不同乳化剂配比对温度波动下人造奶油品质的影响

不同乳化剂配比对温度波动下人造奶油品质的影响

乳化剂不仅可以改变脂肪的表面性质，还可以加速或减缓脂肪的结晶速度，改变晶体状况。乳化剂在起酥油、人造奶油晶型转化方面的作用已有较多研究,有文献报道在非选择性氢化卡诺拉油中加入斯潘60,延缓向β晶型转化效果非常明显。Hernqvist等人发现,在卡诺拉油基人造奶油中添加甘二酯,可以大大延缓产生砂粒感的过程,其中1,2-甘二酯延缓β′晶型向β晶型转化的能力要比1,3-甘二酯的大,并且由相同碳链长度饱和脂肪酸组成的甘二酯,是很有效的β′晶型稳定剂。Lee等人对三硬脂酸山梨醇酯进行了广泛的研究,证实其具有延缓β′晶型向β晶型转化的作用。Herrera等人研究了蔗糖酯对氢化葵花籽油的作用,认为蔗糖酯可以延缓晶核的形成,抑制β′晶型向β晶型转化。此外,乳化剂可以增强和改善人造奶油的功能特性,不仅起到润滑剂作用,而且具有乳化面团中的脂肪、建立质构、改善口感、延长货架寿命、保湿等作用。目前,应用在人造奶油中的乳化剂主要有单甘酯、甘二酯、乳酸单甘酯、丙酰单甘酯、卵磷脂、硬脂酰乳酸钙、Span系列(失水山梨醇单硬脂酸酯)、硬脂酰乳酸钠、Tween系列(聚山梨酸酯)、聚甘油酯、蔗糖酯、硬脂酰乳酸酯等。本文主要选择普通单甘酯、斯潘60和卵磷脂3种乳化剂作为研究对象,确定了3种乳化剂最佳配比的人造奶油配方,并与市售人造奶油进行了对比。1材料和方法1.1市售食用油脂精炼牛油(秦皇岛金海特种食用油工业有限公司),氢化菜籽油(160℃氢化60min,嘉里特种油脂(上海)有限公司),普通单甘酯、卵磷脂(HLB=4)、斯潘60均为市售食用级,高筋粉、细砂糖、奶粉、盐、酵母、改良剂、鸡蛋均为市售食用级。1.2法、法、目的测定美国PE公司PYRIS-1型差示扫描量热仪(DSC),X55-2型显微镜,SM-603T型烤炉,SM-50型立式面团搅拌机,SM-32S型醒发箱,MTJ-1型面包体积测定仪,英国StableMicroSystems公司TPA-XT2i质构仪(TextureAnalyser)。1.3实验方法1.3.1dsc分析条件采用温度波动法,首先将样品在80℃下熔化,然后在5℃放12h、20℃放12h,以此作为1个周期称cycle1,温度循环波动,直至波动到cycle14,每个周期后,样品都经DSC分析,验证样品的晶体稳定性。DSC热分析条件:精确称取波动后样品7～8mg,放入专用铝盒内,空盒作参比;氮气流量为20mL/min;温度控制程序,降温至-20℃,然后以5℃/min的速度升至80℃。1.3.2体系吸水量的测定20g精炼牛油中添加1%的乳化剂,加热熔化,在25～30℃条件下,用滴定管将60mL蒸馏水缓慢加入体系,同时以1000r/min的速度搅拌,水加完后,再以2000r/min的速度搅拌2min,形成稀薄的油水乳状液,在室温(20～25℃)下放置12h,读取体系中析出水的体积,用总加入水量60mL减去析出的水量,即为该体系的吸水量。1.3.3扩大整体动员后体积质量20g精炼牛油中添加2%的乳化剂,加热熔化,然后在室温(20～25℃)下放置4h,加入30g糖浆,先在100r/min下搅打1min,再在500r/min下搅打2min,最后在1000r/min下搅打5min,使之打发成洁白细腻的膏状物,计算其体积质量,将打发后体积质量的减少量作为酪化性的评价指标。1.3.4微观结构的观察将样品在80℃的条件下熔化30min,取3μL滴在事先加热过的载玻片上后,迅速降温到20℃,并恒温30min,显微镜下观察其微观结构。显微镜放大倍数为10×10,图片放大倍数为8倍。