不同大豆源油脂体 对蛋黄酱组成及性质的影响

刘志静,张鸿超,高 达,王毅超,李东飞,江连洲,侯俊财

(东北农业大学食品学院,黑龙江哈尔滨 150030)

大豆在世界范围内的栽培十分广泛,是人类膳食蛋白质的重要来源,同时大豆油的消费位居世界植物油之首[1]。大豆种子中存在一种贮藏三酰甘油(TAGs)的亚细胞微粒,即大豆油脂体(Oil body from soybean)。大豆油脂体内部是由三酰甘油组成的基质,外部则是镶嵌着如油素蛋白等油脂体蛋白的磷脂分子层[2]。油脂体基于油体蛋白的疏水结构可作为天然的乳化剂[3]。油脂体因其独特的结构和组成,易提取、高稳定的特性,不仅可作为天然健康的油脂-蛋白结合体应用于食品、医药、饲料以及化妆品等领域[4],也可利用油脂体蛋白质表达系统生产外源蛋白质,市场前景广阔[5]。

蛋黄酱(mayonnaise)是一种水包油型的半固体,其制作原料包括蛋黄、植物油、食醋、糖、食盐及其他调味料等[6]。20世纪初,随着大量的欧洲美食传入中国,蛋黄酱也开始出现在中国家庭的餐桌上。由专业人士估计,蛋黄酱在中国市场的销售将保持增长规模的15%左右,发展前景良好[7]。根据《SB/T 10754-2012 蛋黄酱》规定[8],蛋黄酱中的油脂含量应≥65%;目前市场上销售的蛋黄酱油脂含量为70%～80%[9]。医学上已经证明,食用油脂含量高的食物是导致很多疾病的主要原因,且饱和脂肪酸会提高患乳腺癌的风险[10]。近年来国内外出现对低脂低胆固醇蛋黄酱的开发研究。姜雯翔等[11]曾用大米糊精来代替蛋黄酱中的脂肪,张星等[12]曾通过超高压的处理方法来降低蛋黄酱中脂肪含量,Saehun Mun等[13]利用经4-α-糖基转移酶改良的黄原胶和水淀粉对蛋黄酱中油脂进行替代,Laca等[14]曾利用蛋黄颗粒替代蛋黄制作低胆固醇蛋黄酱。而目前利用大豆油脂体替代蛋黄作为乳化剂制作蛋黄酱的研究鲜有报道。

大豆油脂体富含不饱和脂肪酸、生育酚、磷脂等,极少量胆固醇,且不同源油脂体所含胆固醇含量不同,因此,其不仅可以作为沙拉酱、蛋黄酱等调味品中的乳化剂,还可以作为肉类、糕点和烘焙产品中多糖的基质[15]。基于此,本文利用高油和低油大豆源油脂体部分或全部替代蛋黄制作蛋黄酱,从而探索不同源油脂体对蛋黄酱组成成分和基本性质的影响,在改善蛋黄酱成分及品质的同时进一步确定油脂体在具体产品中的应用价值,为扩大油脂体在食品工业应用提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

高油大豆东农47,蛋白质质量分数为(37.55%±0.06%),脂肪(20.90%±0.29%),水分(6.07%±0.05%);低油大豆东农42,蛋白质质量分数为(39.40%±0.30%),脂肪(18.83%±0.79%),水分(7.33%±0.32%);以上数据为实测值,购于东北农业大学大豆研究所;鸡蛋、大豆油、白砂糖、食醋 市售;脂肪酸标准品 宝生物工程有限公司;盐酸、氯化钠、浓硫酸、硫酸铵、氯仿、无水乙醚、冰乙酸等 均为分析纯。

GC-7890A气相色谱仪 安捷伦公司;LC-20A液相色谱仪 岛津公司;2695液相色谱质谱联用仪 沃特斯公司;Mastersizer 2000激光粒度仪 英国马尔文公司;Zetasizer Nano ZS Zeta电位分析仪 英国马尔文公司;Bohlin Gemini2高级流变仪 英国马尔文公司;Alpha1-4真空冷冻干燥机 德国Matin Christ公司。

