（食品科学专业论文）聚甘油脂肪酸酯的制备及其蛋糕用粉末乳化剂的研究.pdf

摘要 学科、专业：工学食品科学 硕士研究生姓名：方万新 指导教师：马晓军副教授 摘要 入学时间：2 0 0 7 年9 月1 日 答辩时间：2 0 0 9 年7 月1 7 日 授予学位时间： 论文主要研究了聚甘油脂肪酸酯的制备，以该聚甘油酯为主进行乳化剂复配，然后 用双螺杆挤压机对复配的乳化剂和淀粉进行挤压造粒，制成蛋糕预拌粉用乳化剂。 聚甘油脂肪酸酯的制备包含三步：甘油的聚合、分子蒸馏纯化和聚甘油的酯化。论 文优化了聚甘油脂肪酸酯制备的工艺条件，甘油聚合反应的最佳工艺为：温度2 6 5 ， 催化剂为2 的n a o h ；聚甘油的分子蒸馏最佳工艺条件为：压力为5 p a 、温度为1 7 0 、 转速为1 3 0 r m i n 在聚甘油与脂肪酸酯化反应中：脂肪酸与聚甘油的比例是5 5 ：4 5 ( w w ) ， 其中十八碳酸和十四碳酸比例为1 ：4 ( w w ) ，酯化温度2 3 0 。 论文还研究了自制聚甘油脂肪酸酯的性质，并与国内产品比较。利用碘蓝值法研究 了不同乳化剂与直链淀粉的结合能力，通过蛋糕评分和质构分析研究了这些乳化剂对蛋 糕品质的影响，以自制聚甘油脂肪酸酯为主通过正交试验优化了乳化剂配比。最佳配比 为：在复配的乳化剂中聚甘油脂肪酸酯占1 6 份、单甘脂占o 8 份、蔗糖酯占0 4 份、 硬脂酰乳酸钠占0 5 5 份、羧甲基纤维素钠占0 1 8 份。 论文探讨了双螺杆挤压机的螺杆转速、挤压温度、水分添加量、进料量、不同载体 及载体添加量对乳化剂挤压造粒的影响，并对这些因素对乳化剂微观结构的影响用扫描 电镜做了分析，通过优化试验得出的最佳工艺条件为：载体为粳米淀粉、载体添加量为 7 0 、螺杆转速为1 3 0 r m i n 、三段挤压温度为8 5 6 5 - 4 5 、水分添加量为2 、 进料量为4 k g h 。该条件制备的复配粉末乳化剂具有较好的乳化性和起泡性，常温下保 存3 个月且性质稳定。 最后，将自制的粉末复配乳化剂应用到一步打蛋法制备蛋糕工艺中，并与传统的分 步打蛋法做了比较。一步打蛋法对乳化剂的起泡性要求很高，本文自制的粉末复配乳化 剂能够满足一步打蛋法蛋糕的要求，可作为蛋糕预拌粉用的乳化剂。 关键词：双螺杆挤压；预拌粉；粉末乳化剂；聚甘油脂肪酸酯 ：! ! 竺苎! ! 一 。一 a b s t r a c t t l l i sd i s s e n a t i o nc o v e r s ：p r e p a r a t i o no fp o l y g l y c e r o lf a t t ya c i d e s t e r , c o m p l e xo f e m u l s i f i e rb a s e do np o l y g l y c e r o lf a t t ya c i de s t e r , a n de x t r u s i o no f t h ec o m p l e xa n ds t a r c h 盯a 1 1 u l e sb yt w i n s c r e we x t r u d e r , f i n a l l ya p p l i c a t i o n i nc a k ep r e - m i xp o w d e r t h e r ea r et l l r e es t e p sf o rp r e p a r a t i o no fp o l y g l y c e r o lf a t t ya c i de s t e r ：p o l y m e r i z a t i o n , m o l e c u l a rd i s t i l l a t i o n ，p o l y g l y c e r o l e s t e r i f i c a t i o n t h e d i s s e r t a t i o no p t i m l z e dp r o c e s s p 舢e t e r s0 fp r e p a r a t i o no fp o l y g l y c e r o lf a t t ya c i de s t e r ：2 n a o h i sa d d e da sac a 协l y s ta t 2 6 5d e g r e e sd u r i n gp o l y m e r i z a t i o n ；m o l e c u l a rd i s t i l l a t i o ni sp r o c e s s e du n d e rp r e s s w e5p 如 17 0 ca t l3 0r p m ；i np o l y g l y c e r o le s t e r i f t c a t i o np r o p o r t i o no ff a t t y a c i da n dp o l y g l y c e r o l1 s 5 5 ：4 5 ( w 1 呐，雒dp r o p o r t i o no f1 