（农产品加工及贮藏工程专业论文）玉米醇溶蛋白油脂模拟品制取工艺及其应用的研究.pdf

玉米醇溶蛋白油脂模拟品制取工艺及其应用的研究 摘要 过量摄入脂肪会引发肥胖、冠心病、高血压和某些癌症，而脂肪对食品的感官、风 味、质构和口感都有重要影响。油脂对食品外观和质构的影响是显著的，食品中的油脂 不仅表现自身的风味，还影响其它香料的浓度、持久性和平衡。 合理膳食告诉人们，要防止过度肥胖，除了均衡饮食和多作运动外，选择进食低脂 食品也是一个行之有效的方法。单纯减少食品配料中的脂肪含量会给产品风味及1 3 感特 性带来不良影响，使食品口感粗糙，滋味下降。解决这一问题的最好方法是研制出一种 低能量、风味口感俱佳的油脂替代品来替代膳食中多余的脂肪。利用脂肪替代品来制造 低热食品的首要条件是能够维持食品原有的风味、质构、e l 感和脂肪给予人的饱腹感等 特点。因此脂肪替代品已风靡全球。玉米蛋白油腊模拟品具有油脂的口感与质构，能量 却很低，可替代部分食品中的油脂，它的研制成功大大地提高了玉米的附加值，具有非 常广阔的前景。 油脂模拟品是以碳水化合物或蛋白质为基础成分的产品，能提供脂肪在食品中所具 有的风味和质构的非脂肪性物质。它们不能等量替代脂肪，其提供的热量为0 - - 4 k c a l g ， 可吸收充足的水分，以水包油( o w ) 乳化体系来模拟被替代油脂的油状液体系，在食 品安全方面较含脂肪酸的脂肪替代品为佳，但不适用于煎炸焙烤等高温处理工序和溶解 油脂性风味物质。 本试验是以提取的玉米醇溶蛋白为原料，经调p h 值、控温、微粒化及乳化等一系 列处理后制得粒径为o 1 3 p m ，白色或淡黄色粘稠状液体或半固体，具油脂香味、质构 及特性的玉米蛋自油脂模拟品，并应用于生产冰淇淋和蛋黄酱中。若将该产品与平衡膳 食相结合，人们便可更好地达到健康饮食的目的，并有效预防因高能量膳食所引起的肥 胖症、高血压、糖尿病等。 本文作为吉林省科技厅的重点攻关项目，以玉米淀粉生产的副产物一玉米蛋白粉为 原料，主要是玉米醇溶蛋白油脂模拟品制取工艺的实验以及其应用的研究，并获得以下 研究结果： ( 1 ) 超l 晦界c 0 2 萃取玉米蛋白粉的最佳工艺象件：萃取温度为4 0 c 、葶取压力为 3 0 m p a 、萃取时间为1 0 0 m i n 、c 0 2 流量为3 0 l h 。 ( 2 ) 通过正交试验设计及测定项目分析结果，确定提取玉米醇溶蛋白的最佳工艺 条件为：乙醇浓度为7 5 ，固液比为1 ：5 ( g m l ) ，温度为6 0 c ，p h 值为8 0 ，所得蛋 白纯度较为理想。 ( 3 ) 以玉米醇溶蛋白为基质制取油脂模拟品的最佳工艺条件是：p h 值为6 0 ，物 料温度为4 0 c ，剪切时间为6 m i n ，剪切速度为1 3 0 0 0 r p m ，复合乳化剂配比( 单甘酯： 黄原胶：c m c ) 为0 1 ：o 5 ：o 1 ，这时产品品质最好，呈半固态、具有柔滑、细 腻的类似天然脂肪口感。 ( 4 ) 玉米醇溶蛋白油脂模拟品可替代部分奶油用于冰淇淋制作中，正交试验结果 表明，油脂模拟品冰淇淋的最佳配方为奶油用量为1 ，玉米醇溶蛋白油脂模拟品用量 为5 ，乳化剂用量为0 5 ，稳定剂用量为0 5 。 ( 5 ) 玉米醇溶蛋白油脂模拟品替代色拉油用于蛋黄酱制作中，正交试验结果表明， 油脂模拟品蛋黄酱的最佳配方为玉米蛋白油脂模拟品用量为1 6 ，色拉油用量为0 ， 食醋用量为2 ，蛋黄用量为7 。 关键词：玉米醇溶蛋白，油脂模拟品，微粒化，制取工艺，应用 s t u d y o np r e p a r a t i o np r o c e s sa n du s i n go fc o r nz e i nm i m i c s a b s t r a c t e x c e s s i v ed i e t a r yf a ti n t a k ei sa s s o c i a t e dw i t hi n c r e a s i n gr i s ko fo b e s i t y , h i g hb l o o dc h o l e s t e r o l c o r o n a r yh e a r td i s e a s ea n ds o m e 脚e so fc a n c e r f o o d sf o r m u l a t e dw i t hf a ts u b s t i t u t e sa l ea l l 咧o y a b l e a l t e r n a t i v et h a nf a m i l i a ru g h - 缸f o o d s a tp r e s e n tf a ts u b s t i t u t e sa r cf a s h i o n a b l ea l lo v e rt h ew o r l d c o r n p r o t e i nm i m i c so w l lt h et a s t e 勰dt e x t u r eo f t h eg r e a s e b u ti ti sl o w - e n e r g yf o o d s t u f f i tc o u l dt a k ep