1.2 实验方法

1.2.1 油脂体的制备 大豆油脂体的提取步骤参照崔春利等[16]方法,并加以改进。取高油大豆和低油大豆各250 g,用蒸馏水浸泡12 h后将大豆放入组织粉碎机中用研磨介质(含0.4 mol/L蔗糖,0.5 mol/L NaCl和10 mmol/L Tris-HCl,pH7.5)研磨,研磨后用三层纱布过滤。将滤液分装至离心管中进行离心,转速为8000 r/min,时间为30 min,离心后收集上层乳状物,加入4 mL0.1%吐温20的水溶液,4 mL的10 mmol/L Tris-HCl(pH7.5)缓冲液离心,8000 r/min,30 min。离心后收集上层乳状物,均匀分散于9 mol/L尿素中,加入4 mL 10 mmol/L的Tris-HCl(pH7.5)缓冲液后再次离心,8000 r/min,30 min。重复最后一次离心步骤后收集上层乳状物,即为所需的油脂体。

1.2.2 油脂体蛋黄酱的制备及配方 用打蛋器将蛋黄搅打约5 min至均匀,60 ℃水浴,消毒杀菌,冷却后按比例加入蛋黄和油脂体,加入白砂糖,食醋,大豆油10 g,打搅均匀,边搅打边缓慢加入大豆油20 g,待搅打成淡黄色乳状液后再次加入大豆油20 g打搅均匀,得到所需蛋黄酱[17-18]。Nikiforidis等[19]曾用油脂体制成的乳化剂全部代替蛋黄制作蛋黄酱。本实验用高油和低油两种大豆油脂体分别部分(油脂体和蛋黄的比例为8∶2和9∶1)及全部替代蛋黄制作蛋黄酱。在保证蛋黄酱制作成功的前提下,并要筛选出感官评价较好的蛋黄酱,通过大量的预实验筛选出来能成功制作蛋黄酱的配方比例,最终确定了7种成功制作出蛋黄酱的优化配方。配方A不加入油脂体,作为对照组;配方B加入高油油脂体,与蛋黄比例为8∶2;配方C加入高油油脂体,与蛋黄比例为9∶1;配方D加入高油油脂体,全部代替蛋黄作为乳化剂;配方E加入低油油脂体,与蛋黄比例为8∶2;配方F加入低油油脂体,与蛋黄比例为9∶1;配方G加入低油油脂体,全部代替蛋黄作为乳化剂。具体油脂体蛋黄酱制作配方见表1。

表1 油脂体蛋黄酱的制作配方Table 1 The formula of the oil bodies-egg yolk blends

1.2.3 蛋黄酱基本成分的测定 水分含量测定采用直接干燥法[20]。脂肪含量测定参照GB 5009.6-2016中的索氏抽提法[21],抽提溶剂为无水乙醚。蛋白含量测定参照GB 5009.5-2016中的凯氏定氮法[22]。胆固醇含量测定采用GB 5009.128-2016的方法[23]。利用索氏抽提法[21]提取蛋黄酱中的油脂。将测得的吸光值与胆固醇标准曲线相对应。胆固醇标准曲线方程为:y=0.3107x+0.0428,x为浓度,y为吸光度,相关系数r为0.9991。

计算公式如下:

式中:A-测得的吸光值在标准曲线上对应的胆固醇含量,μg;V1-石油醚总体积,mL;V2-取出的石油醚体积,mL;m-油脂质量,g;c-试样中油脂含量g/100 g。