4c a r b o n i ca c i da n d1 8c a r b o n i c a c i di s1 ：4 ( w 如) ，m e t e m p e r a t u r ei s2 3 0 c t h ed i s s e r t a t i o ns t u d i e df e a t u r e so ft h ep o l y g l o e r o l e s t e r so ff a t t ya c i d sa n dc o m p a r e di t w i t l lo t l l e rd o m e s t i cp r o d u c t s e m u l s i f i e ra n da m y l o s ec o m b i n a t i o nc a p a b i l i t yw a ss t u d i e d b y t h ei o d i n ev a l u eb l u e ；e m u l s i f i e r si n f l u e n c eo n c a k eq u a l i t yw a sl e a r n e dt h r o u g hc a k eq u a l i t y 锄ds t r u d r ee v a l u a t i o n ；e m u l s i f i e rm i x i n gp r o p o r t i o nw a so p t i m i z e dv i ao r t h o g o n a l t e s to f e m u l s i f t e r , p r o p o n i o ni sp o l y g l y e e r o le s t e r1 6 ；m o l e c u l a rd i s t i l l a t i o ng l y c e r i d e0 8 ；s u e r o s e e s t e r0 4 ：a c y ，l a t i o ns t e a r i ca c i ds o d i u m0 5 5 ；s o d i u mc a r b o x ym e t h y l c e l l u l o s e0 18 1 1 1 ed i s s e r t a t i o na l s o s t u d i e de x t r u s i o np r o c e s sp a r a m e t e r si n f l u e n c e o ne m u l s i l i e f q 眦l i 戗t h o s ep a r a m e t e r si n c l u d et w i n s c r e we x t r u d e rs c r e ws p e e d ， e x t m s l o nt e 1 p 咖 a n dm o i 阳l r e f e e da d d i t i v e s ，d i f f e r e n tc a r r i e r ，t h ec a r r i e ro f d i f f e r e n tq u a n t i t yo fg r a n d a t i n g e x t m s i o n ： i n n u e n c ew 嬲m e a s u r e dt h r o u g hm i c r o 。s t r u c t u r e e l e c t r o n i cs c a n n l n g ， b e s t p a r 锄e t e rc o m b i m t i o ni s ：j a p o n i c as t a r c ha sc a r d e ra c c o u n t i n g f o r7 0 ，s c r e ws p e e d13 0 r p m ， 3 - s t e pe x 觚s i o nt e m p e r a t u r ef o r8 5 。c 一6 5 c 4 5 c ，w a t e r2 ，f e e ds p e e d 4 k g h e m u l s i f i e r m a d eu n d e ra b o v ep r o c e s ss h o w e dg o o de m u l s i f i c a t i o na n dv e s i c a n tc a p a b i l i t y , a n ds t a b l e q u a l i t yw h i c hn oo b v i o u sq u a l i t yc h a n g ea f t e r3 m o n t h ss t o r a g eu n d e rn o m 2 l l 锄b l e m s e l f m a d ee m u l s i f i e rw a su s e df o ro n e s t e pe g gs t i rp r o c e s ss t u d y , c o m p a n s o n 蛐 t