l a c e t h eg r e a s ei na p a r to f t h ef o o d s t u f f , t h es o c m e s sg r e a s yi n c r e a s et h ee x t r a - v a l u eo f t h ec o r n , w h i c ho p e nu p ab r i l l i a n tp r o s p e c t t h em i m i c si sap r o d u c t i o nm a d ef r o mt h ec a r b o h y d r a t eo rt h ep r o t e i na st h ef u n d a m e n t a lm a t e r i a l i t c o u l ds u p p l yt h eu n l i p i d i cm a t e r i a l w h i c hc o u l da c tf o r t h es a po ra n dt e x t u r eo ft h e 组i nt h ef o o d s t u f f b u tt h e yc o u l d n tt a k ep l a c et h e 伽c o m p l e t e l y 。t h ec a l o r i e st h e ys u p p l i e di so - - 4k c a l g , a n dt h e yc o u l d a b s o r bs u f f i c i e n tw a t e r t h ee m u l s i f ys y s t e mw h i c hp a c k e dt h eo i lw i t hw a t 日( o w ) ，c o u l dt a k ep l a c et h e l a r d a c e o n sl i q u i ds y s t e m t h e yw o u l db eb e t t e rt h a nt h ef a ts u b s t i t u t e sw i t hf a t t ya c i di nf o o d s t u f f s a f e t y b u ti tc o u l d n tb ed e a l tw i t hi nh i g h - t e m p e r a t u r ea n dd i s s o l v e di nd i p o d i cs a po rs u b s t a n c es u c ha sd e c o t i n g , f l i n g , t o a s t i n ga n db a k m go v e r as l o wf i 他 t h ee x p e f i m e r rl a k et h ee x t r a c t e dc o r bz e i na sm a t e r i a l a f t e ra d j u s f i n gp hv a l u e ，w 睁h e a td i s p o s a l , ， a d d i n gm i c r o p a t i c l ea n de m u l s i f ya n ds oo n ，as e r i e so f d i s p o s a l s ，m a d ew h i ta n dl i g h ty e l l o ws l i m yl i q u i d o rs e m i s o l i d ，w h o s e d i a m e t e r i s o n l y o 1 3 y m t h e m i m i c s o w n g r e a s e o d o r , t e x t u r e a n d c h a r a c t e r o f t h e f a t , a n da p p l i e dp r o d u c i n gi c ec r e a ma n dy o l ks a b o t i ft h ep e o p l ec o u l dc o m b i n et h ep r o d u c t i o nw i t h b a l a n c e a b l em e a l ，t h e yc o u l dg a i nt h eg o a lo f b a l a n c e a b l em e a l , a n dp r e c a u t i o nt h ea d i p o s i t y ，d i a b e t e sa n d h y p e r t e n s i v ed u et ot h eh i g h e n e r g yf o o d s t h et h e s i s sc o n t e n ti st h ee m p h a s i sp r o j e c t , w h i c ht a c k l e dk e yp r o b l e mi ns c i e n c ea n de d u c a t i o n a