乳蛋白质组成对脂肪失稳和冰淇淋品质的影响

（哈尔滨工业大学化工与化学学院，食品科学与工程系，哈尔滨150090）

乳蛋白质组成对脂肪失稳和冰淇淋品质的影响

程金菊，马莺，王立枫

（哈尔滨工业大学化工与化学学院，食品科学与工程系，哈尔滨150090）

通过调整蛋白质来源的脱脂粉和乳清浓缩蛋白的比例，研究了不同酪蛋白和乳清蛋白组成对冰淇淋浆料流变学特性、脂肪失稳和冰淇淋品质的影响。结果表明：脂肪失稳程度随乳清蛋白的增加整体上呈增加趋势，但是在SMP7WPC3中脂肪失稳程度最大。冰淇淋膨胀度和硬度分别随乳清蛋白质量分数增加呈逐渐增加和逐渐降低的趋势，但是SMP7WPC3例外。融化率随乳清蛋白含量增加而逐渐增加，而融化时第一滴滴下的时间变化规律与脂肪失稳程度相同。

酪蛋白；乳清蛋白；冰淇淋；脂肪失稳；品质

0 引言

冰淇淋的物料组成对冰淇淋品质至关重要，物料成分一般包括油脂、蛋白质以及甜味剂、稳定剂和乳化剂等功能性成分[1]。冰淇淋在凝冻搅拌过程中，脂肪滴不断碰撞，结晶脂肪中的晶体能够刺穿吸附膜，与另外的油滴聚集到一起，发生脂肪部分聚结作用（脂肪失稳）[2-3]，促进了脂肪三维网络结构的形成，这种三维网络结构对于稳定搅拌过程中混入的空气非常重要。因此，脂肪的失稳对于冰淇淋结构的形成影响很大，影响脂肪失稳的因素主要是吸附膜的组成[4]。本文通过调整脱脂粉和乳清蛋白的比例，研究在蛋白质浓度一定的情况下，不同的酪蛋白和乳清蛋白组成对脂肪失稳和冰淇淋膨胀度、硬度和融化特性的影响，试图了解乳蛋白质组成与冰淇淋品质的关系。

1 实验

1.1材料

脱脂奶粉（SMP），乳清浓缩蛋白（WPC-80），椰子油，糖（市售），羧甲基纤维素钠（CMC），卡拉胶。

1.2仪器与设备

IC6308C全自动冰淇淋机，JRJ300-D-I剪切乳化搅拌机，SPX高压均质机，TA-XT2i型质构仪（TA-XT plus），TA旋转流变仪（AR2000ex）。

1.3方法

1.3.1 产品配方

调整脱脂粉（蛋白质质量分数为33.4%）和乳清分离蛋白（蛋白质质量分数为80%）的比例，使乳清蛋白以不同比例取代脱脂粉中的蛋白质，得到如下5种配方：①SMP(100%的蛋白质由SMP提供)，②SMP7WPC3 (SMP∶WPC=7∶3，70%的蛋白来自SMP,30%的蛋白来自WPC，下面的以此类推)，③SMP5WPC5(SMP∶WPC=5∶5)，④ SMP3WPC7(SMP∶WPC=3∶7)，⑤WPC。配方中总蛋白质量分数为4%。用乳糖调整固形物质量分数，使各配方中总固形物质量分数相同。各配方的物料组成如表1所示。

表1 冰淇淋的配方 %

1.3.3 工艺流程

原料称重→原料混合（55°C）→预乳化（7500 rpm，10 min）→均质（60°C，20 MPa）→杀菌（65°C，30 min）→老化（4°C，24 h）→凝冻搅拌→硬化

1.3.4 冰淇淋浆料的流变学特性测定

在4°C条件下，利用稳态剪切流变对老化24 h后的冰淇淋浆料进行流变性质的测定[5]。采用40 mm，2°椎板，剪切速率为0.01～100 s-1。

1.3.5 冰淇淋中脂肪失稳程度的测定

采用分光光度计测定冰淇淋中脂肪的失稳程度[6]。分别取一定质量的冰淇淋浆料和融化冰淇淋，用去离子水稀释500倍，在540 nm下测定吸光值。脂肪失稳程度按如下计算：

1.3.6 冰淇淋的膨胀度测定

分别取凝冻前和凝冻后同体积的浆料和冰淇淋，按如下公式计算[7]：

膨胀度（%）＝（m0－m）×100/m，

式中m0为凝冻前一定体积的冰淇淋浆料质量；m为表示凝冻后同体积的冰淇淋质量。

1.3.7 冰淇淋的硬度测定

冰淇淋在-18℃条件下硬化一周后，采用TA-XT2i型质构仪测定冰淇淋的硬度[8]。样品从冰箱中去除后立即测定，每个样品进行3次平行试验。测试深度为20 mm，测试速度为2.00 mm/s。