r a d d i t i o n a lm u l t i s t e pe g gs t i rp r o c e s sb ed o n e ；t h e r e i sh i g hr e q u i r e m e n to nv e s l c a n t c a p a b i l i t yo fe m u l s i f i e rf o ro n e s t e pe g gs t i rp r o c e s s ，s e l f - m a d ee m u l s i f i e r c a nm e e tt h i s r e q u i r e m e n t ，c a nb eu s e da se m u l s i f i e ro f c a k ep r e _ m i x p o w d e r k e y w o r d s ：t 晰n s c r e we x t r u d e r ；c a k ep r e m i xp o w d e r ；p o w d e re m u l s i f t e r ；p o l y g l y c e r o lf - a 时 a c i de s t e r i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签名：血丝l 日期：掣型l 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定： 江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文， 并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定 签名： 当丕薹丘 导师签名： 引言 1 1 乳化剂概述 1 1 1 乳化剂性质 1 引言 食品添加剂是指为改善食品色、香、味以及为了防腐和加工工艺的需要而加入食品 中的化学合成或天然物质。乳化剂是重要的食品添加剂，属于表面活性剂，由亲水和疏 水( 亲油) 部分组成。由于具有亲水和亲油的两亲特性，能降低油与水的表面张力，使 油与水“互溶 【l j 。它具有乳化、湿润、渗透、分散等作用。广泛用于面包、糕点、饮 料、人造奶油等食品。乳化剂能够促进油水相溶，能够与淀粉结合，促进交联，防止淀 粉老化，起到提高食品质量，延长食品保质期，改善风味等作用【2 】。 食品乳化剂在食品生产和加工过程中占有重要的地位。几乎所有食品的生产和加工 都涉及乳化剂和乳化作用1 3 j 。其不仅能提高食品质量，延长食品贮藏期，改善食品的感 官性状，还可以防止食品变质，便于食品的加工和保鲜，有助于新型食品的开发【4 巧】。 1 1 2 乳化剂在烘焙食品中的作用及其研究应用现状 不同烘焙产品选择不同乳化剂，总体上乳化剂可以在产品品质上发挥下列作用【6 】： 可在面筋与淀粉之间形成一光滑薄膜层结构，调整面团、防止老化【7 9 】：可作为面团 面心软化剂，延长烘焙产品的柔软度及可口性：使烘焙食品的结构细密，促进充气、 提高发泡性，增大体积，使产品膨松柔软【l o , l l 】。同时，乳化剂的使用必须符合食品添加 剂使用卫生标准要求：添加剂不能影响食品的质量及风味；不得掩盖腐败变质食品的缺 陷；不产生有毒有害物质【l2 1 。 目前，国内在蛋糕制作中使用最多的乳化剂产品是蛋糕油，蛋糕油是由分子蒸馏单 甘脂等乳化剂与丙三醇、水经过溶解，融合制成的【l 引。蛋糕油的表观状态为凝胶状，搅 打起泡效果主要取决于单甘脂活性状态，q 晶形的单甘脂具有良好的搅打起泡性，但容 易发生晶形转变而丧失搅打起泡活性。另外，国内有较多关于蛋糕用乳化剂的复配研究， 但仅仅是初级的混合调配，同时也只是局限于一些比较常见的乳化剂【1 3 , 1 4 】。最近有以分 子蒸馏单甘脂、蔗糖酯、硬脂酰乳酸钠、s p a n 6 0 等乳化剂进行复配挤压造粒制备蛋糕用 粉末乳化剂的研究，但性质不稳定。例如姜培彦采用分子蒸馏单甘脂、硬脂酰乳酸钠等 经过复配挤压制得的搅打起泡粉末乳化剂【l5 1 ，短期内效果优良，但是，在常温存放一段 时间后由于单甘脂晶形的改变，会导致活性大幅度下降，影响了实际使用效果。以聚甘 油脂肪酸酯作为主要乳化剂应用到蛋糕的报道几乎没有，并且国内生产的聚甘油脂肪酸 酯主要是三聚以上的聚甘油硬脂酸酯，起泡性差，无法满足蛋糕制作要求，更不能满足 一步打蛋法制备蛋糕的要求。 国外关于蛋糕用乳化剂的研究进行的较深入。尤其是帕思嘉发明的以聚甘油脂肪酸 江南大学硕士学位论文 酯为主，辅以单甘脂等乳化剂用挤压造粒的方法制备的粉末乳化剂1 6 。引，该方法效果好， 成本低。可以用于一步打蛋法制作蛋糕，简化了蛋糕制作工艺，方便了大规模生产蛋糕， 也可用于蛋糕预拌粉中。 1 2 聚甘油脂肪酸酯的制备 1 2 1 聚甘油脂肪酸酯简介 聚甘油脂肪酸酯( p o l y g l y c e r y lf a t t ya c i de s t e r s ，简称聚甘油酯或p g f e ) 可以由多 种脂肪酸与不同聚合度的聚甘油反应制成的一类优良非离子型表面活性剂，含有较多的 亲水性羟基，通过适当选择聚甘油的聚合度、脂肪酸种类及酯化度，可以制取从亲油性 到亲水性的各种聚甘油酯产品，广泛应用于食品工业【1 9 。