溫度變化情況。取1.50 g混合油脂至核磁管內(nèi)，迅速將其放入設(shè)定好的溫度（5、15、25 ℃）的恒溫水浴鍋中，核磁管接觸水面開始計時，每分鐘記錄一次SFC值，直至SFC值不隨時間變化。

Avrami模型廣泛用于研究油脂結(jié)晶，為定量研究混合油脂的結(jié)晶特性，用Avrami方程[16]（式（1））擬合上述所得SFC曲線：

式中：SFCt為t時刻下混合油脂的SFC值；SFCmax為混合油脂達到結(jié)晶平衡時的SFC值；結(jié)晶速率常數(shù)k與晶核及晶體生長速率有關(guān)；Avrami指數(shù)n為成核時間維數(shù)和晶體生長維數(shù)的函數(shù)。

半結(jié)晶時間（t1/2）是一個與n及k密切相關(guān)的參數(shù)，它可由式（2）計算得到：

1.3.2.3 晶體形態(tài)的觀察

參考Zeng Di等[17]的方法。取2.00 μL熔化的混合油脂于65 ℃預(yù)熱過的載玻片上，將預(yù)熱過的蓋玻片蓋于油滴表面，通過BX-41偏振光顯微鏡觀察混合油脂的晶體形態(tài)。

1.3.3 淡奶油的制備

本實驗的淡奶油配方如下：21.00% AMF、14.00% HPKO、2.00%脫脂奶粉、1.25%全脂奶粉、1.00%酪蛋白酸鈉、0.16%磷脂、0.10%親油性乳化劑和0.02%卡拉膠。

AMF和HPKO在65 ℃熔化，將混合均勻的蛋白質(zhì)、乳化劑和膠體加入AMF和HPKO中，加入去離子水后在65 ℃水浴鍋中以650 r/min攪拌30 min，在250 bar下均質(zhì)一次，然后罐裝滅菌（115 ℃，20 min），滅菌后快速冷卻并貯藏在4 ℃冰箱。一部分用于測定乳液的顯微結(jié)構(gòu)，剩下部分全部用于淡奶油的打發(fā)成型，用KM800多功能調(diào)速攪拌機以160 r/min對乳液進行攪打。

1.3.4 淡奶油穩(wěn)定性的測定

1.3.4.1 乳液及淡奶油顯微結(jié)構(gòu)的觀察

參考代克克等[18]的方法。將乳液用去離子水稀釋10 倍，充分混勻后，取2.00 μL稀釋后的樣品滴于載玻片上并蓋上蓋玻片，用CX31光學(xué)顯微鏡觀察其微觀結(jié)構(gòu)（目鏡×10，物鏡×40）。

取少量攪打成型的淡奶油置于載玻片，輕輕地蓋上蓋玻片，用CX 31 光學(xué)顯微鏡觀察其顯微結(jié)構(gòu)（目鏡×10，物鏡×4）。

1.3.4.2 淡奶油硬度的測定

參照Zeng Di等[19]的方法。用TA-XT 2i質(zhì)構(gòu)分析儀測定淡奶油的硬度，使用A/BE探頭，測試前、中、后探頭速率分別為2.00、1.00 mm/s和5.00 mm/s，測試距離為25.00 mm，觸發(fā)力為20.00 g。

1.3.4.3 淡奶油泡沫穩(wěn)定性的測定

將淡奶油在25 ℃條件下碼堆造型，放置1 h后用刮刀斜切，觀察切面粗糙程度，并拍照記錄，用于評價淡奶油的泡沫穩(wěn)定性。

1.3.4.4 淡奶油汁液流失率的測定

參照Zeng Yongchao等[20]的方法，稍作修改。稱取20.00 g淡奶油于漏斗中，并用保鮮膜密封頂部，隨后將其放置在25 ℃培養(yǎng)箱3 h，用燒杯收集淡奶油滴落的液體。用式（3）計算汁液流失率：

式中：mserum為3 h后燒杯收集滴落液體的質(zhì)量；mwhippedcream為剛攪打成型放置在漏斗的淡奶油質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 混合油脂的結(jié)晶行為

2.1.1 熱性質(zhì)