1.3.8 冰淇淋的融化率

取经硬化后的冰淇淋成品于25°C培养箱中的金属网上，每10 min记录一次融化后滴下的冰淇淋质量，共记录90 min，作冰淇淋融化质量与时间的曲线，该曲线的斜率即为冰淇淋的融化率[9]。

1.3.9 数据处理

使用SPSS 16.0对数据进行统计。采用Duncan测试对结果进行方差分析，差异性水平为P≤0.05。

2 结果与讨论

2.1不同蛋白质组成对冰淇淋浆料流变学特性的影响

低粘度食品在口中咀嚼时被感知到的黏度相当于剪切速率为50 s-1时表观黏度，不同蛋白质组成对冰淇淋浆料的表观黏度影响，如表2所示。

从表2可以看出，随着乳清蛋白的增加，表观黏度呈现先增加后降低的趋势，SMP5WPC5的表观黏度最大。这与蛋白质的组成不同以及蛋白质组分之间的相互作用有关。当物料中既含有酪蛋白和乳清蛋白时，两种蛋白质之间的相互作用逐渐增加，使得体系的表观黏度增加。

表2 不同蛋白质组成的冰淇淋浆料的流变学参数

采用Herschel-Bulkley模型对冰淇淋浆料的流变学参数进行拟合：

式中：τ为剪切应力（Pa s）；τ0为屈服应力（Pa）；γ为剪切速率（s-1）；K为稠度系数；n为流体行为指数。

不同蛋白质组成对冰淇淋浆料稠度系数和流体行为指数的影响，如表2所示。由表2可以看出，随着乳清蛋白的增加，稠度系数逐渐增大，这与体系中酪蛋白与乳清蛋白作用以及液滴之间的相互作用有关。当冰淇淋中蛋白质全部由乳清浓缩蛋白提供时，稠度指数下降。所有的冰淇淋浆料表现出假塑性流体的特性（0

2.2不同蛋白质组成对冰淇淋脂肪失稳程度的影响

在凝冻搅拌过程中，部分结晶的脂肪球会不断碰撞，从而使脂肪聚集，产生脂肪聚集体或脂肪聚集链，这个过程称为脂肪失稳。失稳的脂肪能够在清液相和空气泡周围形成网络结构，从而稳定搅拌过程中混入的空气泡[2]。不同蛋白质组成对冰淇淋脂肪失稳程度的影响，如图1所示。由图1可以看出，SMP7WPC3中脂肪失稳程度最高，约为16.75%。随着乳清蛋白比例继续增加，脂肪失稳程度先下降后慢慢上升。

图1 不同蛋白质组成的冰淇淋的脂肪失稳程度

2.3不同蛋白质组成对冰淇淋膨胀度的影响

冰淇淋的膨胀度是衡量产品质量的一项重要指标，膨胀度不仅影响产品的感官品质，对产品的融化率、质构和气泡稳定性也会产生一定的影响。不同蛋白质组成对冰淇淋膨胀的影响如图2所示。由图2可以看出，随着乳清蛋白含量的增加，冰淇淋的膨胀度呈先减小后增加的趋势。膨胀度的增加与脂肪失稳程度呈一定的正相关。而在本研究中，SMP7WPC3中脂肪失稳程度最高，膨胀率却最低，这可能是由于在SMP7WPC3中，相邻气泡间酪蛋白和乳清蛋白作用增强，使得凝冻搅拌过程中混入的气泡破裂所致。

图2 不同蛋白质组成的冰淇淋的膨胀度

2.4不同蛋白质组成对冰淇淋硬度的影响

冰淇淋在储藏过程中，冰晶逐渐生长伴随着硬度的增加。不同蛋白质组成对冰淇淋硬度的影响，如图3所示。由图3可以看出，随着乳清蛋白含量的增加，冰淇淋硬度整体上呈减小的趋势，但当脱脂粉中蛋白和乳清浓缩蛋白比例为7∶3时，硬度最低，这可能与较高的脂肪失稳程度有关。

