蛋白质用量和比例对淡奶油理化性质的影响_赵谋明

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吉 林 大 学 学 报（工 学 版）
第*卷
因此以部分大豆分离蛋白替代酪朊酸钠研究其对淡 奶油理化性质的影响具有重要的理论和实际意义。 本研究从酪朊酸钠的用量和酪朊酸钠与大豆分离蛋 白的比例对淡奶油粒度分布、界面蛋白含量和浓度 及流变学特性的作用出发进行了深入研究，揭示二 者对淡奶油静置储存稳定性影响的相关机理。
Fig.1 The technological process of whipping cream
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1.1
材料与方法
材料与仪器 无水奶油（双城雀巢有限公司） ；酪朊酸钠（新 西兰乳品原料公司） ； 大豆分离蛋白 （日本不二制油 株式会社） ；蔗糖酯（日本三菱化学株式会社） ；司 盘 60（丹尼斯克） ；卡拉胶（海南文昌卡拉胶有限 公司） ；瓜尔豆胶（巴基斯坦哈根瓜胶有限公司） ； 黄原胶（法国罗地亚公司） ；磷酸二氢钠（徐州化工 三厂） ；食盐（广东盐业总公司） ；其他试剂为市售 分析纯。 RW20 Digital 数显型顶置式搅拌器（德国 IKA 公司） ；APV-1000 高压均质机（丹麦 APV 公司） ； Mastersizer 2000 粒度分布仪（英国 Malvern 公司） ； Haake MARS III 流变仪 （德国 Thermo Fisher 公司） ； GL-21M 冷冻离心机（长沙湘仪离心机仪器有限公 司） ； BHW-IV 型精密恒温水箱 （北京朝阳航信医疗 器材厂） ；LDZX-30KBS 立式压力蒸汽灭菌器（上 海申安医疗器械厂） ； KDN-2C 型蛋白质测定仪 （上 海纤检仪器有限公司） 。 1.2 实验方法 1.2.1 基本配方
Abstract: The effect of sodium caseinate content and proportion of sodium caseinate and soy protein on droplet size distribution, surface protein and rheological properties of whipping cream were studied, and possible mechanisms were also analyzed. Results indicated that with the increase of sodium caseinate, the top of particle size tended to firstly decrease and then increase and the sample of 4% got the minimum value. Apparent viscosity, yield stress and surface protein content increased, while surface protein concentration firstly decreased and then increased, and shear-thinning characteristics also improved at first and then weakened. Fixed the total protein content of 3% and changed the proportion of sodium caseinate and soy protein isolate, with the increase of soy protein isolate ratio, droplet size and yield stress increased, shear-thinning characteristics improved, and surface protein content decreased form 2.96% to 2.56%, and apparent viscosity increased from 0.154 Pa.s to 0.297 Pa.s at the shear rate of 60s-1. Key words: basic science of food science and technology; whipping cream; rheological properties; sodium caseinate; surface protein; soy protein isolate
