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        一級(jí)均質(zhì)壓力對(duì)混合脂攪打奶油品質(zhì)的影響

        2023-08-26 20:49:51陳韻鄭衛(wèi)平程穎劉雪梅張露
        中國(guó)食品 2023年16期
        關(guān)鍵詞:表觀粘度油膏均質(zhì)

        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(guò)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(dòng)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(dòng)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(dòng)物攪打奶油是以動(dòng)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(duì)較差?;旌现瑪嚧蚰逃褪怯蓜?dòng)物乳脂和植物脂肪混合加工而成,化口性好,乳香自然,同時(shí)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(lèi)產(chǎn)品市場(chǎng)上占有較大比重。

        攪打奶油屬于乳濁液體系,通過(guò)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(shí),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(guò)程中常采用均質(zhì)處理解決這一問(wèn)題。均質(zhì)處理是通過(guò)高壓作用使乳濁液中的脂肪顆粒微?;?、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(guò)大,脂肪球過(guò)度破裂,則會(huì)使得脂肪球總表面積過(guò)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(shí),奶油中的酪蛋白膠束會(huì)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(guò)程中常采用二次均質(zhì)工藝生產(chǎn)奶油,較大的一級(jí)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(jí)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(jí)均質(zhì)壓力為7MPa不變,探究不同一級(jí)均質(zhì)壓力(30、35、40、45、50MPa)對(duì)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(wú)水奶油,新西蘭恒天然集團(tuán)有限公司;稀奶油,法國(guó)樂(lè)來(lái)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(jì),美國(guó)Brookfield公司;JM-7LT型奶油攪打機(jī),徐州佳樂(lè)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(yàn)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(jí)均質(zhì)壓力分別為30、35、40、45、50MPa,二級(jí)均質(zhì)壓力均為7MPa)進(jìn)行均質(zhì),均質(zhì)后過(guò)冷排降溫至5℃-8℃,然后降溫至中心溫度為-18℃。測(cè)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(cè)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(jì)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(cè)定。采用Brookfield DV-2T旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)定乳濁液體系的表觀粘度,測(cè)定時(shí)采用4號(hào)轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)速為100rpm,測(cè)試時(shí)間為1min,乳濁液溫度保持5℃-10℃。

        5.離心乳析率的測(cè)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(jì)算公式如下:

        6.打發(fā)性能的測(cè)定。(1)打發(fā)時(shí)間的測(cè)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(shí)停止打發(fā),記錄打發(fā)所需時(shí)間。

        (2)攪打起泡率的測(cè)定。分別取打發(fā)前和打發(fā)后的奶油,置于相同型號(hào)的不銹鋼碗中,測(cè)定其質(zhì)量。攪打起泡率的計(jì)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(cè)。將打發(fā)后的奶油置于裱花袋中,選擇中號(hào)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(cè)。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(cè)打發(fā)后和放置一段時(shí)間后奶油膏體狀態(tài)的變化,制定攪打奶油膏體狀態(tài)評(píng)價(jià)表(表1)。選擇5名經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的專(zhuān)業(yè)奶油打發(fā)人員對(duì)奶油膏體狀態(tài)進(jìn)行評(píng)分,以去掉最值后的平均值為膏體狀態(tài)評(píng)價(jià)分值。

        7.質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定。采用TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)分析儀,測(cè)定壓縮力模式,選擇A/BE探頭(直徑為40mm)。測(cè)試距離設(shè)定為25mm,觸發(fā)力為Auto-0.02N,測(cè)前、測(cè)中和測(cè)后速度均為2.0mm/s。通過(guò)測(cè)定壓力隨時(shí)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(gè)樣品測(cè)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(duì)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(duì)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(yàn)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(jí)均質(zhì)壓力對(duì)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?yàn)橛猩倭恐厩虬l(fā)生聚集。一級(jí)均質(zhì)壓力為35MPa時(shí),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(jí)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?yàn)榫|(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(jí)均質(zhì)壓力對(duì)乳濁液表觀粘度的影響。隨著一級(jí)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(jí)均質(zhì)壓力為45MPa時(shí),乳濁液表觀粘度最大,為833.33cP。這可能是因?yàn)殡S著一級(jí)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(jí)均質(zhì)壓力增加至50MPa時(shí),表觀粘度降低,這可能是因?yàn)橹厩蚪缑娴鞍诐舛冉档停鞍踪|(zhì)間相互作用降低,表現(xiàn)為乳濁液表觀粘度降低。

