引言

瓜爾豆膠是一種常用的添加到攪打稀奶油中的 親水性膠體，主要由半乳糖和甘露糖聚合而成，其主 鏈為（1—4)- 3D甘露糖單位，側(cè)鏈則由單個(gè)的a- D- 半乳糖以（1—6)鍵與主鏈相連接[1]。瓜爾豆膠主要是 通過(guò)增加水相的黏度來(lái)阻止或減弱分散的油相顆粒 發(fā)生遷移和聚合等方式來(lái)穩(wěn)定乳濁體系[2]。此外，瓜爾 豆膠結(jié)合少量的蛋白質(zhì)，具有一定的表面活性[3]。蛋白 質(zhì)與瓜爾豆膠共存于同一個(gè)體系，它們對(duì)乳濁體系穩(wěn) 定性的影響比它們單獨(dú)存在時(shí)要復(fù)雜得多，主要是它 們之間存在著或強(qiáng)或弱的交互作用[4]。

本文研究的攪打稀奶油是一種復(fù)雜的乳濁體系， 體系含有瓜爾豆膠、酪蛋白、油脂、乳化劑、鹽類(lèi)等，其 相互之間作用十分復(fù)雜。通過(guò)研究瓜爾豆膠對(duì)攪打稀 奶油乳狀液的表觀黏度、粒度、脂肪球界面蛋白濃度至100%

(2)基本工藝流程。于70 °C條件下攪拌溶解好水 相和油相，在攪拌的狀態(tài)下將水相加入到油相中，對(duì) 制得的乳狀液進(jìn)行低溫長(zhǎng)時(shí)（LTLT)巴氏殺菌（70 C， 30 min)，然后在45MPa壓力下進(jìn)行均質(zhì)，再將均質(zhì)后 的乳狀液降溫至15 C，并于4 C下老化4 h，迅速冷凍 至-18 C。攪打前將乳狀液于4 C解凍24h。

1.3.2粒度分布的測(cè)定

粒度分布儀是測(cè)定乳狀液中粒子大小的分布情 況。乳狀液樣品按1 : 1000用去離子水稀釋?zhuān)瑴y(cè)定參數(shù) 設(shè)定[5,6]:分析模式為通用；進(jìn)樣器名為Hydro 2000MU (A);顆粒折射率為1.414;顆粒吸收率為0.001;分散劑 為水；分散劑折射率為1.330。體積平均直徑為

d，3=

式中：ni為直徑；為di的液滴的數(shù)量。

1.3.3界面蛋白濃度的測(cè)定[7]

準(zhǔn)確稱(chēng)取20 g乳狀液，于10 000 r/min轉(zhuǎn)速下離 心30min，乳化的油脂由于密度比水輕而上浮。離心 結(jié)束時(shí)溫度較高，應(yīng)迅速將離心管置于0C左右的環(huán) 境下，待上面的油脂層凝固后，用注射器將液相吸出， 用微量凱氏定氮法測(cè)定液相中的未吸附蛋白質(zhì)。由于 乳狀液的總蛋白質(zhì)含量已知，用總蛋白質(zhì)減去未吸附 蛋白質(zhì)，間接得到吸附蛋白質(zhì)的含量。相應(yīng)的粒度分 布測(cè)定給出了平均比表面積，于是有

1 000W

Asp

式中：r為界面蛋白濃度（mg/m2);W為每克乳狀 液中未吸附的蛋白質(zhì)（g/g);Ap為每克乳狀液具有的 平均表面積（m2/g)。

1.3.4脂肪球部分聚結(jié)率的測(cè)定[8]

精確稱(chēng)取油紅-O色素0.010 g，加入1 000 g粟米 油中，在室溫（25 C)的條件下慢速攪拌12 h使油紅- O充分溶解，制備的油紅-O溶液需避光保存，其吸光 值可以保持恒定1周以上。準(zhǔn)確稱(chēng)取攪打稀奶油（未攪 打或攪打）樣品20 g，制備好的油紅-O溶液10g，混合 均勻，在10 000 g的離心力下離心30 min，離心后立即 移取上層澄清透明的紅色油液加入比色皿，在520 nm 波長(zhǎng)條件下測(cè)定吸光度值。在離心力的作用下，乳狀 液中游離的脂肪（部分附聚）會(huì)溶入紅色的油紅-O溶 液中，稀釋了原來(lái)的油紅-O溶液，導(dǎo)致油紅-O溶液 吸光值的改變；而乳化態(tài)的脂肪不能溶于油紅-O溶 液中，不會(huì)稀釋原來(lái)的油紅-O溶液，也就不會(huì)引起吸 光值的改變。因此，通過(guò)測(cè)定油紅-O溶液吸光值的變 化就可以測(cè)定出乳狀液中游離態(tài)脂肪的含量，也就可 以測(cè)定脂肪在攪打乳狀液中部分附聚的程度，由于吸 光值與濃度呈理想的線性關(guān)系，容易推得