混合油脂的熱性質(zhì)與其晶體形態(tài)密切相關(guān)，而晶體形態(tài)對淡奶油的穩(wěn)定性起關(guān)鍵作用。如圖1a所示，GMS起始結(jié)晶溫度最高，達64.19 ℃，PGE的起始結(jié)晶溫度為54.67 ℃，而PGMS的起始結(jié)晶溫度最低，僅為39.33 ℃。親油性乳化劑的結(jié)晶峰峰形細長，說明其組成成分均一簡單[3]。如圖1b所示，所有混合油脂均出現(xiàn)兩個結(jié)晶峰，且峰形具有一定的相似性，在20～30 ℃范圍內(nèi)出現(xiàn)小的結(jié)晶峰（TC1），對應(yīng)混合油脂的棕櫚酸、硬脂酸等高熔點脂肪酸，在－5～15 ℃之間出現(xiàn)大的結(jié)晶峰（TC2），對應(yīng)其月桂酸、豆蔻酸、油酸等中低熔點脂肪酸。由表1可知，親油性乳化劑顯著提高混合油脂的起始結(jié)晶溫度（TCon）和TC1，GMS、PGE和PGMS使混合油脂的TCon從26.64 ℃分別升高到28.20、28.43 ℃和27.98 ℃（P＜0.05），TC1從24.26 ℃分別升高至26.71、25.69 ℃和26.68 ℃（P＜0.05）。添加GMS和PGE后混合油脂的TC2發(fā)生明顯左移，從8.33 ℃分別下降至6.23 ℃和4.29 ℃（P＜0.05），而PGMS使TC2發(fā)生明顯右移，從8.33 ℃升高至11.21 ℃（P＜0.05）。

表1 混合油脂起始結(jié)晶溫度和峰值溫度Table 1 Crystallization onset temperatures and crystallization peak temperatures of fat blends℃

圖1 純親油性乳化劑（a）以及混合油脂（b）的結(jié)晶曲線Fig.1 Crystallization curves of pure lipophilic emulsifiers (a) and fat blends (b)

油脂的結(jié)晶峰與其成核及晶體生長密切相關(guān)[3,17,21-22]。添加親油性乳化劑后，混合油脂的TCon發(fā)生明顯右移，這可能是由以下兩個原因所導(dǎo)致：第一，GMS和PGE起始結(jié)晶溫度高，成核誘導(dǎo)能力強，在結(jié)晶過程中，誘導(dǎo)混合油脂高熔點脂肪酸異相成核；第二，PGMS的HLB值相對較低，油溶性大，空間結(jié)構(gòu)小，吸附到晶體表面的驅(qū)動力小，可加速混合油脂高熔點脂肪酸的成核。添加PGE的混合油脂，TC1向高溫處偏移程度不及添加GMS或PGMS的混合油脂，這可能是由于PGE的親水基團為聚甘油基，空間結(jié)構(gòu)遠大于GMS和PGMS，阻礙其吸附于晶核表面，削弱PGE與晶核間的相互作用。TC2的偏移與混合油脂中低熔點脂肪酸的成核與晶體生長有關(guān)，GMS的起始結(jié)晶溫度高，成核誘導(dǎo)能力強，PGE空間結(jié)構(gòu)大，所提供的成核位點多，因此GMS和PGE能促使中低熔點脂肪酸在高溫處成核與晶體生長，使TC2向低溫偏移。相反，由于PGMS的起始結(jié)晶溫度低，所形成的結(jié)晶作為雜質(zhì)結(jié)晶，延緩部分高熔點脂肪酸在高溫處的晶體生長，但其相對較弱的成核誘導(dǎo)能力能加速部分中低熔點脂肪酸在低溫處成核與晶體生長，使TC2向高溫處偏移[21]。