l o f f i c ei nj i l l i a np r o “n c e ；m a i n l yr e a c h e so np r e p a r e dt e c h n i q u eo fc o r nz e i nm i m i c se x p e r i m e n ta n d r e a c h e so l l a p p l y i n g , t h em i m i c s i sm a d eb yt h ec e mp r o t e i n , w h i c hi st h eb yp r o d u c ti n t h e p r o d u c t i v ep r o c e s so f c o r nf a c u l a r , a n da c q u i r e sf i n d i n g sa sf o l l o w s ： 1 、d e f i n i n gt h eo p t i m a lp r o c e s sc o n d i t i o no f t h es u p e r e r i t i c a ic 0 2 e x t r a c t i o no f c o r np r o t e i np o w d e r ： t h ee x t r a c t i o nt e m p e r a t u r ei s4 0 ( 2 ，t h ee x t r a c t i o np r e s s u r ei s3 0 m p a , t h ee x t r a c t i o nt i m ei s1 0 0 r a i n , c 0 2 d i s c h a r g ei s3 0 l h 2 、t h r o u g ho r t h o g o n a lt e s ta n dr e s u l t so fd e t e r m i n i n gi t e ma n a l y s e ，t h eo p t i m a lc o n d i t i o n o f e x t r a c t i n gc o t iz e i nw a sd e t e r m i n e d ：e t h a n o li s 7 5 , r a t i oo f s o l i dt ol i q u i dj s1 ：5 ，t e m p e r a t u r ei s 6 0 c ，p h i s8 0 ，t h ep u r ed e g r e ei np r o t e i nw h i c hw a sm o s tr e a s o n a b l e 1 i l 3 、w i t hs t a p l eo f z i np r e p a r e dm i m i c s ，t h eo p t i m a lc o n d i t i o nw i l l sd e t e r m i n e d ，w h i c hi s l i s t e da st h ef o l l o w i n g ：p hi s6 0 , t e m p e r a t u r ei s4 0 * ( 3 s h e a r i n gt i m ei s6 r a i n , s h e a f i n gr a t ei s 1 3 0 0 0 r p m ，t h e p r o p o r t i o n o f e m u l s i f y i “g s t a b i l i z e ri st h a t m o n o g l y e e r i d e ：g u m x a n t h a n ：c m c - n ai s0 1 ：o 5 ：o 1 i tw o u l db eb e t t e ri f t h ep r o d u c tc o l a i db es c m i c o n d u c t a n dt a s t i n gt e n d e r l yj u s tl i k et h ec r u d ef a t 4 、d e f i n i n gt h eo r t h o g o n a lt e s to fa m o u n t so fm i m i c ss u b s t i t u t e sf o rc r e a m ，r e s u l to f o r t h o g o n a lw a sd e t e r m i n e dt h eo p t i m a lf o r m u l ai sa m o u n t so f 四锄i sl a m o u n t so f m i m i c si s5 a m o u n t so f e r n u l s i f i e di s0 5 , a m o u n t so f s t a b i l i z e ri so ，5 ， 5 、d e f i n i n gt h eo r t h o g o n a lt e s to fa m o u n t so fm i m i c ss u b s t i t u t e sf o ro