4d=m〇(a：1)

me#

式中：電為脂肪球部分聚結(jié)率，即游離態(tài)脂肪占 總脂肪的比例；4為乳狀液中脂肪的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；me為加 入的油紅-O油液的質(zhì)量（g);me為乳狀液的質(zhì)量（g); a=A/A2，其中A:為離心前油紅O溶液的吸光值；A2為 離心后油紅O溶液的吸光值。

1.3.5攪打起泡率的測(cè)定

將900 g凍結(jié)的攪打稀奶油乳狀液置于冷藏柜內(nèi) (4 C)解凍24h后取出用冷水再升溫至0汐C。瓜爾豆膠對(duì)攪打稀奶油的攪打性能的影響，將呈液 體的攪打稀奶油乳狀液倒入冷卻過(guò)的攪拌缸內(nèi)，使用 Kenwood攪打器5檔（約160 r/min)進(jìn)行攪打并開(kāi)始計(jì) 時(shí)，每隔1 min取樣1次測(cè)定其攪打起泡率，攪打起泡率 測(cè)定公式為[8]

M1- M2

攪打起泡率=XL00%

M2

式中：Mi為同體積未攪打的攪打稀奶油的質(zhì)量 (g);M2為同體積攪打好的攪打稀奶油的質(zhì)量（g)。

1.3.6泡沫硬度測(cè)定

測(cè)定模式為測(cè)定壓縮力；測(cè)定選項(xiàng)為返回至開(kāi) 始；測(cè)定前探頭速度為1.5 mm/s;測(cè)定時(shí)探頭速度為

2.0mm/s;測(cè)定后探頭速度為2.0 mm/s;測(cè)定距離為 25 mm;觸發(fā)力為Auto- 30 g;數(shù)據(jù)擭取速度為200 pps; 探頭型號(hào)為A/BE(15 mm直徑）。

2 結(jié)果與討論

2.1瓜爾豆膠對(duì)攪打稀奶油的表觀黏度的影響 瓜爾豆膠對(duì)攪打稀奶油解凍后的乳狀液的表觀黏

度影響如圖1所示。由圖1可以看出，乳狀液的表觀黏度 隨著瓜爾豆膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而增加，當(dāng)瓜爾豆膠濃度 為0.125°%時(shí)，乳狀液的表觀黏度達(dá)到了9 710 MPa*s。 這主要是由瓜爾豆膠的分子結(jié)構(gòu)決定的[11]，溶液中低 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的瓜爾豆膠分子以展開(kāi)的隨機(jī)曲線的構(gòu)象 分散在水中，并且可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)或改變分子構(gòu)象；當(dāng) 瓜爾豆膠濃度增加時(shí)，分子間的接觸增加而相互纏 結(jié)，導(dǎo)致水相表觀黏度急劇增加。

 

0.025 0.050 0.075 0.100 0.125

瓜爾豆膠質(zhì)玢分?jǐn)?shù)/% 圖1瓜爾豆膠濃度對(duì)解凍后的攪打稀奶油乳狀液的

Vol.34，No.8 2006(total 189) 19

表觀黏度的彩響

2.2瓜爾豆膠對(duì)攪打稀奶油乳狀液的粒度分布的影響 因d4,3對(duì)乳狀液中大粒子數(shù)量的變化比較敏感，能 反映乳狀液的穩(wěn)定性[9]，因此本文以作為瓜爾豆膠 乳狀液粒度的表征。瓜爾豆膠對(duì)攪打稀奶油乳狀液解 凍后的平均粒徑分布dy的影響如表1所示。由表1可以 看出，冷卻后和解凍后的粒度變化趨勢(shì)是：瓜爾豆膠 質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.075%時(shí)，乳狀液解凍后的粒度較冷卻 后有一定程度的增大；瓜爾豆膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.075%乳 狀液解凍后和冷卻后的粒度則基本沒(méi)有變化；但當(dāng)瓜 爾豆膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于0.075%時(shí)，乳狀液解凍后的粒度 較冷卻后的粒度增加近一倍。引起這種乳狀液粒徑在 解凍后和冷卻后的差異主要可能和瓜爾豆膠與蛋白 質(zhì)之間的交互作用、脂肪球部分聚結(jié)有關(guān)。