表1 淡奶油的基本配方 Table 1 The basic formula of whipping cream
组分 酪朊酸钠 无水奶油 黄原胶 司盘 60 Na2HPO4 蔗糖 含量/% 按要求添加 36 0.1 0.2 0.1 3.5 组分 大豆分离蛋白 卡拉胶 瓜尔豆胶 蔗糖酯 食盐 去离子水 含量/% 按要求添加 0.08 0.1 0.1 0.1 补充至 100
收稿日期：年-月-日 基金项目：国家自然科学基金项目（20806030） ；国家自然科学基金项目（31171783） 作者信息： 赵谋明 （1964-） ， 男， 教授， 博士生导师。 研究方向： 食品生物技术、 蛋白质化学与工程及食品乳浊体系等。 E-mail： femmzhao@scut.edu.cn
网络出版时间：2013-06-13 18:01 网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/22.1341.T.20130613.1801.026.html
第*卷 第*期 2013 年*月
吉 林 大 学 学 报（工学版） Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition)
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前言
淡奶油也叫稀奶油，常译作 whipping cream， 是一种乳脂奶油，因其加糖量少，所以称之为淡奶 油。通过搅打充气，淡奶油可用作蛋糕裱花、西式 甜点或花式咖啡；如不搅打，淡奶油可直接烹调西 式浓汤或菜品。因其成份天然，风味醇厚，受到越 来越多家庭烘焙爱好者的喜欢，有着广阔的市场前 景。 淡奶油的功能特性要求其在生产和储存中保持 静态稳定，但在搅打过程中需要失稳以发生脂肪部 分聚结形成稳定的泡沫结构[1]。由于淡奶油的脂肪
Effect of protein content and composition on the physicochemical properties of whipping cream
ZHAO Mou-ming，LONG Zhao，ZHAO Qiang-zhong，XU Ju-cai
(College of Light Industry and Food Science, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China)
2Hale Waihona Puke Baidu
实验结果与分析
1.2.2
工艺流程
无水奶油、胶体、乳 化剂、盐、蛋白质 水化 均质 灌装
2.1 蛋白质用量和比例对淡奶油粒度分布的影响 2.1.1 酪朊酸钠用量对淡奶油粒度分布的影响 用不同用量的酪朊酸钠制备淡奶油，于 4 ℃的 冰箱静置 1 d，测量其上层粒度分布，结果如图 2 所示。
蔗糖、去离子水
含量较传统乳制品高，一般在 30～40%，因此比传 统乳制品更容易发生乳析、聚集和絮凝等去稳定作 用[2]，不利于产品的储存。蛋白质是淡奶油的重要 成分之一，一方面在淡奶油的生产和储存过程中通 过形成粘弹性的界面膜以稳定乳液，另一方面通过 与小分子乳化剂产生竞争性吸附促进脂肪部分聚结 形成网络结构以稳定泡沫[3,4]。因此，研究蛋白质的 用量对淡奶油界面特性和品质的影响可对深入研究 淡奶油提供理论指导。此外，大豆分离蛋白是一种 全价蛋白质，营养价值高，功能性好且价格低廉，
乳 相 中 蛋 白 质 的 质 量 （ g） 100% 乳 相 的 质 量 （ g） 界 面 蛋 白 含 量 （ %） 界 面 蛋 白 浓 度 （ mg/m2） = 1000 比 表 面 积 （ m2/g） 界 面 蛋 白 含 量 （ %） =
其中比表面积由 Mastersizer 2000 测量而得。 1.2.5 流变特性的测量 准确移取 1 mL 样品于流变仪样品台上，采用 C60/1° 转子，设置参数如下：测量温度 25 ℃，于 400 s 内剪切速率由 0 升至 150 s-1，取 60 个点考察 样品表观粘度和剪切应力随剪切速率的变化。
Vol.* No.* *. 2013
蛋白质用量和比例对淡奶油理化性质的影响