2 。 聚甘油脂肪酸酯单独使用或与其它乳化剂，特别是与有q 晶体趋向的乳化剂复配 使用时，具有良好的充气作用【2 ，1 9 】；聚甘油脂肪酸酯不仅有改善淀粉粘度性质的功能， 而且具有防止淀粉老化的作用，因此，可作为淀粉类食品的品质改岳t 齐t i t 2 2 , 2 3 1 。 1 2 2 聚甘油脂肪酸酯的制备 聚甘油脂肪酸酯的合成一般通过二步反应完成。第一步，甘油缩合制备聚甘油；第 二步，聚甘油通过与脂肪酸进行直接酯化反应，或与甘油三酯进行酯交换反应，得到相 应聚甘油脂肪酸酯1 2 4 1 。 1 2 2 1 聚甘油的主要的制备方法 酸法：即在硫酸，醋酸钠等催化剂作用下，在1 2 0 1 2 8 反应1 5 1 8 小时，通入 惰性气体，以除去反应时生成的水和改善产物色泽【2 5 】：碱法：在氮气保护下，2 3 0 预 先加热l o 3 0 分钟，然后加入0 1 一5 ( 质量比) 粉状碱性催化剂，逐渐将温度升至 2 2 0 c 一2 8 0 。c 下至反应结束【2 川；从合成甘油残渣回收聚甘油：以醇等有机溶剂从甘油蒸 馏残渣中提取聚甘油，然后用活性炭等精制聚甘油1 2 0 j ；表氯醇合成法：使表氯醇与氢氧 化钠溶液反应，高效率得到聚甘油，副产物可用电渗析除掉【2 5 。 1 2 2 2 聚甘油脂肪酸酯的制备方法 目前聚甘油脂肪酸酯工业化生产一般是采用脂肪酸与聚甘油的直接酯化法1 2 5 】；另外 还有油脂酯交换法：是采用油脂与聚甘油醇解酯化，所用油脂可以是硬化油，棕榈油或 其它油n 旨t 2 4 1 ；酯酶合成法：取等量聚甘油与硅胶，通过磁力搅拌使聚甘油吸附于硅胶上， 把吸附聚甘油的硅胶悬浮于脂肪酸甲酯中，加入一定量酯酶制剂，在6 0 无溶剂条件 下搅拌进行反应1 2 5 j 。 1 3 粉末复配乳化剂的制备 粉末复配乳化剂的制备方法主要有三种方法：喷雾干燥法：把熔化的乳化剂加到载 体物质溶液中，再将获得的乳状液进行喷雾干燥，可制得有效的粉状搅打起泡剂2 6 】；冷 冻干燥法：将一定配比的乳化剂加热熔融，冷却，然后和干冰起高速搅打，干冰升华 2 得到粉末乳化剂2 6 1 ；挤压造粒法：将几种不同的乳化剂和载体按一定的比例混合后，用 双螺杆挤压机进行挤压。 乳化剂复配使用可以避免单体乳化剂的缺陷，得到整体的协同效应：对于烘焙产品 可获得较好的组织结构及口感【2 刀。 1 4 粉末复配乳化剂在我国烘焙食品中应用展望 随着我国制粉工业的不断发展，面粉类产品的等级划分越来越细，我国制粉工业的 水平在原料清理、制粉和面粉散存打包方面和发达国家的差距不大【2 引。而预拌粉行业却 发展缓慢，国外有大量预拌粉产品，预拌粉不是简单的将烘焙所需原材料混合在一起， 而是一种富含技术的产品【2 9 】。它将繁多的原料，以合适的比例、简单的形式出现在烘焙 用家的面前，具有操作简单，口味正宗的特点。 蛋糕预拌粉中对乳化剂的要求特别高。要求乳化剂是固态粉体状的并与面粉的物理 特性相近，具有良好的搅打起泡性和长时间存放的品质稳定性。开发出这类乳化剂产品 在我国必将有很大的市场空间。具有搅打起泡功能的粉末复配乳化剂还可用于蛋糕一步 打蛋法生产，可简化蛋糕制作工艺，方便蛋糕的大规模生产，是蛋糕用乳化剂的发展方 台j 3 0 - 3 2 1 。 1 5 立题的目的和意义 本课题的目标是制备一种具有良好搅打起泡性的聚甘油脂肪酸酯，并以该聚甘油脂 肪酸酯为主进行乳化剂复配，然后将复配好的乳化剂用双螺杆挤压机进行挤压造粒，以 期探索出符合一步打蛋法蛋糕制作工艺要求的粉末复配乳化剂。由于聚甘油脂肪酸酯无 介晶形，不会随存放期延长而起泡活性下降。但若要有好的起泡性，要求制备该聚甘油 脂肪酸酯中的聚甘油的成分中二聚甘油和三聚甘油的含量高，并对脂肪酸的碳链长度以 及不同脂肪酸之间的比例有要求。 开发出具有良好搅打起泡性和长时间品质稳定的粉末复配乳化剂，对于我国蛋糕的 规模化生产具有重要意义，避免了蛋糕油的使用不方便和工业化生产时搅打不匀的缺 陷，也为我国蛋糕预拌粉的发展攻克了一个技术堡垒。 1 6 本课题研究的主要内容 本课题研究的具体内容如下： 1 采用碱法聚合甘油，并通过分子蒸馏提高二聚甘油和三聚甘油的含量。 2 通过酯化制备聚甘油脂肪酸酯，并研究该聚甘油脂肪酸酯的相关性质。 3 以该聚甘油脂肪酸酯为主，复配其它乳化剂，并用双螺杆挤压制备粉末复配乳化剂。 4 研究自制复配粉末乳化剂在蛋糕中应用。 