1.2.4 脂肪酸含量的测定 脂肪酸含量的测定参照Nash等[24]方法。用索氏抽提法提取蛋黄酱中的脂肪。最后注入气相色谱仪中进行脂肪酸含量的测定,具体参数如下:色谱柱:SP-2560(100 m×0.25 mm×0.20 μm);进样口温度:240 ℃;柱温:140 ℃;FID检测器;恒流速模式:1 mL/min;进样量:1 μL;分流比:50∶1;载气:氦气(纯度大于99.99%)。以标准样品的保留时间为标准进行定性分析,峰面积定量分析。

1.2.5 磷脂含量的测定 磷脂含量的测定参照Lee等[25]方法。称取0.5 g样品于80 mL离心管中,加入35 mL氯仿/甲醇(1∶1,v/v)溶液,混合均匀,4000 r/min离心10 min后收集上清液,整个过程重复两次。合并上清液后加入25 mL0.5%氯化钠溶液,混合2 min,待两相分离后向下层加入无水硫酸钠进行干燥,过滤后再用旋转蒸发仪45 ℃水浴真空蒸干得到脂质。在测定时用2 mL三氯甲烷进行复溶,过膜,直接注入高效液相色谱仪。

具体参数如下:色谱柱:C18柱(4.6 mm×250 mm,粒度4～5 μm);流动相:甲醇/异丙醇/正己烷=60/35/5(V/V);紫外检测器;流速:1.5 mL/min;检测池温度:40 ℃;进样量为10 μL,波长为206 nm。采用保留时间法定性,面积归一化法定量。分别准确吸取磷脂标准液0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg/mL进样,以浓度为横坐标,以峰面积为纵坐标绘制标准曲线。得到标准曲线为:y=588.2335x+98.7641,相关系数r为0.9973。

1.2.6 生育酚含量的测定 生育酚含量的测定参照Rossi等[26]的方法。首先称取20～40 mg由乙醚提取的蛋黄酱;接着用2 mL正己烷溶液复溶,直到溶液均匀油滴消失后进行过膜;最后注入高效液相色谱中进行测定。具体参数如下:色谱柱:C18柱(4.6 mm×250 mm,粒度4～5 μm);流动相:含0.3%异丙醇的正己烷溶液;流速:1.7 mL/min;柱温:25 ℃;样量:20 μL;检测波长:290 nm。采用保留时间法定性,面积归一化法定量。分别准确吸取VE标准液0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mg/mL进样,以浓度为横坐标,以峰面积为纵坐标绘制标准曲线。得到标准曲线为:y=2152.3x+4.258,相关系数r为0.9987。

1.2.7 粘度测定 将从冰箱中取出的蛋黄酱放置一段时间,待蛋黄酱恢复至室温后,顺时针方向搅拌20 s。使用Brookfield旋转黏度仪测定样品的黏度。转子型号选择s64号,室温(25±0.1) ℃,转速为30 r/min,总测量时间为1 min,每隔20 s记取一个数据,取平均值作为最终的黏度值,每个样品重复测定三次。

1.2.8 质构测定 将制作好的蛋黄酱装入50 mL的烧杯中,放置在4 ℃冰箱内储存24 h后利用质构仪进行测定。质构仪参数为:探头选择直径0.5英寸的圆柱平头探头,测定前速度为1 mm/s,测定中速度为1 mm/s,测定后速度为1 mm/s,探入距离为20 mm,感应力为Auto-5g。根据实验需要,在所得数据中选择硬度、粘附性、弹性、内聚性和胶粘性作为指标。

1.2.9 流变性测定 流变学的测定参照Purwanti等[27]方法。表观粘度的测试:选用夹具直径为60 mm的平行板,平行板间距为500 mm,剪切速率为1～300 s-1,测试温度25 ℃。黏弹性测试:同样选用夹具为直径60 mm的平行板,平行板间距为500 mm。应力为0.5%,在频率范围0.1～10 Hz下进行频率扫描测试,记录测试样品的黏性模量和弹性模量,以黏性和弹性模量对频率作图。