表1瓜爾豆膠濃度對(duì)攪打稀奶油乳狀液的的影響 m

瓜爾豆膠 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%冷卻后解凍后瓜爾豆膠 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%冷卻后解凍后

0.0250.3930.4200.1000.4380.820

0.050.3980.4180.1250.4430.875

0.0750.4040.402

由于瓜爾豆膠不帶有電荷，能夠與蛋白質(zhì)發(fā)生弱 交互作用[2]。在質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.075%范圍內(nèi)，瓜爾豆膠 分子充斥于蛋白質(zhì)包被的脂肪球之間，形成‘次級(jí)吸 附層”在此范圍內(nèi)，瓜爾豆膠濃度越高，則脂肪球越 穩(wěn)定。當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于0.075%瓜爾豆膠與酪蛋白之 間發(fā)生橋連絮凝或排斥絮凝作用，可能導(dǎo)致高濃度瓜 爾豆膠乳狀液的粒徑急劇增大。

吸附于脂肪球上的酪蛋白，通過(guò)空間位阻和靜電 荷排斥作用維持脂肪球的穩(wěn)定性，降低脂肪球界面的 酪蛋白濃度會(huì)降低界面膜的穩(wěn)定性[7]，因此脂肪球之 間更發(fā)生部分聚結(jié)，使得急劇增大。從表2可以看 出，界面酪蛋白濃度隨著瓜爾豆膠添加量增加而降 低。瓜爾豆膠結(jié)合有少量的蛋白質(zhì)（本研究使用的瓜 爾豆膠采用微量凱氏定氮法測(cè)定蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1.00%),因而具有一定的表面活性[3]。具有表面活性的 瓜爾豆膠的濃度越高，解吸的脂肪球界面上的酪蛋白 越多，脂肪球界面膜的穩(wěn)定性越差，特別是瓜爾豆膠 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.100%和0.125%的乳狀液的界面蛋白濃度 大幅低于其他3個(gè)濃度，因此部分聚結(jié)更容易發(fā)生，乳 狀液的粒徑越大。

表2瓜爾豆膠濃度對(duì)冷凍后的攪打稀奶油乳狀液的

界面酪蛋白濃度的影響

瓜爾豆膠 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%界面蛋白 濃度 /(mg.m-2)瓜爾豆膠 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%界面蛋白 濃度 /(mg*m-2)

0.0250.2640.1000.225

0.0500.2560.1250.210

0.0750.250

2.3瓜爾豆膠對(duì)攪打稀奶油的脂肪球部分聚結(jié)率的 影響

在攪打過(guò)程中，由于脂肪球部分聚結(jié)，乳狀液由 液態(tài)逐步轉(zhuǎn)變成半塑體，瓜爾豆膠對(duì)攪打稀奶油的攪打性能的影響，因此攪打乳狀液適度的脂肪 球部分聚結(jié)速度和部分聚結(jié)率對(duì)攪打稀奶油的攪打 性能（如攪打時(shí)間、攪打起泡率、泡沫硬度等）有著十 分重要的影響[10]。

瓜爾豆膠對(duì)攪打稀奶油攪打過(guò)程中脂肪球部分聚 結(jié)率的影響如圖2所示。由圖2可以看出，脂肪球部分聚 結(jié)率隨著攪打時(shí)間幾乎呈直線上升，相同的攪打時(shí)間 內(nèi)，部分聚結(jié)率隨著瓜爾豆膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而增加。 在攪打第4min時(shí)，瓜爾豆膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.125%,脂肪 球部分聚結(jié)率為85.6°A而當(dāng)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.025°A攪 打稀奶油的脂肪球部分聚結(jié)率則只有67.5%。

 