i l ，r e s u l to f o r t h o g o n a lw a sd e t e r m i n e dt h eo p t i m a lf o r m u l ai sa m o u n t so fm i m i c si s16 a m o u n t so fo i l i so ，a m o u n t so f v i n e g a ri s2 ，a m o u n t so f y o i j ( i s7 k e yw o r d s ：z e i n ，m i m i c s ，m i c r o p a r t i c l e ，p r e p a r a t i o np r o c e s s ，u s i n g 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个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，也不包含为获得吉林农业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 表示了谢意。 学位论文储签名：乃岱而 签字日期：砷7 年6 月胛 关于论文使用授权的说明 本人完全了解吉林农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送 交论文的复印件和磁盘。允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手 段保存、汇编学位论文。同意吉林农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学 位论文的全部或部分内容。 学位论文作者签名：历1 盛丽 签字日期：7 7 年6 月压日 导师签名： 签字日期：励7 年月么咱 吉林农业大学硕士学位论文玉米醇溶蛋白油脂模拟品制取工艺及其应用的研兜 第一章前言 脂类是油、脂肪、类脂的总称。食物中的油脂主要是油和脂肪，一般把常温下是液 体的称作油，而把常温下是固体的称作脂肪。脂肪是由甘油和脂肪酸组成的三酰甘油酯， 其中甘油的分子比较简单，而脂肪酸的种类和长短却不相同。因此脂肪的性质和特点主 要取决于脂肪酸。不同食物中的脂肪所含有的脂肪酸种类和含量不一样。自然界有4 0 多种脂肪酸，因此可形成多种脂肪酸甘油三酯1 4 1 。脂肪酸一般由4 个到2 4 个碳原子组 成。 脂肪俗称油脂。按来源可分动物和植物油脂两大类。按化学结构又可分为脂肪( 亦 称中性脂肪) 和类脂两种。类脂包括磷脂、糖脂、固醇和固醇脂几大类。脂肪在人体营 养中占重要地位，人体所需的总能量的1 0 - - 4 0 是由脂肪所提供的。脂肪的主要功能是 供给热量，其供热量较相同重量的蛋白质和碳水化合物( 糖类) 多。倍1 4 j 。此外，还提 供人体所需的“必需脂肪酸”。脂肪酸的种类很多，可分饱和、单不饱和与多不饱和脂肪 酸三大类。多不饱和脂肪酸中的亚油酸、亚庶酸和花生四烯酸在动物和人体内不能合成， 必须取自食物，故称“必需脂肪酸”，缺少它们就会产生一系列缺乏症状，如生长迟缓、 皮炎等。营养学家们提出，必需脂肪酸热量应占膳食总热量的1 3 。这些脂肪酸在豆 油、玉米油、棉籽油、芝麻油、葵花籽油、花生油中含量最高。脂肪主要分类在人体皮 下组织、大网膜、肠系膜和肾脏周围等处。 1 1 油脂在食品中的作用及对人体生理的影响 食品中的油脂被称为食品脂质，食品脂质作为食品的一种重要原料，能为人体提供 3 7 7 r o g 的能量，使人有饱腹感：对食品的感官、风味、质构和口感等特性都有重要影 响，可提供人体必需脂肪酸；还是脂溶性维生素的载体。食品脂质作为食品的重要组成 成分，首先引起消费者兴趣的是：食品的感官特性；其次是食品风味。如果低脂肪食品 缺少高脂食品的光泽，消费者会认为这种食品缺少营养，最终影响产品的销售。食品脂 质对食品外观和质构的影响是显著的，食品中的油脂不仅表现自身的风味，还影响其它 香料的浓度、持久性和平衡，这是由于油脂能缓释风味的释放。脂溶性食用香料的风味 是在咀嚼中逐渐释放出来的，食品中除去或减少油脂会破坏这种缓释功能。随着油脂含 量的下降，食品中的咸味、酸味、甜味和苦味会变得更明显。由于脂溶性香料通常在亲 水性环境中不稳定，因此在高脂食品中才有有效的风味i ”】，不可能在低脂产品中表现 出来。 美国膳食指南指出，在人们的膳食中，脂肪提供的热量不宜超过总热量的3 0 ， 1 吉林农业大学预士学位论文 玉米醇溶蛋白油脂模拟品制取工艺及其应用的研究 由饱和脂肪酸油脂提供的热量不得超过1 0 ，非饱和脂肪酸油脂提供的热量至少要占 2 3 ，每日摄入的胆固醇应少于3 0 0 毫克，因饱和脂肪酸和胆固醇的摄入量与心血管疾 病有关，而总热量只要足够维持适当体重即可( 患病或身体情况特殊的人例外) 。 过多的摄取油脂是身体发胖的因素之一，中年以后，如果活动量小，又不注意锻炼， 吃油脂类过多的食物，皮下和内脏，如心、肝、。肾等器官外堆积大量的脂肪，就会加速 脏器早衰和病变，使血管硬化，引起高血压、冠心病等疾病。据美国1 9 9 8 年的营养 与健康医学杂志报道：饮食中饱和脂肪酸过高，会引发一些肥胖症和癌症( 如：乳腺 癌、结肠癌、直肠癌、子宫癌、前列腺癌等) 以及胆囊炎。