赵谋明，龙 肇， 赵强忠，徐巨才
广州 510640） （华南理工大学 轻工与食品学院，
摘 要：研究了酪朊酸钠用量及 3%蛋白质用量下酪朊酸钠和大豆分离蛋白不同比例对淡奶油粒度分布、界面蛋白及流变学特 性的影响，分析了其作用机理。结果表明：随着酪朊酸钠用量的增加，淡奶油上层粒径先减小后增大，在 4%处达最小值， 峰值为 0.18 μm，粘度和屈服应力增大，界面蛋白含量升高，界面蛋白浓度先减小后增大，剪切稀化程度先增强后减弱；蛋 白质总用量为 3%时，增加大豆分离蛋白比例，样品粒度增大，界面蛋白含量由 2.96%降至 2.56%，剪切速率为 60 s-1 时粘度 由 0.154 Pa.s 增加至 0.297 Pa.s，屈服应力增大，剪切稀化加剧。 关键词：食品科学技术基础学科；淡奶油；流变特性；酪朊酸钠；界面蛋白；大豆分离蛋白 中图分类号：TS252.52 文献标志码：A
在 60 ℃条件下， 将蔗糖溶解于去离子水中， 油 相充分分散，在搅拌状态下将糖水缓慢加入到油相 中，于 60 ℃水化 30 min，然后在 60 ℃、40 MPa 均质一次，接着灌装和灭菌（121 ℃，20 min） ，最 后迅速冷却至常温，于 4 ℃冰箱储存。 1.2.3 粒度分布的测定 采用粒度分布仪测定淡奶油中粒子大小及其分 布。乳浊液样品按 1:1000 用去离子水稀释，测定参 数设定如下： 分析模式：通用 进样器名：Hydro 2000MU（A） 颗粒折射率：1.414 颗粒吸收率：0.001 分散剂名：水 分散剂折射率：1.330 1.2.4 界面蛋白浓度的测定 准确称取 20 g 淡奶油， 于 10000 g 离心 30 min。 未乳化的油脂密度最小，其次是乳化的油脂，而水 的密度最大，因此在离心结束后形成较明显的游离 油脂层、乳化油脂层和水相层。离心结束时温度较 高，迅速将离心管置于 0 ℃左右的环境下，待上面 未乳化的油脂层凝固后，用药勺小心将其移除，用 微量凯氏定氮法测定乳相中蛋白质的量[5]，计算公 式如下：
Fig.2 The upper droplet size distributions in whipping cream under various content of sodium caseinate
由图 2 可以看出，在 1%～4%酪朊酸钠用量范 围内，随着酪朊酸钠用量的增加，淡奶油粒径呈减 小的趋势。其中 1%和 2%酪朊酸钠用量的样品粒度 呈双峰分布， 其主峰峰值分别在 0.36 μm 和 0.28 μm 处，次峰峰值相差不明显，处于 1.2 μm 左右。3% 和 4%酪朊酸钠用量的淡奶油呈单峰分布，峰值分 别在 0.21 μm 和 0.18 μm 处，所占体积分数分别为 8.16%和 7.90%。5%酪朊酸钠用量的淡奶油粒度较 4%稍有增加，其峰值在 0.21 μm 处，所占体积分数 为 8.70%。 造成这种结果的主要原因可能如下：淡奶油在 均质过程中，大的脂肪球被破碎，同时伴随着小脂 肪球的聚集，与此同时，乳化剂和酪朊酸钠迅速吸 附到新形成的脂肪球表面，形成一层界面膜，通过 空间位阻和静电排斥等作用力，减少脂肪球间的碰 撞和聚集[6]。在相同的工艺条件和油脂含量下，酪 朊酸钠用量从 1%增加到 4%时，界面吸附的酪朊酸 钠的量增加，界面膜厚度增加，界面张力减小，脂 肪球碰撞几率降低，脂肪球间的重新聚集减少，在 粒度分布上表现为脂肪球粒径减小。当酪朊酸钠用 量为 5%时，堆积在脂肪球表面过剩的酪朊酸钠与 吸附在脂肪球表面的酪朊酸钠相互连结形成聚集 体，使得样品粒径增大。 2.1.2 酪朊酸钠和大豆分离蛋白比例对淡奶油粒度 分布的影响 当蛋白质用量为 3%时，用部分大豆分离蛋白 代替酪朊酸钠制备淡奶油， 于 4 ℃静置 1 d， 检测样 品上层粒度分布，其结果如图 3 所示。
成品
冷却
灭菌
图1
淡奶油制备的基本工艺流程
第*期
赵谋明等：蛋白质用量和比例对淡奶油理化性质的影响
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图2
酪朊酸钠用量对淡奶油上层粒度分布的影响 图 3 酪朊酸钠和大豆分离蛋白不同比例对淡奶油上层粒度 分布的影响 Fig.3 The upper droplet size distributions in whipping cream under various proportion of sodium caseinate and soy protein isolate