江南大学硕士学位论文 2 1 试验试剂与设备 2 1 1 实验原料及主要试剂 2 材料与方法 三聚甘油 十四碳酸十八碳酸甘油( a r ) 氢氧化钾氢氧化钠盐酸( a r ) 松节油无水乙醇( a r ) 0 0 2 m o l l 碘液酚酞指示剂 硬脂酰乳酸钠( s s l ) 丙二醇单硬脂酸酯 分子蒸馏单甘酯( 单硬脂酸酯) 三聚、二聚甘油单硬脂酸酯 失水山梨醇单硬脂酸酯 蔗糖酯( h l b l5 ) 金龙鱼纯正花生油大豆调和油 木薯淀粉普通玉米淀粉 马铃薯淀粉 小麦b 淀粉 粳米淀粉糯米淀粉 低筋粉 绵白糖鲜鸡蛋泡打粉食盐植物油 2 1 2 实验设备 k d m 型可调控温电热套 j j 2 增力电动搅拌器 万能磨 d s c 5 6 i i i 型双螺杆挤压机 t a x t 2 i 型质构仪 打蛋机 电烤箱 紫外可见分光光度计 j a 2 0 0 3 型电子分析天平 k d l l 型分子蒸馏设备 h h 一4 数显恒温水浴锅 j s m 8 4 0 扫描电子显微镜 表面张力仪 高组织捣碎机 2 w 型阿贝折光仪 4 比利时苏威提供 中国医药集团上海化学试剂公司 中国医药集团上海化学试剂公司 中国医药集团上海化学试剂公司 实验室自制 河南正通化工有限公司 河南正通化工有限公司 广州品秀化工公司 上海露露食品配料有限公司 丹尼斯克中国有限公司 河南盛佳福科贸有限公司 上海嘉里工业食品有限公司 无锡泰花淀粉有限公司 山东诸城兴贸玉米开发有限公司 东海粮油 江苏宝宝集团 鹏泰面粉有限公司 江南大学烘焙实验室 金坛市华龙实验仪器厂 上海标本模型厂 大德中桀机械有限公司 济南赛信食品机械厂 英国s t a b l em i c r os y s t e m 公司 无锡佳麦 上海早苗热电公司 尤尼柯( 上海) 仪器有限公司 上海精科天平 德国u i c 公司 江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司 日本电子株式会社 江南大学化工学院自制 上海标本模型厂 上海光学仪器厂 材料与方法 2 2 实验方法 2 2 1 聚甘油脂肪酸酯的制备 2 2 1 1 甘油聚合 取一定量的丙三醇，投入烧杯中。按丙三醇的量称取一定比例的n a o h ，用2 0 m l 水溶解后投入烧杯中，然后将溶解的n a o h 倒入盛放丙三醇的烧杯中，并搅拌均匀，再 投入四口烧瓶，通入氮气，水冷凝，开始机械搅拌。当温度升高到2 3 0 时，维持温度 恒定一段时间，在排出一定水分后，升温到设定温度并维持不变【3 3 1 。直到排出水量达到 理论值时，停止加热，继续搅拌，通氮气。温度降为1 6 0 时，反应结束。将反应产物 倒入烧杯中，封口冷却。得到透明褐色粘稠液体。 2 2 1 2 分子蒸馏 将所得到的粘稠状液体用分子蒸馏的方法进行提纯，控制真空压力为5 p a ，调节蒸 馏温度到设定值【3 训，进料量控制为5 9 m i n ，设定搅拌转速，要保证反应过程中液氮的 不断充入，以防蒸汽被泵吸入。蒸馏结束后，取分馏所得的重相待用。 2 2 1 3 聚甘油酯化 称取一定量所得的聚甘油，投入到烧瓶中，按一定比例称取脂肪酸加热使其熔化， 投入烧瓶。通入氮气，强力搅拌，加热。升温到设定温度进行反应。根据酸值和排水量 判断反应是否完成 3 5 , 3 6 】，当反应液为均相透明，即转化完成。停止加热，继续搅拌，通 氮气，温度降低为1 6 0 时，停止反应将产物倒入烧杯中，自然冷却，得浅黄色固体。 2 2 2 聚甘油脂肪酸酯制备过程中的相关测定 2 2 2 1 聚甘油聚合度测定 要测定聚甘油的平均聚合度可以通过测定羟值来进行，但测定羟值较费时，而聚甘 油的羟值与折光率有一定的对应关系，因此测定聚甘油的折光率便可以计算出它的羟 值，进而计算出聚甘油的平均聚合度。采用2 w 型阿贝折光仪来测定聚甘油的折光率【3 7 1 。 n 2 0 = n t + 0 0 0 0 2 6 ( t - 2 0 )( 1 ) 式中：n 2 旷温度为2 0o c 时的折光率； 嘶温度为t 时的折光率； t _ 坝0 定温度( o c ) 。 聚甘油折光率与羟值的回归直线方程： y = 5 2 4 8 0 - 3 4 3 3 0 x n 2 0( 2 ) 式中：y - 一为羟值。 聚甘油平均聚合度n 的计算： n ：鬻燮 ( 3 ) 7 4 y 5 6 1 1 0 、7 2 2 2 2 聚甘油组成分析 分子蒸馏纯化后的聚甘油的组成分析采用高效液相法，即8 0 乙腈为流动相柱温 3 0 的氨基柱，流动相的流速为1 0 m l m i n ，采用示差折光检测器来检测。 江雨大学硕士学位论文 2 223 酯化率 准确称量o 5 9 样品于2 5 0 m l 锥形瓶中，加入2 0 m l 体积比为l ：l 的乙醇一乙醚溶液， 滴入3 滴酚酞指示剂，用一定浓度的氢氧化钾一乙醇溶液滴定，进而计算出样品中未反 应的酸量及其酯化率【3 引。 2 2 3 自制聚甘油脂肪酸酯性质的测定 2 2 3 1 自制聚甘油脂肪酸酯酸值a 的测定 称取一定量的样品约o 5 9 ，加入2 0 m l 无水乙醇，加入5 - 6 滴酚酞试剂，用0 1 m o l l 的k o h 滴定，滴至样品溶液为粉红色，并保证3 0 s 不褪色即为滴定终点，记录消耗k o h 的毫升数v 2 。同时做空白实验，记录消耗k o h 的毫升数v l 。酸值的测定公式如- f t 3 9 】： a ：( v 2 - v , ) c x 5 6 1 ( 4 ) m 式中：v l 一空白消耗k o h 标准溶液的体积( r n l ) ； v 一品消耗k o h 标准溶液的体积( m 1 ) ； o _ - k o h 溶液的浓度( m o l l ) ； m 一称取样品的质量( g ) 。 