劉 麗，程建軍，，* ，石 琳，馮憲民，江連洲，生慶海

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江哈爾濱150030;2.內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)股份有限公司，內(nèi)蒙古011500)

冰淇淋是一種復(fù)雜的復(fù)合膠體，其產(chǎn)品含有脂肪液滴、乳固體、空氣泡和冰晶等［1］。近年來(lái)用大豆蛋白部分替代動(dòng)物性原料制作冰淇淋的研究受到廣泛重視。這不僅因?yàn)榇蠖沟鞍踪|(zhì)是重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)［2］，同時(shí)大豆蛋白質(zhì)還具有許多加工功能性質(zhì)［3-4］，如:蛋白質(zhì)的水合性質(zhì)、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用以及表面性質(zhì)等。大豆蛋白在肉制品、嬰兒食品及乳制品中應(yīng)用，這些性質(zhì)起著十分重要的作用［5］;大豆蛋白在冰淇淋中應(yīng)用［6-7］，可顯著提高冰淇淋的氮含量、稠度系數(shù)及抗融性，并能抑制在熱波動(dòng)過(guò)程中冰晶的增長(zhǎng);但對(duì)膨脹率及風(fēng)味有負(fù)面影響，在取代脫脂乳粉20%以上時(shí)產(chǎn)生不愉快的豆腥味。本文主要研究不同來(lái)源的大豆分離蛋白在不同取代率下對(duì)冰淇淋品質(zhì)的影響，通過(guò)不同來(lái)源的大豆分離蛋白的加工特性的差異，研究探討大豆分離蛋白加工功能性質(zhì)與冰淇淋品質(zhì)的關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大豆分離蛋白Ⅰ 來(lái)自于哈爾濱哈高科大豆食品公司;大豆分離蛋白Ⅱ 來(lái)自于美國(guó)杜邦公司;大豆分離蛋白Ⅲ 來(lái)自于日本不二富吉(北京)科技有限公司;大豆分離蛋白Ⅳ 來(lái)自于上海鶴善實(shí)業(yè)有限公司;全脂奶粉 內(nèi)蒙古蒙牛股份有限公司;椰子油 內(nèi)蒙古蒙牛股份有限公司;蔗糖 市售;黃原膠 丹尼斯克;刺槐豆膠 丹尼斯克;單甘酯、蔗糖酯 柳州長(zhǎng)遠(yuǎn)食品配料有限公司;大豆油 金龍魚(yú);SDS 實(shí)驗(yàn)室配制。

IC9308 全自動(dòng)冰淇淋機(jī)Caple 客浦;RW20digital 頂置式機(jī)械攪拌器 德國(guó)IKA;ME100L高剪切乳化機(jī)上海富麥機(jī)電設(shè)備有限公司;NDJ-5S旋轉(zhuǎn)粘度計(jì) 上海精密科學(xué)設(shè)備有限公司;TA-XT2i 型質(zhì)構(gòu)儀 TA-XT plus，英國(guó)。

1.2 冰淇淋基礎(chǔ)配方

全脂奶粉10%，奶油10%，蔗糖14%，單甘酯∶蔗糖酯(1∶1)0.15%，黃原膠∶刺槐豆膠(1∶1)0.12%。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 冰淇淋生產(chǎn)工藝及大豆分離蛋白取代率 原料混合(50～60℃)→殺菌(83～85℃，15s)→均質(zhì)→老化(4℃，12h)→凝凍→硬化→冷藏

四種大豆分離蛋白分別以20%、30%、40% 及50%的取代率取代基礎(chǔ)配方中的全脂乳粉。

1.3.2 大豆分離蛋白起泡性及泡沫穩(wěn)定性 將一定濃度的SPI 溶液100mL 至于500mL 量筒中，使用高剪切乳化機(jī)以6000r/min 的速度均質(zhì)40s，連續(xù)3 次共計(jì)2min，記錄液面高度，記為V0，靜止30min 后再次記錄液面高度，記為V［10］30。起泡能力(Foaming Capacity)和泡沫穩(wěn)定性(Foaming Stability)公式如下:

1.3.3 大豆分離蛋白乳化性與乳化穩(wěn)定性 蛋白乳化性測(cè)定按照Pearce 和Kinsella 的方法進(jìn)行。取固形物為2%樣品溶液10mL，水化30min 后加入3.0mL大豆油，在7500r/min 高速剪切乳化1min，制成乳化液。分別在攪拌后0(立即從底部吸取乳狀液)、10 min 從底部取樣50μL。以25mL 0.1%(W/V)SDS 稀釋，測(cè)定500nm 處的吸光值A(chǔ)500，以SDS 溶液為空白［11］。以乳化活力指數(shù)EAI 表示:

式中:EAI 是每克蛋白質(zhì)的乳化面積(m2/g);N 是稀釋倍數(shù);φ 是體系中油相所占的分?jǐn)?shù)，本實(shí)驗(yàn)中油相占0.25;C 是蛋白質(zhì)的濃度(g/mL);L 是比色池光徑(1cm)。

乳化穩(wěn)定性(ES)用乳化穩(wěn)定指數(shù)(ESI)表示:

式中:A0，0 時(shí)刻的吸光值;At，t 時(shí)刻時(shí)的吸光值;ΔT，時(shí)間差;ΔA，ΔT 內(nèi)的吸光值差。

1.3.4 冰淇淋粘度的測(cè)定 采用NDJ-5S 旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，測(cè)定經(jīng)4℃老化12h 的冰淇淋漿料的粘度，選用2號(hào)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速為12r/min。

1.3.5 冰淇淋膨脹率的測(cè)定 分別稱取凝凍前后一定體積的混合料重量，膨脹率依如下公式表示［12］:

膨脹率(%)=凝凍前混合料的質(zhì)量-凝凍后同體積冰淇淋質(zhì)量/凝凍后同體積冰淇淋質(zhì)量×100式(5)

1.3.6 冰淇淋融化率的測(cè)定 取經(jīng)硬化后的冰淇淋成品置于35℃培養(yǎng)箱中的金屬網(wǎng)上，金屬網(wǎng)下放一表面皿，計(jì)時(shí)45min 測(cè)融化物質(zhì)量?？谷谛砸匀诨时硎荆诨试降?，抗融性越好［13］。

1.3.7 冰淇淋硬度的測(cè)定 利用質(zhì)構(gòu)儀的檢測(cè)探頭兩次下壓測(cè)定冰淇淋的質(zhì)地特征曲線，樣品為在冰箱硬化1 周的冰淇淋，樣品從冰箱中取出后在室溫下迅速測(cè)定，每個(gè)樣品進(jìn)行3 次平行實(shí)驗(yàn)。參數(shù)設(shè)定:測(cè)試前探頭下降速度2mm/s，測(cè)試速度3mm/s，測(cè)試后探頭回程速度5mm/s，測(cè)試距離15mm，觸發(fā)力20 ×10-2N，探頭類型P/6［14］。

1.3.8 感官評(píng)價(jià) 感官評(píng)價(jià)表，如表1。由八名食品專業(yè)學(xué)生依據(jù)感官評(píng)價(jià)表，按各項(xiàng)打分，然后計(jì)算總和，即得每組冰淇淋總體得分。

表1 冰淇淋感官評(píng)價(jià)表Table 1 Sensory evaluation sheet of ice cream

1.3.9 數(shù)據(jù)處理 對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用spss17，origin7.5進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 大豆分離蛋白的表面性質(zhì)

2.1.1 大豆分離蛋白的起泡性及泡沫穩(wěn)定性 四種大豆分離蛋白的起泡性如圖1 所示。在相同濃度下，品種不同其起泡性相差較大(如圖1-A)。其中大豆分離蛋白Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ的起泡性在80%～100%之間，且差異不顯著;而大豆分離蛋白Ⅲ的起泡性只有15%～25%，顯著小于其它三種。相同種類下，起泡性不隨濃度增加而改變(如圖1-B)。

大豆分離蛋白的泡沫穩(wěn)定性見(jiàn)圖2。在相同濃度下，品種不同泡沫穩(wěn)定性也不相同(如圖2-A)，與起泡性表現(xiàn)出一致性，其中大豆分離蛋白Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ的泡沫穩(wěn)定性在85%～100%之間，且差異性不顯著;而大豆分離蛋白Ⅲ的泡沫穩(wěn)定性只有35%～60%，顯著小于其它三種大豆分離蛋白的泡沫穩(wěn)定性。泡沫穩(wěn)定性隨濃度的改變變化較小(如圖2-B)。