1.3.5急冷出料单元配料→70℃熔化30min→预冷45℃→A单元急冷出料温度18℃→B单元料温回升3～5℃100r/min搅拌3min→27℃熟化48h→人造奶油产品。1.3.6显微镜观察和观察采用显微镜观察法。将自制人造奶油产品、市售人造奶油冬季存放2个月,温度在5～20℃。2个月后,若样品中出现肉眼可见的晶粒,将晶粒挑出在显微镜下观察;若未发现晶粒,用玻璃片将样品涂在载玻片上,显微镜下观察。显微镜放大倍数10×10。1.3.7烘烤、烘烤通过烘焙实验进一步验证人造奶油的配方。采用一次发酵法制备,步骤如下:①糖、盐、水搅拌溶解,加面粉(含酵母),搅拌,先慢速,后中速。②加入人造奶油先中速搅匀,再高速搅至面团光滑。③静置15min后,分块、搓圆、整形、装模。④置于温度38℃、湿度85%的醒发箱内,约120min,醒发至高出烤模1.5cm。⑤烤炉温度为(190±20)℃下烘焙20min。⑥取出面包,冷却至室温。1.3.8系统参数设置采用质构仪测定,探头P/50型。参数:PretestSpeed:5.0mm/s;TestSpeed:2.0mm/s;PostTestSpeed:5.0mm/s;Distance:5.0mm。1.3.9包比体积测量采用面包体积测定仪测定。2结果与讨论2.1单烷基选择2.1.1cycare-cycar7,cycar1的dsc吸热图将牛油与氢化菜籽油以1∶1(m/m)进行混合,分别添加1%的普通单甘酯、斯潘60和卵磷脂,温度循环波动数周期的DSC图见图1～图3,从下至上依次为cycle1,cycle3,cycle7,cycle14的DSC吸热图。从图1～图3中可以看出,cycle1～cycle7添加普通单甘酯、斯潘60和卵磷脂各组的DSC吸热图并没有很大变化,10℃左右有一很小的吸热峰,40℃有很强的吸收峰。但cycle14,添加普通单甘酯和卵磷脂在40℃左右的DSC吸热强峰出现了不同的变化,添加普通单甘酯的样品在50℃附近分裂出一小峰,添加卵磷脂的样品则在40℃附近分裂出一肩峰,而添加斯潘60的样品cycle14与cycle1相比变化不大。结果表明,只有添加斯潘60的样品符合稳定性要求。2.1.2吸湿性测定20g牛油与氢化菜籽油以1∶1(m/m)进行混合,分别添加1%的普通单甘酯、卵磷脂、斯潘60后测定其吸水性,实验结果见表1。由表1可见,吸水性顺序为市售人造奶油>添加普通单甘酯的基料油>添加斯潘60的基料油>添加卵磷脂的基料油,添加普通单甘酯的基料油与市售人造奶油的吸水性相差不大,可见乳化剂的选择是合理的。2.1.3酯、磷脂、斯潘60的最佳检测方法20g牛油与氢化菜籽油以1∶1(m/m)进行混合,分别加入2%的普通单甘酯、卵磷脂、斯潘60后测定其酪化性,实验结果见表2。由表2可见,酪化性大小顺序为市售人造奶油>添加卵磷脂的基料油>添加斯潘60的基料油>添加普通单甘酯的基料油,添加卵磷脂的基料油与市售人造奶油的酪化性相差不大,可见选择是合理的。2.23混料回归设计实验由以上实验可知,选用普通单甘酯、斯潘60和卵磷脂这3种乳化剂,任何一种都不能单独作用达到人造奶油要求的最好效果,需将三者按一定的配比进行复配。为寻求最佳的配比,以温度循环波动DSC曲线为指标,并辅以吸水性及酪化性指标,进行混料回归设计实验。由于在配方中哪一种乳化剂都不能为零,所以这是一个有下界约束的混料回归设计问题,我们设定每一种乳化剂含量都不小于10%,并设普通单甘酯、卵磷脂、斯潘60的含量分别为z1、z2、z3,则z1>0.1,z2>0.1,z3>0.1,而且z1+z2+z3=1,变换z1=0.7x1+0.1,z2=0.7x2+0.1,z3=0.7x3+0.1,回归设计见表3。