由此可知，混合油脂的結(jié)晶峰是受親油性乳化劑的起始結(jié)晶溫度、親水基團空間結(jié)構(gòu)及其HLB值共同影響。

2.1.2 SFC

SFC對油脂的應(yīng)用特性具有重要的影響，油脂在5 ℃的SFC代表其結(jié)晶能力，15 ℃和25 ℃時的SFC與油脂的熱抗性及泡沫穩(wěn)定性有關(guān)[15,23]。如圖2所示，在5 ℃條件下，空白組在3 min內(nèi)完成一半的結(jié)晶過程，在10 min內(nèi)達到結(jié)晶平衡；在15 ℃條件下，完成一半的結(jié)晶需6 min，達到結(jié)晶平衡需14 min；在25 ℃條件下，需23 min才達到結(jié)晶平衡。隨著結(jié)晶溫度的升高，混合油脂的結(jié)晶程度顯著降低，SFC平衡值由5 ℃的60.74%顯著降低至25 ℃的19.35%。

圖2 混合油脂分別在5（a）、15（b）、25 ℃（c）的SFCFig.2 Solid fat contents of fat blends at 5 (a),15 (b),and 25 ℃ (c)

在5 ℃條件下，所有混合油脂的SFC曲線重合性良好，混合油脂快速成核生長至結(jié)晶平衡。在15 ℃下，GMS、PGE和PGMS能顯著提高混合油脂的結(jié)晶速率，其促進程度排序為：GMS＞PGE＞PGMS。GMS和PGE還能提高混合油脂的SFC平衡值（P＞0.05），相反，PGMS使SFC平衡值從41.04%顯著降低至38.67%（P＜0.05）。在25 ℃條件下，添加GMS和PGE的混合油脂結(jié)晶平衡時間由23 min顯著縮短至16 min，而SFC平衡值由19.35%分別上升至20.19%和20.14%（P＜0.05），Bayard等[24-25]也發(fā)現(xiàn)類似的結(jié)果，長鏈飽和脂肪酸能促進AMF結(jié)晶同時提高其SFC平衡值。添加PGMS的混合油脂和空白組曲線重合性高，均出現(xiàn)無脂肪結(jié)晶的弛豫階段，隨后是緩慢的成核與晶體生長階段。

在5 ℃條件下，混合油脂結(jié)晶行為不受親油性乳化劑所影響。隨著結(jié)晶溫度的升高，親油性乳化劑逐漸成為影響混合油脂結(jié)晶行為的主導(dǎo)因素。在15 ℃條件下，親油性乳化劑均能提高混合油脂的結(jié)晶速率，這可能是由于它們使混合油脂的TCon和TC1向高溫處偏移，加速混合油脂成核。GMS和PGE能提高混合油脂結(jié)晶程度，而PGMS則降低其結(jié)晶程度，主要原因是GMS和PGE促進高熔點脂肪酸晶體生長，使高熔點脂肪酸結(jié)晶峰面積變大，而PGMS抑制高熔點脂肪酸晶體生長，使高熔點脂肪酸結(jié)晶峰面積變小[3,21]。在25 ℃條件下，由于GMS和PGE成核誘導(dǎo)能力強，在低過冷度下依舊能促進混合油脂成核與晶體生長，因此顯著提高結(jié)晶速率和結(jié)晶程度[8]，而PGMS在該溫度下不改變混合油脂結(jié)晶速率和結(jié)晶程度，這可能是由于25 ℃條件下分子熱運動劇烈，導(dǎo)致PGMS難以吸附在晶核表面，降低其與及晶核之間的相互作用。

由此可知，結(jié)晶速率與混合油脂成核密切相關(guān)，而結(jié)晶程度則與其晶體生長有關(guān)。

2.1.3 等溫結(jié)晶動力學(xué)

為了準確定量描述結(jié)晶過程，揭示親油性乳化劑對混合油脂結(jié)晶過程中的成核及晶體生長的影響，采用Avrami結(jié)晶動力學(xué)模型對SFC曲線進行擬合[16]。所有結(jié)晶溫度下曲線擬合的R2＞0.990。

理論上n為1～4的整數(shù)，不同n值對應(yīng)不同的成核及生長機制[22]，n值越小則混合油脂的成核誘導(dǎo)時間越短、晶體生長越快、形成的晶體尺寸越小，數(shù)量越多[15]。由表2可知，隨著結(jié)晶溫度從5 ℃升高至25 ℃，空白組的n值從1增加到3，表明混合油脂由瞬時成核針狀生長轉(zhuǎn)變成零星成核盤狀生長。在5 ℃和15 ℃時，親油性乳化劑對n值的影響較小，但在25 ℃時，添加GMS和PGE的混合油脂，n值從3降低至2，表明其結(jié)晶行為由零星成核盤狀生長轉(zhuǎn)變成瞬時成核盤狀生長。