圖1 大豆分離蛋白的起泡性Fig.1 The foaming capacity of soybean protein isolates

圖2 大豆分離蛋白的泡沫穩(wěn)定性Fig.2 The foaming stability of soybean protein isolates

2.1.2 大豆分離蛋白的乳化性及乳化穩(wěn)定性 大豆分離蛋白的乳化性(EAI)及乳化穩(wěn)定性(ESI)如圖3所示。大豆分離蛋白來(lái)源不同，其乳化性和乳化穩(wěn)定性也不一致。2%濃度大豆分離蛋白Ⅰ和Ⅲ的乳化性在14m2/g 附近，差異不顯著;大豆分離蛋白Ⅱ和Ⅳ的乳化性在10m2/g 附近，差異不顯著;并且大豆分離蛋白Ⅰ和大豆分離蛋白Ⅲ的乳化性顯著大于大豆分離蛋白Ⅱ和大豆分離蛋白Ⅳ的乳化性(如圖3)。

乳化穩(wěn)定性之間的差異與乳化性相似，大豆分離蛋白Ⅰ和大豆分離蛋白Ⅲ的乳化穩(wěn)定性顯著大于大豆分離蛋白Ⅱ和大豆分離蛋白Ⅳ的乳化穩(wěn)定性，其中大豆分離蛋白Ⅲ的乳化穩(wěn)定性最優(yōu)。同時(shí)測(cè)定了SPI 濃度為3%時(shí)的乳化性及乳化穩(wěn)定性，與濃度為2%時(shí)的乳化性基本一致。這是因?yàn)楫?dāng)大豆分離蛋白濃度達(dá)到2%時(shí)，該濃度為形成穩(wěn)定膠束的乳化劑(蛋白質(zhì))最低濃度，稱為臨界膠束濃度(CMC)，乳化液達(dá)到CMC 濃度后，油水界面上的乳化劑不隨濃度增加而增多，以至乳化活性與乳化穩(wěn)定性不再升高［15］。

圖3 大豆分離蛋白的乳化性及乳化穩(wěn)定性Fig.3 The EAI and ESI of soybean protein isolates

2.2 SPI 種類與取代率對(duì)冰淇淋漿料粘度的影響

大豆分離蛋白對(duì)冰淇淋混料粘度的影響如圖4所示。隨著四種不同來(lái)源的大豆分離蛋白取代率的增加，冰淇淋混料粘度均呈增加趨勢(shì)(如圖4-A)。其中大豆分離蛋白Ⅰ的冰淇淋漿料粘度提升最小，在取代率為20%～40%時(shí)，冰淇淋漿料粘度沒(méi)有顯著性提高，在取代率為50%時(shí)，粘度上升為1122mPa·s;大豆分離蛋白Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ在取代區(qū)間內(nèi)，粘度隨取代率的增加而顯著提高，從500mPa·s 左右升高至2000mPa·s 以上;其中大豆分離蛋白Ⅳ的漿料粘度上升幅度最大，在50%取代率時(shí)升高至2652mPa·s。

大豆分離蛋白種類不同，其對(duì)冰淇淋漿料粘度的影響不同，并且隨著取代率的增加，這種差異越加明顯(如圖4-B)。在取代率為20%時(shí)種類間差異最小;隨取代率的增加，大豆分離蛋白Ⅰ的漿料粘度一直小于其它三個(gè)來(lái)源的大豆分離蛋白冰淇淋的漿料粘度。

隨不同來(lái)源的大豆分離蛋白取代率的增加，冰淇淋漿料粘度均呈不同程度的上升趨勢(shì)，這源于大豆分離蛋白的吸水性，其與水之間的相互作用，使包含大豆分離蛋白的冰淇淋混料粘度會(huì)升高，且大豆分離蛋白擁有更好的持水性來(lái)獲得更高的粘度［10］。

2.3 大豆分離蛋白種類與取代率對(duì)冰淇淋膨脹率的影響

2.3.1 大豆分離蛋白對(duì)冰淇淋膨脹率的影響 大豆分離蛋白對(duì)冰淇淋膨脹率的影響如圖5 所示。隨著大豆分離蛋白取代率的增加，不同來(lái)源的大豆分離蛋白對(duì)冰淇淋膨脹率的影響并不一致。其中隨著大豆分離蛋白Ⅰ的取代率的增加，膨脹率升高;隨著大豆分離蛋白Ⅱ的取代率的增加，膨脹率沒(méi)有顯著性變化;隨著大豆分離蛋白Ⅲ取代率的增加，膨脹率先升高后下降;隨大豆分離蛋白Ⅳ取代率的增加，膨脹率呈下降趨勢(shì)(如圖5-A)。