图3 不同蛋白质组成的冰淇淋的硬度

表3 不同蛋白组成的冰淇淋的融化特性

2.5不同蛋白质组成对冰淇淋融化性质的影响

不同蛋白质组成对冰淇淋融化特性的影响，如表3所示。由表3可以看出，酪蛋白和乳清蛋白组成对冰淇淋融化时第一滴滴下的时间产生显著性的影响（P≤0.05），SMP7WPC3的时间最长，其次为WPC，这种变化趋势与脂肪失稳程度相同，脂肪失稳程度越高，融化时第一滴滴下的时间越迟，这说明冰淇淋中脂肪网络结构的形成能够延缓冰淇淋在室温下形变速率。而随着乳清蛋白含量增加，冰淇淋融化速率逐渐增加。这与乳清蛋白的结构有关，相较于酪蛋白，乳清蛋白中α-乳白蛋白、β-乳清蛋白等球状蛋白结构更为紧密，不容易起泡，长时间范围内，气泡稳定性较差。

3 结论

（1）冰淇淋稠度系数随乳清蛋白质量分数增加而逐渐增大，但是当蛋白质全部为WPC时，稠度系数最低，同时剪切稀化作用最弱。

（2）冰淇淋中脂肪失稳程度随乳清蛋白质量分数的增加呈先增加后减小，再增加的趋势，SMP7WPC3中脂肪失稳程度最高。

（3）整体上，冰淇淋膨胀度和硬度分别随乳清蛋白质量分数增加呈逐渐增加和逐渐降低的趋势，但是SMP7WPC3例外。

（4）冰淇淋融化时第一滴滴下的时间变化规律与脂肪失稳程度相同；但是融化率随乳清蛋白含量增加逐渐增加。

[1]SEGALL K I,GOFF H D.A modified ice cream processing routine that promotes fat destabilization in the absence of added emulsifier[J]. International Dairy Journal,2002,12:1013-1018.

[2]VANAPALLI S A,COUPLAND J N.Emulsions under shear-the for⁃mation and properties of partially coalesced lipid structures[J].Food hy⁃drocolloids,2001,15:507-512.

[3]FREDRICK E,WALSTRA P,DEWETTINCK K.Factors governing partial coalescence in oil-in-water emulsions[J].Advances in Colloid and Interface Science,2010,153:30-42.

[4]SOURDET S,RELKINA P,FOSSEUX P Y.Composition of fat pro⁃tein layer in complex food emulsions at various weight ratios of ca⁃sein-to-whey proteins[J].Lait,2002,82:567-578.

[5]CHRISTOS S,EVAGELLIA R,CONSTANTINA T.Contribution of thermal,rheological and physical measurements to the determina⁃tion of sensorially perceived quality of ice cream containing bulk sweeteners[J].Journal of Food Engineering,2010,100:634-641.

[6]PRISCILLA N R,VIVIAN M B,MARILDE T.BORDIGNON L. Effect of microbial transglutaminase on functional and rheological properties of ice cream with different fat contents[J].LWT-Food Sci⁃ence and Technology,2012,48(2):224-230.

[7]CARLOS M V,GOFF H D.Enhancement of fat colloidal interactions for the preparation of ice cream high in unsaturated fat[J].International Dairy Journal,2011,21:540-547.

[8]MARYAM B P,MOSTAFA M T,Razavin S M A.Effects of a novel stabilizer blend and presence ofκ-carrageenan on some properties of vanilla ice cream during storage[J].Food Bioscience,2013,3:10-18.

[9]THOM H,MARY A S,GOFF H D,et al.Effects of high pressure treatment of mix on ice cream manufacture[J].International Dairy Journal,2011,21:718-726.

[10]INNOCENTE N，COMPARIN D，CORRADINI C.Prote⁃ose-peptone whey fraction as emulsifier in ice-cream preparation [J].International Dairy Journal,2002,12(1):69-74.

Effects of protein composition on the fat destabilization and quality of ice cream

CHENG Jin-ju,MA Ying,WANG Li-feng
(School of chemistry and chemical engineering,Department of food science and engineering,Harbin Institute of Tech⁃nology,Harbin 150090,China)

The effect of casein-to-whey protein ratio on rheological properties of mix,fat destabilization index and melt characteristic of ice cream were studied by adjusting the proportion of skimmed milk powder and whey protein concentrate.The results showed that the fat desta⁃bilization index increased with the increase of whey protein in general.However,the maximum was observed in SMP7WPC3.Overrun and hardness were found to increase and decrease with increase in proportion of whey protein respectively with the exception of SMP7WPC3. The melt rate was found to increase with the increase of whey protein.However,a similar trend of first dripping time and fat destabilization index was observed.

casein；whey protein；ice cream；fat destabilization；quality

TS252.1

A

1001-2230（2016）09-0028-03

2016-01-31

程金菊（1987－），女，博士研究生，研究方向为乳品科学。

马莺