大豆分离蛋白对冰淇淋流变学性质的影响

大豆分离蛋白对冰淇淋流变学性质的影响

喝冰淇淋是一种复杂的复合胶体，其流变学性质是控制产品的重要指标。冰饮机的浆料在搅拌过程中会影响到空气的融合，并在凝缩过程中会形成晶体。因此，流变学是控制产品的重要指标。同时，它对生产工艺的调节具有理论指导作用。在相应的工艺设计和设备选择中，需要通过流变学研究提供材料的可变特性数据。因此本文研究了添加大豆分离蛋白后,冰淇淋混料的流变学特性,并结合冰淇淋的膨胀率、融化率、硬度及微观结构等指标,综合研究探讨大豆分离蛋白对冰淇淋品质的影响。1材料和方法1.1食品、设备和仪器大豆分离蛋白:哈高科大豆食品有限责任公司;全脂奶粉:内蒙古蒙牛乳业(集团)股份有限公司;椰子油:内蒙古蒙牛乳业(集团)股份有限公司;蔗糖(市售);黄原胶(丹尼斯克);刺槐豆胶(丹尼斯克);单甘酯、蔗糖酯:柳州长远食品配料有限公司;大豆油(金龙鱼);SDS(实验室配制)。IC9308全自动冰淇淋机(Caple客浦);RW20-digital顶置式机械搅拌器(德国IKA);ME100L高剪切乳化机(上海富麦机电设备有限公司);NDJ-5S旋转黏度计(上海精密科学设备有限公司);TA-XT2i型质构仪TA-XTplus(英国);MAL1038384型旋转流变仪(英国马尔文公司);BS203生物显微镜(中国重光)。1.2实验方法1.2.1单甘酯蔗糖酯,黄原胶冰淇淋配方:脱脂奶粉7%,奶油10%,蔗糖13%,单甘酯蔗糖酯(11)0.15%,黄原胶0.15%。将大豆分离蛋白分别以1%、2%、3%、4%、5%及6%的添加量加入到冰淇淋的配方中。1.2.2生产工艺原料混合(50~60℃)→杀菌(83~85℃,15s)→均质→老化(4℃,12h)→凝冻→硬化→冷藏。1.2.3测定冰粘度的测定采用NDJ-5S旋转黏度计,测定经4℃老化12h的冰淇淋浆料的黏度,选用2号、3号转子,转速为12r/min。1.2.4剪切速率与黏度的关系测试的冰淇淋浆料均经12h老化,测试时用小勺取适量样品放在测试平台上,测试选用夹具为平板(直径60mm),测试间距为500μm,剪切速率为0.01~100/s,测试温度为4℃,以剪切速率为横坐标,黏度为纵坐标,绘制剪切速率与黏度的关系图。1.2.5降低冰膨胀率的测定1.2.6金属网测定取经硬化后的冰淇淋成品置于35℃培养箱中的金属网上,金属网下放一表面皿,计时45min测融化物质量。抗融性以融化率表示,融化率越低,抗融性越好。1.2.7冰淇淋测定方式1.3平行试验,选择合适的冰淇淋样品,进行有效平行试验,选择组合冰淇淋基础原料时h利用质构仪的检测探头两次下压测定冰淇淋的质地特征曲线,样品为在冰箱硬化1周的冰淇淋,样品从冰箱中取出后在室温下迅速测定,每个样品进行3次平行试验。参数设定:测试前探头下降速度2mm/s,测试速度3mm/s,测试后探头回程速度5mm/s,测试距离10mm,触发力20×10-2N,探头类型P/6。1.2.8微观结构观察利用BS203生物显微镜,分别在40倍镜头下对冰淇淋的微观结构进行观察,所观察样品为融化后的冰淇淋浆料。1.2.9处理数据2结果与讨论2.1大豆分离蛋白添加量对冰淇淋质构的影响如表1,冰淇淋混料黏度随大豆分离蛋白添加量的增加而提高。添加量从0%添加至4%时,冰淇淋混料黏度从563mpa·s上升至1322mpa·s,上升趋势较为平缓;当添加量达6%时,黏度急剧升高,增加至4487.5mpa·s。有研究表明,大豆分离蛋白的表观黏度随蛋白质的浓度增加,呈指数增加。