圖4 大豆分離蛋白對(duì)冰淇淋混料粘度的影響Fig.4 Influence of SPI on the viscosity of ice cream mix

在相同取代率下，大豆分離蛋白來(lái)源不同，其膨脹率值有差異性。其中在取代率為20%時(shí)，這種差異性較小;但隨著取代率的增加差異性開(kāi)始變大。在30%～50%的取代區(qū)間內(nèi)，大豆分離蛋白Ⅰ、Ⅲ的冰淇淋膨脹率顯著大于大豆分離蛋白Ⅱ、Ⅳ的冰淇淋膨脹率，且大豆分離蛋白Ⅰ與Ⅲ、大豆分離蛋白Ⅱ與Ⅳ之間差異較小(如圖5-B)。

綜合本研究測(cè)定的不同來(lái)源的大豆分離蛋白的起泡性之間的差異性(如圖1)，和四種來(lái)源大豆分離蛋白對(duì)冰淇淋膨脹率的影響。得到大豆分離蛋白Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ的起泡性顯著大于大豆分離蛋白Ⅲ的起泡性，而大豆分離蛋白Ⅰ、Ⅲ取代的冰淇淋的膨脹率大于大豆分離蛋白Ⅱ、Ⅳ取代的冰淇淋的膨脹率，可表明大豆分離蛋白取代乳粉可提高冰淇淋的膨脹率，并不是由于大豆分離蛋白具有較好的起泡性所引起的。這與之前的一些研究不一致，Muhammet Dervisoglu 研究指出大豆?jié)饪s蛋白降低了冰淇淋的膨脹率，是由于大豆?jié)饪s蛋白的起泡性沒(méi)有酪蛋白起泡性好，并同時(shí)指出大豆分離蛋白起泡性可與酪蛋白起泡性相媲美［6］。同時(shí)，Yansumatsu K 等人指出，豆制品有良好的起泡性，可應(yīng)用于冰淇淋中，提高冰淇淋的膨脹率［8］。王秀軍等人將小麥麩皮蛋白加入冰淇淋中，膨脹率有所提高，并指出可能是由于麩皮蛋白具有一定的起泡性，在攪打過(guò)程中形成了更多的氣泡，增大了冰淇淋的膨脹率［9］。

圖5 大豆分離蛋白對(duì)冰淇淋膨脹率的影響Fig.5 Influence of SPI on the overrun of ice cream

2.3.2 大豆分離蛋白乳化性與冰淇淋膨脹率的相關(guān)性分析 四種來(lái)源的大豆分離蛋白的乳化性之間的差異性，與其對(duì)冰淇淋膨脹率的影響趨勢(shì)較一致。且通過(guò)對(duì)乳化性與膨脹率二者進(jìn)行皮爾遜(Person)相關(guān)分析，結(jié)果如表2 所示，當(dāng)大豆分離蛋白取代率為30%、40%時(shí)，兩者之間相關(guān)系數(shù)分別為0.978、0.985，表明二者存在顯著性正相關(guān)，即大豆分離蛋白能提高冰淇淋的膨脹率是由于其自身乳化性的作用。

大豆蛋白的乳化功能，能顯著的降低油、水或空氣、水的界面張力［16］。由于在空氣混入時(shí)能顯著降低空氣、水界面的張力，即有利于空氣的混入與保持，表現(xiàn)為膨脹率的提高。但隨著取代量的繼續(xù)增加，體系粘度上升較大，如果體系粘度過(guò)高，則會(huì)導(dǎo)致冰淇淋物料過(guò)稠，在凝凍過(guò)程中空氣很難大量均勻的分布在冰淇淋中，從而導(dǎo)致產(chǎn)品膨脹率低，口融性差［17］，因此在適宜的粘度范圍內(nèi)，大豆分離蛋白冰淇淋膨脹率與大豆分離蛋白乳化性正相關(guān)。