        3.一級(jí)均質(zhì)壓力對(duì)乳濁液離心乳析率的影響。隨著一級(jí)均質(zhì)壓力的增加,乳濁液離心乳析率顯著降低,當(dāng)一級(jí)均質(zhì)壓力從30MPa增加至50MPa時(shí),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(jí)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(jí)均質(zhì)壓力對(duì)攪打奶油打發(fā)性能的影響。(1)一級(jí)均質(zhì)壓力對(duì)攪打奶油打發(fā)時(shí)間和攪打起泡率的影響。隨著一級(jí)均質(zhì)壓力的增加,打發(fā)時(shí)間先減小后增加,攪打起泡率總體呈上升趨勢(shì)。一級(jí)均質(zhì)壓力為35MPa時(shí),打發(fā)時(shí)間最短,為274.33s,這可能是因?yàn)榇藭r(shí)乳濁液平均粒徑最小,界面蛋白濃度相對(duì)較低,界面膜穩(wěn)定性更低,在攪打過(guò)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(jí)均質(zhì)壓力繼續(xù)增加,打發(fā)時(shí)間和攪打起泡率增加。這可能是因?yàn)橐患?jí)均質(zhì)壓力過(guò)高,導(dǎo)致乳濁液中脂肪部分聚集的比例增加,在攪打過(guò)程中需要更長(zhǎng)時(shí)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(shí),在一定范圍內(nèi),打發(fā)時(shí)間越長(zhǎng),充氣相對(duì)較多,脂肪聚結(jié)率較大,導(dǎo)致攪打起泡率增加。

        (2)一級(jí)均質(zhì)壓力對(duì)攪打奶油裱花性能的影響。當(dāng)一級(jí)均質(zhì)壓力為30-45MPa時(shí),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(wú)明顯變化,無(wú)明顯氣孔產(chǎn)生。當(dāng)一級(jí)均質(zhì)壓力增加至50MPa時(shí),打發(fā)后奶油質(zhì)地較軟,裱花紋理相對(duì)較模糊,室溫放置2h后奶油膏體無(wú)明顯變化,說(shuō)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(jí)均質(zhì)壓力為30MPa或35MPa。

        (3)一級(jí)均質(zhì)壓力對(duì)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(wú)明顯氣泡,在常溫下放置30min后膏體狀態(tài)均無(wú)明顯變化,說(shuō)明此配方生產(chǎn)的奶油具有良好的穩(wěn)定性。一級(jí)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(shí)膏體質(zhì)地較軟。對(duì)比打發(fā)后的奶油膏體狀態(tài),一級(jí)均質(zhì)壓力為30MPa的奶油膏體狀態(tài)無(wú)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(jí)均質(zhì)壓力對(duì)攪打奶油質(zhì)構(gòu)特性的影響。如表2所示,一級(jí)均質(zhì)壓力為35-50MPa時(shí),隨著一級(jí)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(guò)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(jí)均質(zhì)壓力為30-35MPa時(shí),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(guò)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(shí)奶油膏體具有較高的硬度、稠度和粘性。隨著一級(jí)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(guò)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(jí)均質(zhì)壓力不變,研究不同的一級(jí)均質(zhì)壓力對(duì)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(jí)均質(zhì)壓力對(duì)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(jí)均質(zhì)壓力為35MPa時(shí),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(shí)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(shí)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(shí)可以選擇一級(jí)均質(zhì)壓力為35MPa。

        作者簡(jiǎn)介:陳韻(1988-),女,瑤族,湖南永州人,高級(jí)研發(fā)員,碩士研究生,研究方向?yàn)槭称啡闈狍w系。

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