搜打時(shí)間/min

■ 0.025%, □ 0.050%, A0.075%, A0.100%, *0.125%,

圖2瓜爾豆膠質(zhì)置分?jǐn)?shù)對(duì)攪打稀奶油的 脂肪球部分聚結(jié)率的影響

攪打乳狀液的脂肪球部分聚結(jié)是一個(gè)剪切去穩(wěn) 定的過(guò)程，目前公認(rèn)的機(jī)理是[7]:在外力的剪切充氣作 用下，脂肪球相互接近，脂肪球內(nèi)的脂肪結(jié)晶體容易 刺破較脆弱的脂肪球界面膜，因?yàn)橹窘Y(jié)晶體能被液 態(tài)油脂很好地潤(rùn)濕，只要脂肪球的結(jié)晶體碰到了其他 脂肪球的液態(tài)油脂部分，脂肪球之間很易形成橋連， 形成部分聚結(jié)。從上述理論可以看出，發(fā)生脂肪球部 分聚結(jié)必須具備2個(gè)條件：①脂肪球相互接近的幾率 很大；②脂肪球的界面膜不能太穩(wěn)定，否則脂肪晶體 很難刺破界面膜。

202006年第34卷第8期（總第189期）

George [11H人為在攪打奶油體系中，氣泡界面誘導(dǎo) 型聚結(jié)[12]是脂肪球部分聚結(jié)的主要方式，其形成機(jī)理 是：脂肪球會(huì)吸附于新形成的氣泡表面，在攪打作用 下氣泡處于一個(gè)破裂和合并的動(dòng)態(tài)過(guò)程中，小氣泡合 并成大氣泡使得總的表面積減小，吸附于表面的脂肪 球相互接近的幾率增大從而發(fā)生聚結(jié)。體系的黏度越 大，則體系的流動(dòng)性越差，充入體系的氣泡容易在攪 打的作用下破裂成更小的氣泡。當(dāng)瓜爾豆膠質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為0.125%時(shí)，攪打第1min左右基本沒(méi)有肉眼可見(jiàn)的大 氣泡，而瓜爾豆膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.025%的乳狀液則有明 顯大氣泡。對(duì)高質(zhì)量分?jǐn)?shù)瓜爾豆膠的乳狀液而言，形 成更小的氣泡意味著體系中氣泡比表面積增大，導(dǎo)致 有更多脂肪球吸附于其上, 由于氣泡破裂和合并的動(dòng) 態(tài)過(guò)程，氣泡界面誘導(dǎo)聚結(jié)也就越強(qiáng)烈。也就是說(shuō)，體

系的氣泡界面增加，氣泡界面誘導(dǎo)型聚結(jié)也會(huì)急劇增 加。因此，在本文研究的瓜爾豆膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)，在 相同攪打時(shí)間內(nèi)，瓜爾豆膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，脂肪球部 分聚結(jié)率也越高。

2.4瓜爾豆膠對(duì)攪打稀奶油的硬度的影響

瓜爾豆膠對(duì)攪打稀奶油的攪打起泡率的影響如 圖3所示。在攪打的0~1 min，體系還處于很黏稠的液 體狀，硬度均低于20 g;在攪打的1 2 min，體系介于 液態(tài)和半塑體之間的中間狀態(tài)，硬度快速增加，在攪 打的2 min，0.125%瓜爾豆膠濃度的泡沫的硬度增力口 至94 g，而0.025%瓜爾豆膠濃度的泡沫的硬度增加相 對(duì)緩慢（40 g);在攪打的2 4 min，體系處于半塑體狀 態(tài)，泡沫的硬度急劇增加，不同濃度瓜爾豆膠的泡沫 之間的硬度差異變的十分顯著。在相同的攪打時(shí)間， 瓜爾豆膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，泡沫的硬度越高。

采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 13.0 for windows分析泡沫硬 度與攪打過(guò)程中的脂肪球部分聚結(jié)率的相關(guān)性，相關(guān) 系數(shù)R=0.95(P<0.05)，這表明泡沫硬度與脂肪球部分 聚結(jié)有著比較密切的關(guān)系。在攪打的0~1 min，脂肪球 部分聚結(jié)率還很低（<20%)，體系處于很黏稠的液體 狀。在攪打的1~2 min，脂肪球部分聚結(jié)率快速增加， 初步形成了脂肪球聚結(jié)體三維骨架。瓜爾豆膠濃度高 的泡沫，泡沫的部分聚結(jié)速度越快，形成三維骨架越 堅(jiān)固，因此泡沫的硬度越高。在攪打的2~4 min，脂肪 球部分聚結(jié)率進(jìn)一步增加，三維骨架進(jìn)一步加固，泡 沫硬度急劇增加。

 