添加SPI的冰淇淋混料黏度会升高,由于大豆分离蛋白与水之间的相互作用,且大豆分离蛋白拥有更好的持水性,因此,具有更高的黏度。随大豆分离蛋白添加量的提高,冰淇淋的膨胀率先提高后降低。当添加量为3%时,膨胀率最高,为32.54%;在添加量为1%、2%、4%和5%时,膨胀率之间无显著性差异;当添加量为6%时,膨胀率降低至26.13%,这是由于此时冰淇淋的混料黏度过大,在凝冻过程中空气很难大量均匀的分布在冰淇淋中,从而导致产品膨胀率低。随着大豆分离蛋白的加入,冰淇淋融化率先提高后降低,在添加量为3%时,融化率最高,而后开始下降。在添加量为6%时,融化率显著下降。在添加量为0%时,硬度为3138g。当添加量小于5%时,硬度呈上升趋势,但上升趋势较慢。添加量为6%时,硬度值达到了12491g。2.2表观黏度测定结果由图1可以看出,冰淇淋混料剪切应力与剪切速率关系曲线,和表观黏度与剪切速率曲线均符合屈服—假塑性流体流动特性曲线。即表现为具有屈服应力的流体,在进入动态流动后,表现出假塑性流体的特性。假塑性流体其流变方程为:式中:K和n均为常数;K为稠度系数,可以衡量流体的黏稠程度;n为流动特性指数。由图1可以看出,混料均出现剪切稀化现象。剪切速率较小时,混料的表观黏度较大;随着剪切速率的增加,几种混料的表观黏度不断减小。在大豆分离蛋白浓度小于4%时,这种降低的趋势较为相似;浓度增加为6%时,混料的表观黏度降低的趋势相对较慢。如在剪切速率为10/s时,浓度小于5%的混料的表观黏度分别为0.2mPa·s、0.3mPa·s、0.35mPa·s、0.5mPa·s、0.65mPa·s,大豆分离蛋白浓度为5%时混料黏度为1.0mPa·s,浓度为6%时,黏度上升为1.7mPa·s。在剪切速率较低时,流体的表观黏度较大,这是由于混料中含有较多的高分子的胶体粒子,这些粒子多由链状的大分子构成,在静止或低流速时,它们互相钩挂缠结,表现为表观黏度较大。当流速增加时,由于流层之间剪切应力的作用,使得比较散乱的链状粒子流动旋转而收缩成团,减少了互相间的钩挂,这就出现了剪切稀化。随着大豆分离蛋白添加量的增加,这种剪切稀化的速率逐渐降低,这与本实验中黏度测定结果的趋势一致。对(1)式进行线性回归处理,可以得到回归方程,从而求得K值和n值,其结果如表2所示。由表2可以看出,流动特性指数n值均小于1,流体为假塑性流体。随大豆分离蛋白添加量的增加,稠度系数K值呈显著性增加,K值越大,说明流体愈黏稠,流动越困难,这与混料黏度所得到的数据相一致,这也从流变学角度说明了大豆分离蛋白拥有较好的持水性。2.3大豆分离蛋白添加量大豆分离蛋白添加量对冰淇淋微观结构的影响见图2。未添加大豆分离蛋白的冰淇淋中气泡较小,大小差别不大,分布均匀;随着大豆分离蛋白的添加,气泡直径有所增加;在大豆分离蛋白添加量为3%时气泡数量最多,随后开始减少,冰淇淋膨胀率变化趋势于此相似,在添加量为3%时最大随后开始降低。之前有研究指出冰淇淋混料的黏度过高,将降低搅打速度,导致浆料充气困难,最终使冰淇淋的膨胀率的降低,与此研究结果一致。同时,融化率随着大豆分离蛋白的添加量增加,表现出先升高后降低趋势,从微观结构中可以看出,在添加量为3%时,气泡的大小分布不均一,结构较不稳定,从而导致此时融化率较大;随着添加量的增加,浆料黏度继续增加,导致形体过黏,融化率降低。3大豆分离蛋白添加量对冰淇淋生长特性的影响(1)冰淇淋中添加大豆分离蛋白后,其黏度、稠度系数及硬度均随大豆分离蛋白添加量的增加而显著上升;膨胀率及融化率随大豆分离蛋白添加量的增加先上升后下降。(2)冰淇淋混料符合屈服—假