肥胖症又会并发一些慢性病： 高血压、嚣心病、动脉硬化、糖尿病、高胆固醇和中风等。据美国国家健康研究所估计； 若减少脂肪摄入量，美国每年可救活1 0 万人；美国食品市场研究所早在1 9 9 8 年的一份 调查中表明：公众对膳食营养最关注的影响因素就是食品中的置放含量，减少脂肪摄入 量被推荐为提高自身健康的重要途径之一。据美国食品市场协会2 0 0 5 年的调查，3 4 多的消费者已停止购买高油脂含量的食品；美国热量控制委员会的调查也显示7 2 的成 年人已开始消费低脂或无脂食品；另一项调查显示：5 6 的美国成年人想减少脂肪的摄 入f 5 川。 合理膳食告诉人们，要防止过度肥胖，除了均衡饮食和多作运动外，选择进食低脂 食品也是一个行之有效的方法。当代消费者对脂肪含量非常敏感，但是单纯减少食品配 料中的脂肪含量会给产品风味及口感特性带来不良影响，使食品1 ：3 感租糙，滋味下降。 而大多数消费者又不愿为健康而牺牲美味，解决这一问题的最好方法是研制出一种低能 量、风味口感俱佳的油脂替代品来替代膳食中多余的脂肪【瓢9 】。利用脂肪替代品制造低 热食品的首要条件是能够维持食品原有的风味、质构、口感和脂肪给予人的饱腹感等特 点。 1 2 油脂替代品的发展 当今，食品行业发生日新月异的变化，越来越多的消费者要求低脂高质量的食品。 八十年代后期国外食品市场开始推出脂肪替代品，进入九十年代，国外脂肪替代品开始 迅猛发展，各种开发制品不断涌现。脂肪替代品在欧美发达国家异军突起，随着社会环 境日趋恶化，受浮躁心理的冲击，消费者饮食习惯和嗜好发生演变，甚至导致饮食结构 和膳食营养失衡。因此，开发一种既能减少摄入热量又能在风味、口感、质地等方面代 替脂肪的替代品迫在眉睫【j 0 l 。 2 吉林农业大学硕士学位论文 玉米辞洛蛋白油脂模拟品制取工艺及其应用的研究 1 2 1 油脂替代品 研究认为，油脂的基本口感性质是润滑性，润滑性在不同食品中有不同的表现。原 则上能产生润滑感的食品配料都可以代替油脂而赋予食品油脂样口感。目前油脂替代品 的原料来源而言，主要来自碳水化合物、蛋白质、脂质合成物，前二者原料限于自身功 能且本身不是油脂，制成的脂肪替代品为油脂模拟物。脂肪合成物本身系油脂，可以作 为传统油脂的替代物【l l 】。 1 2 2 油脂替代品的种类 油脂替代品又可分为油脂代替品和油脂模拟品两类【l “4 】。 1 2 2 1 油脂代替品 目前，国内外所生产的油脂代替品是以脂肪酸为基础成分的酯化产品，其物理性质、 化学性质与油脂类似的酯化物质。该物质的酯键能抵抗脂肪酶的催化水解，使之难于被 人消化吸收，达到不提供或提供很少能量的目的。主要有蔗糖聚酯( o l e s t r a ) 和蔗糖脂 肪酸酯( s u c r o s ef a ta c i de s t e r ，s f e ) ，o l e s t x a 可以在高温、中温、低温等所有场合应 用，属于真正意义上的“油脂”，它有脂肪的口感，但不能被消化系统所消化，不提供能 量、胆固醇。因蔗糖聚酯分子有6 8 个脂肪酸侧链和一个蔗糖中心。由于其分子中的脂 肪酸连接点被那么多的脂肪酸侧链覆盖着，胃里的消化酶不能进入其中使之分解i l ”。它 们具备脂肪的感官特性：使食品保留了许多脂肪提供的风味和质构；可用于煎炸焙烤食 品( 脂肪模拟品则不能) ；能使食品维持亲油性，不会影响风味物质的分布和释放。从 加工特性考虑，这类物质可以完全替代脂肪，但当过量摄入时，可能导致肛漏与渗透性 腹泻，同时影响脂溶性维生素的吸收，安全毒理性也有待于进一步研究。尽管如此， o l e s t r a 作为脂肪替代品的代表已经美国f d a 批准用于油炸土豆、薄脆饼干等i l 州。 s f e 是蔗糖与脂肪酸发生一、二、三级酯化所形成的甲、乙、丙酯。s f e 的分子中 连有1 3 个脂肪酸和5 7 个羟基，使得其兼具有亲水性和亲油性，因此具有良好的乳化 性和表面活性功能，可作为乳化剂和表面活性剂使用。s f e 的立体阻位小于o l e s t r a ! ”j ， 可以被肠道内的脂肪酶催化水解，其热量值近似于脂肪，所以作为脂肪替代品时没有显 著优势，且用量较多时会使食品产生明显的不良风味，因此其用量受到严格的限制。在 食品工业中一般只是作为乳化剂、稳定剂、润滑剂、抗菌剂、稀释剂、抗凝剂等添加剂 而不是配方中的主要成分加以使用。油脂代替品还有其它脂肪酸酯及多元醇脂肪酸酯和 构造脂质。 吉林农业大学硕士学位论文 玉米醇溶蛋白油脂摸拟品制取工艺及其应用的研究 1 ，2 2 2 油脂模拟晶 以碳水化合物或蛋白质为基础成分的产品，能提供脂肪在食品中所具有的风味和质 构的非脂肪性物质。它们不能等量替代脂肪，其提供的热量为0 , - 4 k c a l g ，可吸收充足 的水分。它们是以水包油( o w ) 乳化体系来模拟被替代油脂的油状液体系，这点与油 脂替代品完全不同，它们在食品安全方面较含脂肪酸的脂肪替代品为佳，但不适用于煎 炸焙烤等高温处理工序和溶解油脂性风味物质，因为它们在高温下容易变性或焦化。在 国外有以下研究【1 1 1 ： ( 1 ) 碳水化合物型脂肪模拟品： 此类模拟品由于原料来源于大自然，资源丰富、价廉，植物的根、茎、果实，如土 豆、甘薯、玉米、小麦、菱角、豆类均含大量的碳水化合物，故极普通易于获得。