表2 混合油脂的等溫結(jié)晶動力學(xué)參數(shù)Table 2 Isothermal crystallization kinetic parameters of fat blends

此外，k與t1/2也能反映混合油脂結(jié)晶過程中成核及晶體生長[26-27]。隨著結(jié)晶溫度的升高，空白組的k值變小，t1/2值增大，這是由于高溫下，分子熱運動劇烈、混合油脂成核困難、晶體生長緩慢。在5 ℃條件下，親油性乳化劑對混合油脂k值和t1/2值不產(chǎn)生影響。在15 ℃條件下，添加親油性乳化劑后，混合油脂的k值增大，t1/2值變小，其中GMS和PGE加速高熔點脂肪酸成核及晶體生長，PGMS加速高熔點脂肪酸成核但抑制晶體生長。在25 ℃條件下，添加GMS和PGE，混合油脂的k值增大，t1/2值變小，而PGMS不改變混合油脂的k值和t1/2值。

2.1.4 晶體形態(tài)

油脂的晶體形態(tài)對充氣食品的穩(wěn)定性有重要作用[6,14]。利用偏光顯微鏡觀察混合油脂的晶體形態(tài)，晶體越細小，其對偏振光的雙折射率就越低[28]。由圖3a可知，在5 ℃條件下，所有混合油脂均形成針狀晶體及致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這與Avrami指數(shù)n=1相對應(yīng)。由于結(jié)晶溫度的升高及結(jié)晶程度的下降，空白組的晶體尺寸增大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)致密性下降。在15 ℃條件下，添加GMS與PGE后，晶體尺寸減小，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)致密性增加，添加PGMS后，晶體尺寸減小，但其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)致密性下降（圖3b）。在25 ℃條件下，添加GMS與PGE后，混合油脂的晶體形態(tài)與15 ℃相近，而PGMS不改變混合油脂的晶體形態(tài)（圖3c）。

圖3 在5（a）、15（b）、25℃（c）條件下貯藏1 d和5℃貯藏30 d（d）的混合油脂晶體形態(tài)Fig.3 Crystal morphology of fat blends stored at 5 (a),15 (b) or 25℃ (c) for 1 day or 5℃ for 30 days (d)

GMS和PGE能顯著提高混合油脂的TCon和TC1，表明GMS和PGE可作為成核誘導(dǎo)劑，降低成核自由能，催化混合油脂瞬時形成大量晶核，晶核間聚集形成細小的晶體，同時GMS和PGE在15 ℃和25 ℃時能提高混合油脂的結(jié)晶程度，改善晶體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)致密性[29]。PGMS同樣能提高混合油脂的TCon和TC1，加速混合油脂異相成核，使其形成細小的晶體，但PGMS降低混合油脂在15 ℃條件下的結(jié)晶程度，導(dǎo)致晶體間空隙大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)致密性下降[29]，而在25 ℃條件下對混合油脂結(jié)晶行為無明顯影響，因此晶體形態(tài)不發(fā)生改變。

將所有混合油脂在5 ℃貯藏30 d（圖3d），空白組出現(xiàn)晶體團簇，這可能是由于晶體在低溫下緩慢擴散并聚集形成大團簇，以達到一個更穩(wěn)定的狀態(tài)[6]。Nguyen等[6]將AMF與棕櫚油1∶1復(fù)配得到的混合油脂在5 ℃貯藏2 d，所有晶體尺寸＜1 μm，而貯藏28 d后出現(xiàn)尺寸＞200 μm的團簇。GMS、PGE和PGMS使混合油脂的晶體形態(tài)保持最初的狀態(tài)，這主要有兩個原因：第一，GMS和PGE通過獨自成核增加混合油脂黏度，導(dǎo)致晶體移動困難；第二，PGMS會吸附在晶體表面延緩晶體間的聚集[30]。