1.3 数据处理

所有实验均平行三次,采用Spss Statistix 17.0软件进行数据分析,用LSD 0.05进行平均数之间显著性差异分析,数据为三次重复的平均值±标准差,p<0.05表示差异显著,采用Sigmaplot 12.5软件作图。

2 结果与分析

2.1 大豆油脂体对蛋黄酱基本成分的影响

大豆油脂体对蛋黄酱基本成分的影响见表2。由表可知,加入油脂体后蛋黄酱的蛋白质含量显著高于未添加油脂体的蛋黄酱(p<0.05),而水分、脂肪和胆固醇含量则显著低于未添加油脂体的蛋黄酱(p<0.05);随着油脂体添加量的增加,蛋黄酱的水分和蛋白质含量呈增长趋势,而脂肪和胆固醇含量则呈下降趋势;同比例添加高油油脂体蛋黄酱的水分和蛋白质含量显著低于(p<0.05)低油油脂体蛋黄酱的,而胆固醇含量则显著高于低油大豆油脂体蛋黄酱。不同来源的油脂体蛋黄酱基本成分之间存在差异,这与大豆种子来源中的成分含量有关[28]。

表2 不同配方蛋黄酱的组成成分Table 2 The basic composition of the mayonnaise with different recipes

2.2 大豆油脂体对蛋黄酱脂肪酸组成的影响

大豆油脂体对蛋黄酱脂肪酸组成的影响见表3。结果发现,未添加油脂体蛋黄酱的大部分脂肪酸的含量与油脂体蛋黄酱之间无显著性差异(p>0.05),但棕榈油酸含量显著高于油脂体蛋黄酱(p<0.05),这是由于蛋黄中棕榈油酸含量(5.25%)要远高于油脂体(<1%)[29];蛋黄酱中含量最多脂肪酸是亚油酸,其次为油酸,实验结果与Kapchie等[30]报道结果相似,是由于蛋黄和油脂体中均富含这两种脂肪酸;油脂体蛋黄酱之间脂肪酸含量未发现明显的变化趋势。已经证明,亚油酸和油酸不仅具有预防心脑血管疾病作用,还可以降低人体血液中胆固醇的含量作用[31],由于普通蛋黄酱与大豆油脂体蛋黄酱在油酸与亚油酸含量上均无显著性差异(p>0.05),因此大豆油脂体蛋黄酱与普通蛋黄酱同样具有重要的功能作用。

表3 不同配方蛋黄酱的脂肪酸含量(%)Table 3 The fatty acid content of the mayonnaise with different recipes(%)

2.3 大豆油脂体对蛋黄酱磷脂含量的影响

从图1中可以看出,未添加油脂体蛋黄酱的卵磷脂和脑磷脂含量均显著高于添加了油脂体的蛋黄酱(p<0.05),且纯油脂体蛋黄酱中的卵磷脂显著低于其他蛋黄酱(p<0.05),这是由于蛋黄中的脑磷脂含量(3.3%)和卵磷脂含量(8.4%～10.7%)要远大于油脂体(1.2%和1.9%)[32];同源油脂体呈现出脑磷脂随着油脂体含量增加而上升,卵磷脂随着油脂体含量的增加而减少;同比例下不同油脂体蛋黄酱脑磷脂含量差异显著(p<0.05),卵磷脂含量差异不显著(p>0.05),此结果与梁新婷等[33]研究结果相似;而在油脂体蛋黄酱之间比较,除在卵磷脂含量方面纯油脂体蛋黄酱显著低于其他配方蛋黄酱外(p<0.05),未发现其他明显变化。磷脂是生物膜的重要组成物质,具有双亲性[34]。已经证明,卵磷脂与蛋黄酱的乳化性相关,且蛋黄的新鲜度较高时,卵磷脂不易发生氧化,所形成的乳化体系较为稳定[35]。

图1 不同配方蛋黄酱的磷脂含量Fig.1 The phospholipids content of the mayonnaise with different recipes注:图中标注小写字母不同表示不同配方磷脂 含量差异显著(p<0.05),字母相同表示差异 不显著(p>0.05);图2～图3同。