碳水 化合物经过物理、化学处理，所得到的能与水形成柔软细腻凝胶的，以水乳液体系来模 拟出油脂润滑柔软、细腻口感的油状液体系。碳水化合物型脂肪模拟品不能以1 ：1 比 例替换食品配方中的脂肪，必须与水分和其它成分( 如脂肪酸型乳化剂) 配合使用i i 。 目前，此类模拟品主要有以下几类产品。 胶类为高分子量的碳水化合物，能够与食品中其它组分发生相互作用增加食品的 稠度和产生胶状效应，在食品中常用做增稠剂1 9 1 、稳定剂和胶凝剂以增加其粘度并促进 其稳定性。常用于脂肪模拟品的胶质有卡拉胶、果胶、瓜尔豆胶、阿拉伯胶、黄原胶及 明胶等，胶类物质应用于食品中一般只作为添加剂使用，其应用于脂肪模拟品已成为脂 肪代用品研究的一个重要方向。 淀粉类淀粉类脂肪模拟品是以玉米粉、小麦粉、马铃薯粉、木薯粉、米粉等为原 料经过酸法或酶法水解、糊精化、氧化、分子交联等方法将淀粉分子由大的分子分裂为 低分子糊精，颗粒结构变得疏松易于压缩，在食品中形成凝胶的过程，颗粒之间相互挤 压变形并迅速分解，使得产品粘度下降1 6 1 ，从而产生类似脂肪的粘度，透光度和质构特 性。目前，此类产品的代表有p a s e l l is a - 2 ，它可以替代5 0 以上的配方中的脂肪，是 酶法改性的马铃薯淀粉，本品在食品中加入后随温度的上升而形成类似脂肪的结构并提 供相似口感。 纤维素类纤维素类产品包括微晶纤维素、甲基纤维素( m c ) 、羧基多元醇纤维素 ( h p m c ) 、羧甲基纤维素钠等。它们是通过化学研磨、分子解聚、化学衍生等技术手 段处理得到的直径在0 2 姗左右的颗粒。当其在水中分散成球珠后与食品中的其它成分 ( 如植物胶质) 配合使用模拟食品中脂肪的流动性和口感。纤维素类脂肪模拟品由于其 天然来源和不含热量而被f d a 认可为g r a s 产品，可以在食品生产中用做填充剂、持 水剂、表面活性剂、汽泡稳定剂使用，已应用于蛋黄酱、色拉调味料，糖果、冷冻甜点 心、果酱和乳制品中。 总之，碳水化合物模拟品来源广泛，产品种类很多，具有很好的外观和感官特性， 4 吉林农业大学硕士学位论文玉米醇溶蛋白油脂模拟品制取工艺及其应用的研究 但超过一定限用量会对产品质构产生负面作用，还可能给食品带来异味。 ( 2 ) 蛋白型脂肪模拟品： 虽然以蛋白质为基础的脂肪模拟品的研制开发在国内实属空白，但在我国具有相当 广阔的发展前景。天然高分子蛋白质( 鸡蛋白、牛乳、乳精、大豆蛋白、动物胶质、小 麦谷蛋白等) 为原料，经加热、微粒化、高剪切处理，改变其原有的水结合特性和乳化 特性，使其具有类似脂肪的口感和组织特性。脂肪代替品能够提供滑腻的类似油脂口感 性的要求是其颗粒直径在微米级且颗粒易于变软，相互之间能够滚动和压缩。蛋白质型 脂肪模拟品的颗粒直径不大于l o l a n ，同时蛋白质的适度变性使其提供的口感类似于水 包油型乳化体系食品中脂肪，故可应用于此类食品中。但是由于蛋白质的热不稳定性导 致这类模拟品不能应用于需高温处理( 如油炸) 的食品中哪l ，否则会使蛋白质热凝固硬 化，丧失滑腻口感，同时发生美拉德反应影响外观，这就限制了其应用的范围。 s i m p l e s s es i m p l e s s e 是美国n u t m - s w e e t 公司生产一种以牛奶蛋白为基料产品，是 以牛乳和或鸡蛋白为原料经一种专利微粒化过程制得。这个微粒化过程首先是以热处 理使蛋白质发生一定程度的变性，之后通过很强的剪切力作用使蛋白质颗粒大小降至 o 1 2 岬之间。n u t r a - s w e e t 公司声称，s i m p l e s s e 产品圆形小颗粒之间易于发生滚动作 用从而产生了类似油脂的口感特性。此外，s i m p l e s s e 还包含其它一些成分，诸如乳 糖、柠檬酸、乳化剂和复合抗絮凝剂( 卵磷脂、黄原胶、麦芽糊精或果胶) ，这些组份的 共同作用使得产品具有良好物理与口感特性。s i m p l e s s e 能量值为1 3 卡，克，起始蛋白 原料可预先去除所含胆固醇和脂肪。通过电子显微镜观察s i m p l e s s e 变性蛋白质大分子 胶体颗粒，发现颗粒内层为酪蛋白微胞，外层被变性鸡蛋白所包围1 2 0 】。 t r a i b l a z e r 美国k r a f t 通用食品公司生产t r a i b l a z e r 代脂品所用的工艺类似于模拟 肉生产工艺，1 9 8 5 年k r a f t 公司就以黄原胶、大豆、鸡蛋、牛乳蛋白和酪蛋白为原料制 作纤维状产品的生产方法申请专利所有权。纤维化结构的形成起始于物料p h 值接近黄 原胶蛋白质复合物的等电点2 9 】，一旦形成复合纤维结构则该产品对较宽范围的盐与p h 值均比较稳定，且经热处理后稳定性进一步提高。纤维状蛋白质可用来调配无油脂色拉 调味料，改性蛋白纤维则可用于冰冻甜点心上，作为一种肉替代物还可使用鸡肉、猪肉、 螃蟹和龙虾肉来增味【2 0 l 。 l i t a 美国o p t a 食品组份有限公司开发的油脂模拟品l i t a 是以从玉米中分离出 的高疏水性蛋白质( 如玉米醇溶蛋白1 为原料经微粒化过程制得，这种蛋白质存在于各种 谷物( 如玉米、小麦、大麦和大米) 中。