添加GMS、PGE和PGMS后，混合油脂的熱性質(zhì)、SFC、成核生長機制及晶體形態(tài)均存在明顯差異，意味著所制備的淡奶油在穩(wěn)定性上也存在差異[3,8-9,14,17]。

2.2 淡奶油的穩(wěn)定性

2.2.1 乳液和淡奶油的微觀結(jié)構(gòu)

淡奶油乳液的顯微結(jié)構(gòu)與其乳化穩(wěn)定性密切相關(guān)。由圖4a所示，空白組中出現(xiàn)大量由小脂肪球聚集形成的脂肪聚集體，添加GMS和PGE后，細小單一的脂肪球均勻分散在乳液中，而添加PGMS后，乳液出現(xiàn)了少量大脂肪球。在空白組中，蛋白質(zhì)的乳化能力不足以抑制小脂肪球的聚集。李揚[12]和代克克[18]等也發(fā)現(xiàn)類似的結(jié)果。GMS和PGE具有很好的乳化能力，在乳液中形成細小均一的脂肪球，其可能的原因是GMS和PGE吸附在油水界面與蛋白質(zhì)相互作用，促進脂肪球均勻分散[11]。Zeng Di等[17]也發(fā)現(xiàn)類似的結(jié)果，蔗糖酯S370能使細小均一的脂肪球分散在植脂奶油乳液中。盡管PGMS的油溶性優(yōu)于GMS和PGE，但其乳化能力卻不及GMS和PGE，所制備的乳液出現(xiàn)大脂肪球，這可能是因為親油性乳化劑的親水基團空間結(jié)構(gòu)對其乳化能力起重要作用，PGMS的親水基團為丙二醇基，空間結(jié)構(gòu)小，降低其與蛋白質(zhì)在油水界面的相互作用[13]。

圖4 淡奶油乳液攪打前（a）和攪打后（b）的顯微結(jié)構(gòu)Fig.4 Microstructures of emulsions before (a) and after (b) whipping

圖4b為淡奶油的顯微結(jié)構(gòu)圖，空白組中存在許多不規(guī)則氣泡，主要原因是：在25 ℃條件下，淡奶油內(nèi)部所包裹的氣泡容易被大尺寸晶體刺破[19]。添加GMS和PGE，淡奶油形成尺寸適中的球形氣泡，氣泡間排布緊密，這是因為添加GMS和PGE后，細小致密的晶體形成牢固的脂肪網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，緊密包裹氣泡[10,31]。加入PGMS的淡奶油中含有大量小氣泡，且氣泡間的空隙遠大于其他淡奶油，這可能是由于添加PGMS后，細小但疏松的晶體形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為脆弱，無法有效包裹氣泡[13]。

2.2.2 淡奶油的硬度

硬度是評價淡奶油泡沫穩(wěn)定性的重要參數(shù)之一[9]?？瞻捉M的硬度最高，達432 g，添加GMS和PGE的淡奶油硬度分別為357 g和361 g，添加PGMS的淡奶油硬度為330 g（圖5）。在沒有親油性乳化劑的情況下，空白組形成粗大但致密的晶體，導(dǎo)致結(jié)晶脂肪球在攪打過程中更容易發(fā)生碰撞，最終形成牢固的脂肪網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[19,20]。與空白組相比，添加親油性乳化劑的淡奶油硬度顯著降低（P＜0.05），這是因為親油性乳化劑顯著降低晶體尺寸，削弱結(jié)晶脂肪球刺破臨近脂肪球膜的能力，淡奶油部分聚結(jié)程度低，難以形成牢固的脂肪網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[3,14]。添加GMS和PGE的淡奶油硬度顯著高于添加PGMS的（P＜0.05），這可能是由于在結(jié)晶過程中，GMS和PGE使混合油脂結(jié)晶速率更快、結(jié)晶程度更高（圖2），所形成的晶體更細小、排布更緊密（圖3），這在一定程度上強化淡奶油的脂肪網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