2.2.1温度波动实验结果按照混料回归设计实验的各个比例将乳化剂进行复配,添加1%复配乳化剂到牛油与氢化菜籽油1∶1(m/m)混合的油脂中,加热熔化,然后进行温度波动实验,结果见图4。由图4DSC吸热图可知,随着温度波动7个配方的结果有差异,到cycle14时,配方1在10℃左右出现了明显的小峰,且最大吸收峰峰形发生变化;配方3、配方5的吸收峰峰形发生变化且在10℃左右出现了明显的小峰;而配方4cycle7在45℃出现了小肩峰。结果说明配方2、配方6、配方7在温度波动的条件下,峰形基本保持不变,稳定性较好。2.2.2添加dme-m的油脂的稳定性测定按照乳化剂复配回归设计实验的各配方将乳化剂进行复配,添加1%复配乳化剂到牛油与氢化菜籽油1∶1(m/m)混合的油脂中,然后测定吸水性和酪化性,结果见表4。由表4可知,配方1、配方2、配方4的吸水性在1.5mL/g左右,与市售人造奶油相近;配方2、配方3、配方5、配方6的酪化性大于0.20kg/L,与市售人造奶油相近。因此,若考虑到人造奶油的吸水性和酪化性的性能,则配方2最符合要求。2.3不同乳化剂配比对奶油效果的影响根据乳化剂复配回归设计实验结果,温度循环波动过程中,峰形基本上没有变化的是配方2、配方6和配方7;吸水性和酪化性结果较好的是配方2,所以得出配方2最符合实验的要求,即普通单甘酯、斯潘60和卵磷脂复配质量比0.1∶0.8∶0.1(m/m/m)。牛油基人造奶油配方最终确定为:牛油与氢化菜籽油的质量比1∶1混合,乳化剂添加量为1%,普通单甘酯、斯潘60和卵磷脂质量比为0.1∶0.8∶0.1。该配方的样品在80℃熔化30min,20℃恒温30min显微镜观察,结果见图5。由图5可知,最终配方晶体分布均匀、细腻。3产品分析3.1人们生产牛奶的感官评价按1.3.5制备工艺所制备的人造奶油晶体分布较均匀,颜色为白色,组织均匀细腻,与市售人造奶油外观相似。3.2人造奶油的显微观察将自制的人造奶油产品与市售人造奶油,在冬季室温条件下存放2个月,市售人造奶油中发现颗粒,将颗粒挑出显微镜下观察,结果见图6,而自制的人造奶油产品未发现肉眼可见的砂粒,将其涂在载玻片上显微镜下观察,结果见图7。市售人造奶油的颗粒(图6)与市售劣质人造奶油的起砂晶粒相似(图8),自制人造奶油在显微镜观察下才能看到微小的晶粒(图7),说明自制全牛油基人造奶油起砂问题得到了一定程度的解决。3.3自制人造奶油的fps将自制人造奶油进行熔点、SFC测定以及脂肪酸、甘三酯的分析,测得熔点为40.6℃,SFC值分布见图9。由图9可知自制人造奶油SFC曲线分布平缓,塑性较宽,符合人造奶油的SFC分布。自制人造奶油的脂肪酸组成见表5。由表5可知,自制人造奶油与牛油相比,脂肪酸种类增加,不能确定的脂肪酸含量达到10.57,说明达到了丰富人造奶油原料油脂脂肪酸的目的。3.4奶油烘焙的面包自制人造奶油烘焙的面包,与市售人造奶油烘焙的面包对比见图10、图11。自制人造奶油烘焙的面包与市售人造奶油烘焙的面包进行感官评价,见表6。3.5面包硬度的测量以比容和硬度作为评价面包的指标。面包烘焙冷却至室温后,用菜籽替代法测定比容,比容(mL/g)=面包体积(mL)/面包质量(g),其反映面团体积膨胀程度及保持能力,直接影响面包的外形、口感。利用质构分析仪的压缩模式(CompressionForce),记录探头下压过程中遇到的最大阻力,作为面包硬度的衡量,阻力越小,面包越软。结果见表7,由结果可知自制的人造奶油能满足要求。4复配乳化剂配方的确定和模型验证单一乳化剂选择时,温度波动下,只有斯潘60满足晶体稳定性要求,但是不能满足吸水性和酪化性的要求,故普通单甘酯、斯潘60和卵磷脂均不能单独添加到人造奶油基料中。为此,采用乳化剂复配回归设计实验复配3种乳化剂,