2 2 3 2 聚甘油脂肪酸酯皂化值s 的测定 皂化值指1 9 乳化剂所消耗的k o h 的毫克数。称取0 5 9 样品放入锥形瓶中，精确 加入0 1 m o l l 的k o h 乙醇溶液1 0 m l ，水浴加热回流3 0 m i n ，取下冷凝管，加入1 0 m l 中性乙醇，5 滴酚酞试剂。用标定的h c l 反滴定至红色消失，记录消耗h c l 的体积v 2 。 同样条件下做一空白实验。记录消耗h c l 的体积v l 【2 j 。 s ：( v 1 - v 2 ) c x 5 6 1 m 式中：m 称取样品的质量( g ) ； c h c l 的浓度( m o l l ) ； v 1 一空白消耗的h c l 的体积( m 1 ) ； v 2 一样品消耗的h c l 的体积( m 1 ) 。 2 2 3 3 聚甘油脂肪酸酯的h l b 值的计算及测定 可利用一些公式计算出h l b 值。对于多元醇脂肪酸酯的h l b ，g r i f f i n1 4 0 1 提出可用 下列公式计算： g h l b = 2 0 x ( 1 - ) ( 6 ) a 式中：江多元醇脂肪酸酯的皂化值； a 一成酯的脂肪酸的酸值。 h l b 值的测定【4 l 】： 对于一般的水性表面活性剂，可以使用松节油( 所需h l b 值为1 6 ) 和棉籽油( 所需 h l b 值为6 ) 配制一系列需要不同h l b 值的油相，每1 5 份油相中加入5 份待测表面活 6 丝整皇互鲨 性剂，然后加入8 0 份水，搅拌乳化，其中稳定性最好的试样中油相所需的h l b 值就是 表面活性剂的h l b 值。 h l b ：1 6 m r 2 - 4 - 6 塑( 刀 m朋 。 式中：m 一油相总质量5 m 埘节油的质量； mr 花生油的质量。 对于油性表面活性剂，可以固定油相为棉籽油，用另外一种水溶性较大的表面活性 剂如s p a n 6 0 ( 所需h l b 值为1 4 9 ) 与待测表面活性剂配制成不同比例的系列复合乳化 剂，根据上述相同的方法，也可测出表面活性剂的h l b 值。 2 2 3 4 聚甘油脂肪酸酯表面张力的测定 采用d un o u y 环法测定表面张力1 4 2 ： 1 ) 于容量瓶中配制一定质量浓度的乳化剂溶液1 0 0 0 m l ； 2 ) 取样5 0 m l 于玻璃测定池内，在恒温玻璃夹套中恒温3 0 m i n 预热至2 5 ，调节升降 台将d un o u y 环轻轻浸入液体内； 3 ) 再调节升降台将d un o u y 环慢慢往上提升，即液面相对而言下降，使得d un o u y 环 下面形成一个液柱，并最终与d un o u y 环分离； 4 ) 在d un o u y 环慢慢往上提升的过程中，观察与环相连的电子天平的数值变化，记录一 个最高值，而这个最高值形成与d un o u y 环与液面样品将离未离时，这个最高值转化 为表面张力的精度取决于液体的粘度； 5 ) d u n o u y 环用去离子水冲洗，再用酒精灯灼烧至暗红，将电子天平调零后，进行下一 次测量。本实验配用自制聚甘油脂肪酸酯的浓度为l 。 2 2 3 5 聚甘油脂肪酸酯乳化性的测定 配置浓度为5 的乳化剂溶液1 0 0 9 ，向其中力n a 5 0 9 大豆色拉油，高速剪切均质 1 0 m i n ，得到乳化液，将1 0 m l 乳化液倒入离心管中，以3 0 0 0 f f m i n 的速度离, 已, 1 5 m i n ，记 录乳化层高度( h 1 ) 和液体总高度( h 2 ) ：然后将离心管放置2 4 h ，以3 0 0 0 f f m i n 离心约1 5 m i n ， 记录乳化层高度( h 3 ) 和液体总高度( h 4 ) 4 1 】。 u 乳化能力= 导1 0 0 ( 8 ) h 2 式中：h l 一乳化层高度； h r 液体总高度； 乳化靛性。鲁1 0 。 式中：h 3 放置2 4 h 后离心乳化层高度； h 4 一放置2 4 h 后离心液体总高度。 7 望堕奎堂堡主兰篁丝茎 2 2 3 6 聚甘油脂肪酸酯起泡性的测定 表面活性剂及其它起泡剂的起泡能力和泡沫稳定性是泡沫的重要性能。因此，一般 泡沫性能的测量，主要是针对泡沫稳定性和起泡性。先将1 0 9 l 的2 5 m l 样品溶液于室 温下在高速匀浆机匀浆2 m i n 后，快速转移至5 0 m l 的量筒，记下泡沫高度( h o ) 。量筒 在室温下静置3 0 m i n ，再测量泡沫的残留高度( h ) 。泡沫高度h o 作为乳化剂溶液起泡 能力大小的评价，而泡沫稳定性用h h o 1 0 0 来表示【4 3 】。 l - i 泡沫稳定性= 兰1 0 0 ( 1 0 ) h o 式中：h 旷泡沫高度； h 一泡沫的残留高度。 2 2 4 以自制聚甘油脂肪酸酯为主乳化剂的复配 由于各种乳化剂具有不同的亲水亲油性，分子结构，各种化学基团和空间结构的不 同，都会表现为性能的差异。实践表明，采用单一的乳化剂，很难形成稳定的乳化体系， 不同性质的乳化剂复配使用，常常具有较好的效果。