攪打時(shí)間/ min

■ 0.025%, 〇0.050%, A〇.075%, A0.100%, #0.125%,

圖3瓜爾豆膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)攪打稀奶油的硬度的影響

2.5瓜爾豆膠對(duì)攪打稀奶油的攪打起泡率的影響

瓜爾豆膠對(duì)攪打稀奶油的攪打起泡率的影響如 圖4所示。由圖4可以看出，瓜爾豆膠對(duì)攪打稀奶油的攪打性能的影響，在攪打的第0 1 min，攪打 起泡率隨瓜爾豆膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化很小，均在0.5左 右。充入體系的空氣，主要以大氣泡的形式存在[12]，脂 肪的部分聚結(jié)率還都很低（<20%)，還不能有效的包裹 氣泡。在大約攪打的第1~3min，攪打起泡率隨著瓜爾 豆膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而增加。在此階段，氣泡進(jìn)一步變 小，脂肪球部分聚結(jié)迅速增加，且體系的硬度也迅速 增加（見(jiàn)圖3)，能有效包裹氣泡，形成穩(wěn)定的泡沫結(jié) 構(gòu)。因此，瓜爾豆膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，泡沫的部分聚結(jié)率 越高，攪打起泡率越高。在大約攪打的第2 min，瓜爾 豆膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.125°%的泡沫的攪打起泡率增長(zhǎng)速 度明顯降低，而0.025%和0.05°%瓜爾豆膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的泡 沫的攪打起泡率增長(zhǎng)速度明顯上升。在接近攪打的第 3 min，不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)瓜爾豆膠的泡沫攪打起泡率幾 乎相交于一點(diǎn)，均在2.1左右。在攪打的第3~4 min，瓜 爾豆膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.025%和0.05°%的泡沫的攪打起泡 率繼續(xù)較快速度增加，而其余3個(gè)濃度的攪打起泡率 則呈緩慢增加，在攪打第4 min處，泡沫的攪打起泡率 隨著瓜爾豆膠濃度增加而降低。

攪打起泡率增長(zhǎng)速度降低與泡沫的硬度有關(guān)。一 方面，脂肪球部分聚結(jié)率越高，泡沫包裹氣泡的能力 越強(qiáng)，攪打起泡率增長(zhǎng)速度越快；但另一方面，脂肪球 部分聚結(jié)率越高，泡沫的硬度越大（見(jiàn)圖3)，攪打向泡 沫充入的氣泡則越少，攪打起泡率的增長(zhǎng)速度越慢。 因此，在攪打的3~4 min，由于硬度的增加，瓜爾豆膠 濃度越大，攪打起泡率增長(zhǎng)速度越慢。在攪打終點(diǎn)，不 同質(zhì)量分?jǐn)?shù)（質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次遞增）的瓜爾豆膠乳狀液 攪打起泡率依次為2.8,2.7,2.5,2.3和2.2。在實(shí)際的應(yīng) 用中，如果要獲得要高的攪打起泡率，瓜爾豆膠質(zhì)量 分?jǐn)?shù)控制在0.025%~0.05%為宜，質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)高，攪打起 泡率偏低，質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)低，攪打稀奶油乳狀液有游離 脂肪析出，不能形成穩(wěn)定的泡沫結(jié)構(gòu)。

。/。/騰菊塯fen

 

撞打時(shí)間/min

■ 0.025%, D0.050%, A〇.075%,

A0.100%, #0.125%,

圖4瓜爾豆膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)攪打稀奶油的攪打起泡率的影響

3 結(jié)論

本文重點(diǎn)研究了瓜爾豆膠對(duì)充氣攪打稀奶油的 表觀黏度、脂肪球粒度、脂肪球部分聚結(jié)、泡沫硬度和 攪打起泡率的影響。

瓜爾豆膠對(duì)攪打稀奶油乳狀液的表觀黏度影響 非常顯著，瓜爾豆膠對(duì)攪打稀奶油的攪打性能的影響，瓜爾豆膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，相應(yīng)的乳狀液 黏度越大。低或高質(zhì)量分?jǐn)?shù)瓜爾豆膠會(huì)對(duì)乳狀液的粒 度有一定影響，這可能是蛋白質(zhì)與瓜爾豆膠之間的交 互作用、脂肪球部分聚結(jié)引起的。由于充氣性乳狀液 脂肪球部分聚結(jié)的主要方式是氣泡界面誘導(dǎo)型聚結(jié)， 體系的黏度增大會(huì)加劇氣泡界面誘導(dǎo)型聚結(jié)。此外， 隨著瓜爾豆膠的添加量增加，脂肪球的界面蛋白濃度 降低，界面膜穩(wěn)定性下降，也會(huì)促進(jìn)脂肪球部分聚結(jié)。