表2 不同品種的SPI 的乳化性與冰淇淋膨脹率之間的相關(guān)性Table 2 The relativity of the EAI of SPI and the overrun of ice cream

2.4 大豆分離蛋白對(duì)冰淇淋融化率的影響

大豆分離蛋白種類與取代率對(duì)冰淇淋融化率的影響如圖6 所示，大豆分離蛋白來(lái)源不同，其取代率對(duì)冰淇淋融化率的影響基本一致，即隨著取代率的增加，冰淇淋的融化率略有升高或是不變，然后快速下降。

隨著大豆分離蛋白Ⅰ和Ⅲ取代率的增加，冰淇淋融化率的趨勢(shì)相似，在取代率小于50%時(shí)，大豆分離蛋白取代率對(duì)冰淇淋融化率的影響較小，融化率略有升高;取代率達(dá)到50% 時(shí)，融化率值降低幅較大。隨著大豆分離蛋白Ⅱ和Ⅳ取代率的增加，冰淇淋融化率的趨勢(shì)相似，在取代率小于40%時(shí)，大豆分離蛋白對(duì)冰淇淋融化率的影響較小;取代率達(dá)到40%時(shí)，冰淇淋的融化率開(kāi)始降低。其中在大豆分離蛋白Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ取代率為50%時(shí)，冰淇淋融化率幾乎降至為零，融化率過(guò)低將會(huì)導(dǎo)致口融性差，影響風(fēng)味釋放。

表3 SPI 種類及取代率對(duì)冰淇淋硬度的影響Table 3 Influence of kinds and substitution of SPI on the hardness of ice cream

表4 感官評(píng)價(jià)得分Table 4 The score of the sensory evaluation

圖6 大豆分離蛋白對(duì)冰淇淋融化率的影響Fig.6 Influence of SPI on the melting ratio of ice cream

2.5 SPI 種類與取代率對(duì)冰淇淋硬度的影響

大豆分離蛋白的種類及取代率對(duì)冰淇淋硬度的影響如表3 所示。隨大豆分離蛋白取代量的增加，冰淇淋硬度均顯著提高。

大豆分離蛋白Ⅰ和大豆分離蛋白Ⅲ在取代區(qū)間內(nèi)，冰淇淋的硬度值由1000N 升高至1500N 左右;大豆分離蛋白Ⅱ在取代率為50% 時(shí)，硬度值升高至3500N 以上，硬度最大。冰淇淋硬度的變化可能與可溶性固形物含量增加引起冰點(diǎn)的變化有關(guān)，且冰淇淋硬度太大將影響產(chǎn)品的膨脹率和感官評(píng)分［18］。

2.6 感官評(píng)價(jià)

大豆分離蛋白冰淇淋的感官評(píng)價(jià)結(jié)果如表4，隨著大豆分離蛋白取代率的提高，感官評(píng)價(jià)得分先升高后降低。

大豆分離蛋白Ⅰ在取代率為40%時(shí)，感官評(píng)價(jià)得分最高，冰淇淋品質(zhì)最好;大豆分離蛋白Ⅱ在取代率小于50%時(shí)，感官評(píng)價(jià)得分表明，其對(duì)品質(zhì)基本沒(méi)有影響;大豆分離蛋白Ⅲ、Ⅳ在取代率為30%時(shí)，冰淇淋感官品質(zhì)最好。

由于大豆分離蛋白Ⅰ的粘度小于其他三種大豆分離蛋白的粘度，所以其對(duì)奶香味的掩蓋較少，且豆腥味明顯小于其他三種來(lái)源的大豆分離蛋白冰淇淋的豆腥味;如果體系粘度過(guò)高將導(dǎo)致產(chǎn)品口融性差［17］，影響風(fēng)味的釋放，導(dǎo)致奶香味不足、豆腥味較大。

3 結(jié)論

隨大豆分離蛋白取代率的提高，冰淇淋混料粘度及冰淇淋硬度均呈上升趨勢(shì);在宜適的粘度范圍內(nèi)，冰淇淋的膨脹率與大豆分離蛋白的乳化性呈顯著相關(guān)性;在大豆分離蛋白20%～50%的取代區(qū)間內(nèi)，冰淇淋融化率先略有升高，然后快速下降;冰淇淋的感官評(píng)價(jià)得分隨著大豆分離蛋白取代率的增加，先升高后降低。

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