本实验采用以自制聚甘油脂肪酸酯 为主辅以单甘脂等乳化剂来制备粉末复配乳化剂。首先根据测定蓝值的方法选择合适的 乳化剂，然后再将选择出的乳化剂应用到蛋糕制备中，并根据蛋糕品质( 硬度、咀嚼性、 弹性、回复性) 的好坏来判断乳化剂的优劣，并选取最佳单因素点，再通过正交优化实 验来优化乳化剂配比，结合蛋糕的评分选择最优的配比。然后将复配好的乳化剂与一定 量的淀粉用双螺杆挤压机挤压造粒，制成蛋糕用粉末复配乳化剂。 2 2 4 1 不同乳化剂蓝值的测定 原理：乳化剂与直链淀粉作用形成络合物，阻止了碘与直链淀粉的络合。在6 6 0 n m 波长下用分光光度计测定乳化剂一碘一淀粉溶液的吸光度来表示乳化剂与直链淀粉的络 合能力。 方法：将0 0 2 9 乳化剂加入到4 0 m l 、o 5 的淀粉溶液中，在不同温度下保温不同 的时间；将l m l 、0 0 2 m o l l 碘液加到2 5 m l 淀粉溶液中混匀，定容至1 0 0 m l , 用分光 光度计在6 6 0 n m 下测定其吸光度，得出不同温度和保温时间下乳化剂的蓝值【4 4 ，4 5 1 。乳 化剂的蓝值越小说明其与淀粉的络合能力越强。 2 24 2 蛋糕制作及评价 2 242 1 蛋糕的基本配方 海绵蛋糕的配方是以鸡蛋、砂糖和面粉三种原料为主要成份，利用鸡蛋液体胶体的 发泡性和砂糖一起搅打充入空气调制成发松的面糊。鸡蛋、砂糖和面粉之间的不同比例 对蛋糕的品质影响较大，表2 1 是本实验所采用的基本配方。 表2 - 1 海绵蛋糕基本配方 t a b 2 - 1s p o n g ec a k eb a s i cf o r m u l a 8 材料与方法 2 242 2 操作要点 将蛋液、绵白糖、水、乳化剂一起放在打蛋机容器内，启动打蛋机高速搅打5 m i n ， 使糖与蛋液乳化；然后中速搅拌2 m i n ，加入过筛后的低筋粉，低速搅拌l m i n ，待面粉混 匀后，加入食盐水和植物油，缓慢搅拌均匀；将调好的蛋糕糊注于烤盘中，入炉温度控 制在上火1 8 5 c ，下火1 9 0 c ，成熟后的蛋糕及时出炉；冷却至室温，脱模即为成品f 矧。 2 2 423 浆料比重的测定 将鸡蛋、砂糖、乳化剂等打发后调粉，然后再加入食盐水和植物油，慢速搅拌均匀 得到蛋糕料浆，测定浆料的比重f l l 】。 浆料比重= 名鬻瓣 ， 2 242 4 蛋糕比客的测定 参照排菜籽法【1 1 】。 础夺鬻 ( 1 2 ) 2 242 5 蛋糕质构的测定 采用a a c c ( 7 4 0 9 ) 国际标准，将样品切成相同的厚度，并且确保有平整的表面和 底面，样品硬的外壳和边缘应去刚4 7 1 。测定探头采用a a c c 2 5 m m 平底柱型探头，实验 前速1 0 m m s 、实验速度1 7m m f s 、返回速度2 0m m s 、测试距离l o m m 、感应力a u t o 5 9 、 数据取点数2 5 0 p p s 。将样品放在探头下，避免任何不规则或不具备代表性的区域进行 测试，测试的样品表面应大于探头的面积。每个样品平行测定3 次，取其平均值。蛋糕 质量的评价一般采用全质构分析，主要分析蛋糕的硬度、弹性、回复性和咀嚼性。一般 来说，蛋糕的硬度和咀嚼性越小、弹性和回复性越大，蛋糕的品质越好。蛋糕的全质构 图谱见图2 1 。 f o r m ( 曲 图2 - 1 蛋糕的全质构图 f i g 2 - 1t h ew h o l em a s sc o m p o s i t i o no f t h ec a k e 9 江南大学硕上学位论文 2 2 4 2 6 蛋糕感观评分标准 蛋糕感观评分是通过比体积芯部结构口感和外观来评价蛋糕品质的。对评分人员的 技术水平要求较低，操作较简单。缺点是评分标准固定，但操作环境是变化的，变化的 操作环境对蛋糕的品质有较大的影响。具体标准如下：比体积，3 0 分( 见表2 2 ) ；芯部结 构评分，共2 0 分( 见表2 3 ) ；口感评分，共2 5 分( 见表2 4 ) ；外观评分，共2 5 分( 见表2 5 ) 4 6 1 。 表2 2 比体积评分 t a b 2 - 2r e l a t i o n s h i pb e t w e e nv o l u m er a t i oa n ds c o r e 比体积 ( m l 倌) 得分 比体积 得分得分得分 ( m l g ) 比体积 得分 ( m l 值) 比体积 得分 ( m l g ) 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 o 3 1 3 2 4 3 4 4 4 5 4 6 4 7 4 8 4 9 5 0 5 2 5 3 5 4 5 5 5 6 5 7 5 8 5 9 3 31 54 22 45 1 2 76 01 8 袈z - 3 芯部结构评分 t a b 2 - 3r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ec a k es t r u c t u r ea n ds c o r e 芯部结构 得分 孔泡细密( 0 3 o 5 r a m ) 均匀，孔壁薄 