醇溶蛋白不溶于水中，但可溶于有机溶剂( 如乙醇) 中。玉米醇溶蛋白占玉米总蛋自5 0 左右，平均分子质量约为2 5 0 0 0 ，组成氨基酸大多 是疏水性不带电荷的极性分子【3 0 l 。结构分析表明玉米醇溶蛋白是由9 个毗连的呈拓扑结 构逆平行螺旋环组成的重复大分子物质，螺旋环沿着轴取向包含交替出现的亲水与疏水 表面，螺旋表面的极端处可产生分子内和分子间氢键结合力。与s i m p l e s s e 和t r a i b l a z e r 吉林农业大学硕士学位论文玉米辞溶蛋白油脂模拟品制取工艺及其应用的研究 不同的是l i t a 产品的组成蛋白质没有变化，而前两种产品中微粒子的疏水性与水不溶 性是通过蛋白质变性形成的，在l i t a 中，由于醇溶蛋白独特的性质使得原蛋白表面呈 疏水性l l “。 蛋白质型模拟脂肪的共同特征：均是从天然原料中分离制得，呈水包油( o w ) 型， 未聚集状的蛋白微粒分子，由于蛋白质的某些特性( 如热不稳定性) ，导致这类化合物 的使用范围受到限制，不能应用在那些需经高温处理的场合，否则会引起蛋白变性并出 现美拉德反应。因为它们呈微粒状，粒子大小、形状、质构对产品口感特性影响很大。 可溶性食用蛋白呈流动、粘稠的凝胶体，而热变性蛋白则呈粗糙、砂样质构的凝胶体。 尽管以蛋白质为原料的油脂模拟品的风味、口感与综合效果较以碳水化合物为基料的油 脂模拟品好【3 ”。 但它也有一定的缺陷：( 1 ) 热敏感变性而丧失油脂的口感( 2 ) 贮藏期短( 3 ) 蛋白 质类油脂模拟品会与风味物质( 如酮或醛类) 选择性地发生键合，从而影响风味的释放。 因此，如何要得到无色清淡，并且保质期长的以蛋白质为基料的脂肪模拟品仍是目前的 难耐3 2 1 。 1 3 油脂模拟品的保健功能 具有低能量：这类模拟品的能值仅为脂肪的l 5 ，所供能量远远少于油脂，可降低 困油脂摄入过量而引起的心血管疾病和肥胖的危险。 降低胆固醇：油脂模拟品可从两个方面降低胆固醇，一是直接减少食品中饱和脂肪 酸和胆固醇的摄入，从而减少对身体的刺激：二是可降低体内低密度脂蛋白( l d l ) 水 平，同时对体内高密度脂蛋白( h d l ) 则没有影响。 1 。4 理想油脂替代品所具备的特性 ( 1 ) 类似油脂油腻的口感”“1 ； ( 2 ) 无色无味； ( 3 ) 贮存期至少为一年； ( 4 ) 在中高温条件下性质稳定； ( 5 ) 低能量或无能量； ( 6 ) 与其他营养素、维生素和风味物质不发生相互作用： ( 7 ) 无生理副作用。 6 吉林农业大学硕士学位论文玉米醇瘩蛋白油脂摸拟品制取工艺及其应用的研究 1 。5 油脂模拟品的应用 油脂模拟品是一种蛋白质，对热敏感易变性而丧失口感，只限于应用在仅需低温或 中温处理的食品中，如冰淇淋、冰冻甜点心、乳制品、蛋黄酱和色拉调味料等食品中。 1 5 1 以玉米醇溶蛋白为原料制取油脂模拟品的依据 玉米醇溶蛋白不溶于水，但可溶于有机溶剂。玉米醇溶蛋白占玉米蛋白的5 0 左右， 平均相对分子量约为2 5 0 0 0 ，组成玉米醇溶蛋白质的氨基酸大多是亲油氨基酸，特别是 脂类氨基酸，如亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸和丙氮酸，是疏水性不带电荷的氨基酸。玉 米醇溶蛋白而且还缺乏带电的酸性、碱性及极性氨基酸，这就是玉米醇溶蛋白独特的溶 解性及在低浓度盐液中有沉淀析出的原因所在f 2 l 】。玉米醇溶蛋白是由9 个毗连的呈拓朴 结构逆平行螺旋环组成的重复大分子物质，螺旋环沿轴取向，包含交替出现的亲水疏水 表面，螺旋表面的极端处可产生分子间的氢键结合力。玉米醇溶蛋白具有良好的溶解性、 成膜型、生物降解性、抗氧化性、粘结性、降解产物的多效性，以及具有依存水的玻璃 态、软化熔融温度【2 2 - 2 5 1 。由于醇溶蛋白独特的性质使得原蛋白表面呈疏水性，因此不需 要做变性处理即可制得油脂模拟品。美国o p t a 食品组分有限公司已以玉米醇溶蛋白为 原料研制出l i t a 的油脂模拟品，这些玉米醇溶蛋白经微粒化加工处理得到蛋白质微粒 结晶，把蛋白质微粒结晶分散于水中，使之凝胶化制成的油脂模拟品呈似油感，且性质 较稳定。l i t a 可用来替代蛋黄酱、冰淇淋和涂抹食品中7 5 1 0 0 的油脂含量l “2 9 1 。 1 5 2 玉米蛋白营养价值与利用 蛋白质的营养质量主要取决于它的氨基酸组成与比例，尤其是必需氨基酸的组成与 比例，如果必需氨基酸齐全，配比得当，接近或符合f a o w h o 氨基酸模式要求，则这 种蛋白质适宜人体生理作用需要，营养价值大。 玉米胚乳蛋白中的必需氨基酸集中体现了玉米蛋白的劣势，因此有人研究成果表 明，当同等条件下动物体增重量级，饲喂大豆蛋白的增重为8 1 1 4 克，饲喂大豆蛋白与 玉米蛋白互补试验的增重8 2 8 9 克，饲喂赖氨酸与色氨酸强化的增重1 0 3 7 克，饲喂玉 米胚乳蛋白的仅增重4 5 9 克，给玉米蛋白质的氨基酸评分为：色氨酸o 1 6 、赖氨酸0 3 3 、 亮氨酸2 2 6 、异亮氨酸0 8 8 、蛋氨酸0 8 5 、缬氨酸0 8 5 、苏氨酸0 8 1 【z 。