圖5 淡奶油的硬度Fig.5 Firmness of whipped cream

2.2.3 淡奶油的泡沫穩(wěn)定性

如圖6所示，空白組挺立度好，橫切面粗糙感明顯，有許多不規(guī)則的氣泡，這主要有兩個原因：第一，空白組硬度最高賦予其良好的挺立度；第二，粗大晶體在25 ℃貯藏過程中會刺破氣泡[19]。添加GMS和PGE的淡奶油挺立度好，橫切面光滑細膩，氣泡細小均一，這主要有兩個原因：第一，GMS和PGE提高混合油脂的SFC平衡值（圖2b、c），促使淡奶油形成牢固的脂肪網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保持良好的挺立度[3]；第二，細小的結(jié)晶脂肪球在攪打過程中包裹尺寸相近的氣泡，提高淡奶油的光滑度和細膩度[31]。添加PGMS的淡奶油挺立度差，橫截面粗糙感明顯，氣泡變形嚴重，其原因是PGMS降低混合油脂的SFC平衡值（圖2b、c），促使淡奶油形成脆弱的脂肪網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，泡沫結(jié)構(gòu)容易坍塌，降低淡奶油泡沫穩(wěn)定性，同時在25 ℃貯藏過程中，小氣泡容易合并成大氣泡，增加淡奶油的粗感度。

圖6 淡奶油的壘堆切面圖Fig.6 Cross-sectional images of whipped cream

2.2.4 淡奶油的汁液流失率

淡奶油的汁液流失率也能反映淡奶油的泡沫穩(wěn)定性[20]。由圖7可知，空白組的汁液流失率為9.64%，添加GMS和PGE后淡奶油的汁液流失率由9.64%分別降低至0.06%和0.10%（P＜0.05），而添加PGMS，淡奶油的汁液流失率為15.15%。雖然空白組形成硬度最高的脂肪網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但蛋白質(zhì)的乳化能力過低，導(dǎo)致淡奶油出現(xiàn)油水分離，此外，在25 ℃貯藏過程中，粗大晶體刺破氣泡，也一定程度加劇淡奶油的失穩(wěn)現(xiàn)象[19]。GMS和PGE與蛋白質(zhì)相互作用，有效抑制淡奶油的油水分離，同時，細小的結(jié)晶脂肪球包裹的氣泡尺寸相近（圖4b），阻止氣泡間的合并，提高淡奶油的泡沫穩(wěn)定性[9,31]。雖然PGE能一定程度抑制淡奶油的油水分離，但脆弱的泡沫結(jié)構(gòu)無法有效包裹氣泡以及束縛水分子移動，導(dǎo)致淡奶油汁液流失率增加[13]。

圖7 淡奶油的汁液流失率Fig.7 Serum loss of whipped cream

3 結(jié)論

系統(tǒng)研究了親油性乳化劑GMS、PGE和PGMS對混合油脂結(jié)晶及淡奶油穩(wěn)定性的影響。研究發(fā)現(xiàn)：親水基團為單甘油基的GMS起始結(jié)晶溫度最高，達64.19 ℃，在結(jié)晶過程中率先結(jié)晶成核，誘導(dǎo)混合油脂異相成核形成細小均一的晶體，這些晶體在攪打過程中形成牢固的脂肪網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，緊密包裹氣泡；親水基團為聚甘油基的PGE起始結(jié)晶溫度為54.67 ℃，在結(jié)晶過程中作為成核模板促進混合油脂結(jié)晶，同時聚甘油基的空間結(jié)構(gòu)大，提供大量的成核位點加速成核，晶核聚集形成致密的晶體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并最終提高淡奶油的泡沫穩(wěn)定性；親水基團為丙二醇基的PGMS HLB值低，油溶性好，吸附到晶體表面的驅(qū)動力小，能促進混合油脂成核，形成細小晶核，但PGMS起始結(jié)晶溫度低且空間結(jié)構(gòu)小，所形成的異質(zhì)晶體抑制混合油脂晶體生長并減弱晶體間相互作用，導(dǎo)致淡奶油形成脆弱的脂肪網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，無法有效包裹氣泡。因此，當(dāng)親油性乳化劑能加速混合油脂結(jié)晶并形成細小致密的晶體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其所制備的淡奶油穩(wěn)定性顯著提高。