孔泡细密( 0 3 0 5 m m ) 均匀，孔壁稍厚 孔泡基本细密，略有不均匀，孔壁稍厚 孔泡稍粗( o 6 _ l o 8 m m ) 基本均匀，孔壁稍厚 孔泡组两和不均匀较明显，孑l 壁较厚，或孔泡很粗，略不均匀 1 9 2 0 1 7 1 8 1 5 1 6 1 3 1 5 l o 1 3 孔泡粗细不均匀或致密，孔肇厚 5 - 9 耙41 ：2 感评分 t a b 2 - 4r e l a t i o n s h i pb e t w e e np a l a t ea n ds c o r e 口感得分 绵软，细腻 尚绵软，略有坚实或粗糙感 绵软但略有坚韧感 绵软性稍差，坚实，坚韧，粗糙感较明显柔软而略有松散发干 绵软性差，有明显坚实，坚韧或粗糙感，或柔软而松散发干 柔软但很松散发干 2 4 2 5 2 2 2 3 1 9 2 l 1 5 1 9 1 0 1 4 5 9 l o 拍 笱 m 勉 扒 加 侈 笱 拍 打 勰 凹 如 凹 勰 6 7 8 9 o l 2 3 话 博 侈 加 扒 龙 乃 4 5 6 7 8 9 0 1 王 王 王 王 王 卫 屯 屯 7 8 9 m n 屹b m 材料与方法 2 243 正交试验 分别以自制聚甘油脂肪酸酯、单甘脂、硬脂酰乳酸钠、蔗糖酯、羧甲基纤维素钠添 加量作为因素，设计正交试验见表2 - 6 。 表2 - 6 乳化剂复配正交表 t a b 2 - 6e m u l s i f i e ro r t h o g o n a lt a b l e 2 2 5 挤压法制备粉末复配乳化剂 先将复配好的乳化剂与粳米淀粉混合均匀，再将粳米淀粉与乳化剂的混合物用万能 磨粉碎，然后设定双螺杆挤压机的温度转速进料量以及配好水分含量等，待温度达到设 定值，转速正常时开始进料。 2 2 5 1 不同载体对产品品质的影响 选用的载体有：糯米淀粉、粳米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、普通玉米淀粉和小 麦b 淀粉。在其他条件不变的情况下，载体添加量分别为7 0 、挤压机转速1 3 0 r m i n 、 挤压机三段温度8 5 6 5 - 一4 5 、喂料速度4 k g h ，研究不同载体对最终产品品质的 影响。 2 252 载体添加量对产品品质的影响 在其他条件不变的情况下，挤压机转速1 3 0 r m i n 、挤压机三段温度8 5 6 5 4 5 c 、喂料速度4 k g h ，改变载体添加量，载体的添加量为物料总量的5 0 、6 0 、7 0 、 8 0 。研究不同的载体添加量对乳化剂产品品质的影响。 2 2 5 3 挤压温度对产品品质的影响 在其他条件不变的情况下，转速1 3 0 r m i n 、喂料速度4 k g h 、载体添加量7 0 、改 变挤压机的温度，挤压机三段温度7 0 5 5 - 3 5 、8 5 6 5 4 5 、1 0 0 7 5 5 0 。研究不同的挤压温度对乳化剂性质的影响。 江雨大学硕士学位论文 2 2 5 4 挤压机转速对产品品质的影响 在其他条件不变的情况下，挤压机三段温度8 5 c - 6 5 c 4 5 、喂料速度4 k g h 、 载体添加量7 0 ，改变挤压机转速，挤压机转速分别设为1 0 0 r m i n 、11 0 r m i n 、1 3 0 r m i n 、 1 5 0 r m i n 。研究不同挤压转速的条件对乳化剂的品质影响。 2 2 5 5 喂料速度对产品品质的影响 在其他条件不变的情况下，挤压机三段温度8 5 6 5 , - - - , 4 5 c 、载体添加量7 0 、 挤压机转速1 3 0 r m i n ，改变喂料速度，喂料速度设为3 k g h 、4 k g h 、5 k g h 。研究不同喂 料速度条件下乳化剂的品质影响。 2 2 5 6 优化影响因素 分别以挤压温度、挤压转速、进料量、添加水分四因素，设计四因素三水平正交试 验，如表2 7 所示： 耙7 挤压因素正交表 t a b 2 - 7e x t r u s i o no fo r t h o g o n a lt a b l e 2 2 5 7 粉末复配乳化剂起泡性及稳定性测定方法 搅打法测起泡性：称取挤压出的粉末乳化剂3 5 9 ，绵白糖2 0 0 9 ，混匀后加入5 0 0 m l 水，用打蛋机高速搅打3 m i n 。记录打发时间及打发效果。 2 2 6 粉末复配乳化剂的应用 2 261 在传统打蛋法制备蛋糕_ t - 艺中应用 蛋液 砂糖 水 图2 - 2 传统打蛋法制备蛋糕工艺一驯 f i g 2 - 2p r e p a r e dc a k ew i t ht r a d i t i o n a lm e t h o d s 1 ) 将乳化剂加入到蛋、糖、水预混液中，搅拌均匀； 2 ) 先用高速打蛋，在达到最适点前，中速搅拌； 3 ) 面粉过筛，缓慢加入打蛋缸内，调粉； 4 ) 缓慢搅打，加植物油，然后将打好的料浆移入模具内； 5 ) 调节炉温，上火1 8 5 ，下火1 9 0 ，将移入模具的浆料放入炉中烘烤。 1 2 材料与方法 2 2 6 2 在