玉米蛋白与动 植物蛋白中必需氨基酸组成比较见表1 1 ，及玉米胚乳蛋白中必需氨基酸组成见表1 2 。 7 吉林农业大学硕士学位论文玉米醇溶蛋白油胎模拟品制取工艺及其应用的研究 f a o ，w h o 7 o 4 o 5 53 54 01 0 大豆7 64 66 01 3 84 2 1 2 脱脂大豆粉 7 7 4 ，6 6 2 1 , 3 4 , 21 4 浓缩大豆蛋白8 0 4 96 21 34 31 4 全鸡蛋9 25 05 63 4 5 21 0 牛肉 7 74 07 62 74 0l l 3 4 4 7 5 ，3 5 3 5 6 3 7 5 0 5 4 4 9 5 0 6 8 5 5 分离大豆蛋白7 84 8 6 0 1 0 3 71 35 54 8 洼：玉米胚乳量白中的氨基醇组成中谷氰酸2 1 3 玉米蛋白的氨基酸组成说明玉米质量低劣的原因是：是氨基酸结构比例严重失 衡，以f a o w h o 模式标准进行化学评分得：醇溶蛋白的赖氨酸为8 4 分，蛋氨酸为2 6 9 分，亮氨酸为2 4 9 8 分。这样的结构比例用蛋白质的氨基酸木桶原理，对照衡量一下， 其食用价值极低，浪费性极强；二是玉米蛋白质的各种类特性尤其是水溶性差的特点降 低了蛋白质功能利用价值，玉米醇溶蛋白有一定的开发前景【2 7 1 。 1 6 油脂模拟品的研究现状与存在问题 目前国外已研制出以蛋白质为基料的油脂替代品有：n u t r a s w e e t 公司推出的 s i m p l e s s ；美国k m n 通用食品公司生产的t r m b l 脚；美国o p m 公司研制成功的l i t a ， 我国到且前为止只有华南理工大学郑建仙他们以牛乳蛋白与鸡蛋白为起始原料研制而 成的f m 1 ，类似国外的s i m p l e s s 产品。以碳水化合物为基料的油脂模拟品相对较多， 如：胶类、淀粉类中的p a s c l l is a 2 、纤维素类。只是还没有一种非常理想的油脂替代 品可完全替代传统油脂在食品上的应用。 窟 吉林农业大学硕士学位论文玉米醇溶蛋白油脂模拟品制取工艺及其应用的研究 碳水化合物和蛋白质油脂模拟品只限于替代水包油型乳化系统内存在的食品配料 中的油脂，并只能在不需高温加工的食品中应用。如减少脂肪的含量，食品的风味会受 到影响，蛋白质类脂肪替代品还会与风味物质( 如酮或醛类) 选择性地发生键合，从而 影响到风味物质的释放。如何克服脂肪替代品的使用而出现的风味问题，也是目前研究 的重大课题。且去掉油脂会导致食品风味下降，但油脂相的存在有助于提高产品对微生 物的稳定性。增大水分含量会导致水分活度的提高，这样污染微生物就易于生长，产品 的货架期受到影响；油脂替代品的安全毒理学实验也有待于进一步讨论p “。 1 7 油脂替代品的前景展望 过多摄入脂肪对健康的危害已引起人们的普遍关注和警觉，大多数消费者都了解健 康与脂肪摄入量之间的关系，追切需要那些有益于健康的低脂食品。单靠减少脂肪用量 的低脂和无脂食品的食品风味、口感和质构都较原油脂食品差，多数消费者不愿接受脂 肪替代品。分析上述原因，首先食品非药品，让消费者长期食用代脂品，除油脂会影响 食品外观、质构外，油脂是脂溶性风味物质的载体，油脂对可感知风味阈值有重要影响。 油脂是食品的基本成分，进行食品组方时，不仅考虑脂肪的各种功能与要素，同时也必 须考虑脂肪与其它组分问的相互影响，否则一味降低脂肪含量，只能影响食品风味p 习。 其次，从营养角度看，脂肪是脂溶性维生素的载体，也是必须脂肪酸亚油酸的供应源， 应加以重视。同时脂肪替代品潜在安全性仍令人疑虑。 虽然脂肪替代品起步较晚，但发展很快。到目前为止，已形成了多种替代品，可惜 还没有单一的脂肪替代品能完全代替脂肪。为了能很好地模拟脂肪的口感、质构等特性， 常在食品中加入两种或两种以上的复合脂肪替代品来尽量满足需要。脂肪替代品还存在 很多问题，仍需要不断改进。此外在发展脂肪替代品的同时，也应该看到脂肪对人体有 不可忽略的重要作用，人们仍需适当摄取一定比例的脂肪，满足人体内代谢的需要。因 此我们应对脂肪代用品采取正确的态度，进行合理的使用，既避免脂肪过量摄取又保持 食品原有风味，从发展趋势看，在2 i 世纪脂肪代用品的发展前途将是广阔的p j j 。 1 8 本试验的创新情况 进入2 1 世纪中国食品的生产将向“天然、营养和保健”的世界保健食品发展潮流靠 拢，在生产原料上，将趋向于纯天然绿色食品的生产规范；在生产加工上，将趋向于采 用低能耗、无污染及无有害物质残留技术【抓如，最大限度的保留原料中的各种天然营 养成分。本课题提出的生产技术和加工工艺均符合这一时代潮流。本课题研究的产品具 有较高的科技含量及鲜明的新颖性，产品纯度高、稳定性强、功效显著，适合于广大消 9 吉林农业大学硕士学位论文玉米醇溶蛋白油脂模拟品制取工艺及其应用的研究 费人群m l 。本课题有以下创新点： 以价格较低、氨基酸组成独特的玉米醇溶蛋白为原料制取油脂模拟品，既可降低 产品成本、充分利用玉米资源，又可得到高附加值的产品； 采用湿热处理对原料进行预处理，打开玉米醇溶蛋白的紧密结构，增大其疏水性， 使微粒化及乳化容易进行，提高生产效率； 将玉米醇溶蛋白油脂模拟品应用在冷饮食品中； 玉米醇溶蛋白油脂模拟品应用于蛋黄酱中的研究。 1 9 本试验研究目的和意义 为了能达到既能减少脂肪的摄入量