2.4 大豆油脂体对蛋黄酱生育酚含量的影响

大豆油脂体对蛋黄酱生育酚含量的影响见图2。由图看见,未添加油脂体蛋黄酱的DL-α-生育酚含量显著低于低油油脂体蛋黄酱(p<0.05),但与高油油脂体蛋黄酱显著不明显,未添加油脂体蛋黄酱的γ-生育酚含量与配方E、F有显著性差异(p<0.05),而δ-生育酚含量与配方D、E、F上有显著性差异(p<0.05);未添加油脂体蛋黄酱的DL-α-生育酚低于添加了油脂体的蛋黄酱,除配方D外,未添加油脂体蛋黄酱的γ-生育酚及δ-生育酚含量均低于添加了油脂体的蛋黄酱,这是由于油脂体中富含DL-α-生育酚和γ-生育酚[36],还可能与大豆品种有关[37]。

图2 不同配方蛋黄酱的生育酚含量Fig.2 The tocopherol content of the mayonnaise with different recipes

2.5 大豆油脂体对蛋黄酱粘度的影响

油脂体对蛋黄酱粘度的影响见图3。由图3可见,全蛋黄蛋黄酱的粘度显著高于加入了大豆油脂体的蛋黄酱(p<0.05),这是由于蛋黄的乳化性要优于油脂体,蛋黄的乳化作用越强,产品的粘度越大[38];同源油脂体蛋黄酱中随着油脂体含量的升高粘度显著提高(p<0.05),这说明油脂体的加入对蛋黄酱有提高粘度的作用;不同源油脂体蛋黄酱在相同比例下粘度无明显差异,说明高油大豆油脂体和低油大豆油脂体对蛋黄酱粘度影响不大。粘度是蛋黄酱重要的加工特性,与蛋黄酱的组织结构、稳定程度、口感和外观状态等都有重要关系。在保证能成功制作出蛋黄酱的前提下,适度增加蛋黄酱的粘度可以提高其稳定性和口感[39],但粘度过大,破乳时间会增大,组织状态变硬,口感降低[40]。

图3 不同配方蛋黄酱样品的粘度分析结果Fig.3 Results of viscosity of mayonnaise samples with different recipes

2.6 大豆油脂体对蛋黄酱质构的影响

质构在一定程度上影响蛋黄酱的感官特性,两种油脂体代替蛋黄后制作的蛋黄酱均呈现出良好的乳化状。对蛋黄酱的质构进行测定,结果见表4。全蛋黄蛋黄酱的硬度、弹性、内聚性和胶粘性均显著高于油脂体蛋黄酱(p<0.05),而粘附性显著低于油脂体蛋黄酱(p<0.05);在硬度、粘附性和胶粘性上,油脂体蛋黄酱之间也存在着显著性差异(p<0.05),在弹性上,油脂体蛋黄酱之间不存在显著性差异(p>0.05),在内聚性上,高油大豆油脂体蛋黄酱之间没有显著差异(p>0.05),而低油蛋黄酱之间差异显著(p<0.05)。高油大豆油脂体随着油脂体含量的增加各种特性均呈上升趋势,低油大豆油脂体在硬度、胶粘性方面呈上升趋势,但在最高值时仍低于蛋黄蛋黄酱;相同比例下的高油大豆油脂体蛋黄酱在硬度、粘附性、胶粘性方面均低于低油大豆油脂体蛋黄酱,这说明低油大豆油脂体具有更好的质构特性。由此可见,蛋黄蛋黄酱的质构测定值高于油脂体蛋黄酱,从而再次证明了蛋黄乳化性优于油脂体的结果。

表4 不同配方蛋黄酱样品的质构测定结果Table 4 Results of texture determine of mayonnaise samples with different recipes

2.7 大豆油脂体对蛋黄酱流变性的影响

2.7.1 触变性大豆油脂体对蛋黄酱的触变性影响 结果见图4。触变性越小,则其重建凝胶结构的速度越快,即流变稳定性更高。由图4可知,7种配方的蛋黄酱的黏度都随着剪切速率的增大而减小,呈现出了剪切变稀的假塑性,这可能是由于在剪切速率较低时剪切应力不足,未能破坏粒子间的相互作用,而随着剪切速率的加快剪切应力也相应变大,粒子间的交联作用被打破,黏度降低[41]。从图4a和图4b中可以看出,除配方C外,同源大豆油脂体蛋黄酱触变性测定的结果上存在的差异不大;从图4c可以看出,随着剪切速率的增大,未添加油脂体的蛋黄酱的黏度整体低于油脂体蛋黄酱。各配方蛋黄酱均表现出触变性,其中无油脂体添加的蛋黄酱具有最低的触变性,说明了添加油脂体蛋黄酱的流变学稳定性要低于单纯采用蛋黄制备的蛋黄酱,这可能是由于和油脂体相比,蛋黄更容易在被破坏后立即重新建立起凝胶结构[42]。

图4 不同配方蛋黄酱样品的黏度-剪切速率图Fig.4 Viscosity-shear rate of mayonnaise samples with different recipes注:a. 高油大豆油脂体蛋黄酱样品;b.低油大豆油脂体 蛋黄酱样品;c. 不同乳化剂蛋黄酱样品。

2.7.2 频率扫描大豆油脂体对蛋黄酱的频率扫描 结果见图5,图中展现了7种配方蛋黄酱的黏性模量(G″)和弹性模量(G′)随频率的变化规律。从图a可以看出,配方B和C频率扫描结果相差不大,而配方D的黏性和弹性模量在频率1～10 Hz之间则呈现出迅速增长的趋势,且在频率为1 Hz时出现了最小值。图b中的低油油脂体蛋黄酱表现出相同的特征,这可能是由于大豆油脂体在低频率时表现出很弱的凝胶性质,而在频率高时则表现出液体性质,符合乳化液的特点。而从图c可以看出,普通蛋黄酱的黏性和弹性模量均高于油脂体蛋黄酱,且无油脂体添加蛋黄酱的弹性模量明显大于黏性模量,这是由于配方A中的脂肪含量高于其他配方,而脂肪含量的高低决定了材料内部结构的疏密,脂肪含量越高则内部结构越紧密,在遭到破坏后恢复的能力也就越强[43]。

图5 不同成分蛋黄酱样品的动态频率扫描图Fig.5 Frequency sweep of mayonnaise samples with different composition注:a. 高油大豆油脂体蛋黄酱样品;b. 低油大豆油脂体 蛋黄酱样品;c. 不同乳化剂蛋黄酱样品。

3 结论

本实验利用大豆油脂体部分或全部替代蛋黄作为乳化剂制作了油脂体蛋黄酱,测定了油脂体蛋黄酱和普通蛋黄酱的组成成分和基本性质。油脂体蛋黄酱蛋白质含量显著高于(p<0.05)普通蛋黄酱,而水分、脂肪、胆固醇、棕榈油酸、磷脂含量均显著低于(p<0.05)普通蛋黄酱;油脂体蛋黄酱含有更多的DL-α-生育酚和γ-生育酚;同源油脂体蛋黄酱随油脂体含量增大,水分和蛋白质呈上升趋势,脂肪和胆固醇呈下降趋势;油脂体蛋黄酱的粘度、质构及流变性均低于普通蛋黄酱;同源油脂体蛋黄酱随油脂体含量增大,粘度和质构性质表现越好,而油脂体含量对流变学性质影响不大;蛋黄酱均为假塑性流体,呈现出弱凝胶性。本研究表明,低油油脂体更适合替代蛋黄制作蛋黄酱,油脂体与蛋黄添加比例为9∶1,实现了低脂低胆固醇蛋黄酱的开发,为其以后的加工生产提供了理论依据。