搅打奶油粉的制备及其在手工冰淇淋粉中的应用

高媛媛，沙小梅，张路正，郭德斌

1(江西师范大学 生命科学学院，江西 南昌，330022) 2(南昌绿智科技有限公司，江西 南昌，330096) 3(江西师范大学 马克思主义学院，江西 南昌，330022)4(江西师范大学“习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心”，江西 南昌，330022)

植脂奶油是以水、糖、食用植物油、食用氢化油、乳制品(如奶油、乳粉)等其中的几种为主要原料，添加或不添加其他辅料和食品添加剂，经过配料、乳化、杀菌、均质、冷却、灌装等工艺制成的产品[1]。植脂奶油通过机械打发，使脂肪球膜被破坏，与充入的气泡构成脂肪球附聚体[2]，形成具有一定强度和可塑性的充气泡沫稳定结构。因为植脂奶油的搅打充气特性，使其具有入口即化，柔和细腻的口感，在烘焙行业和咖啡饮品行业有着广泛的应用[3]。但传统的植脂奶油在常温下很容易氧化酸败，需要冷链储藏和运输，储藏和运输的成本较高，使用方面存在着很大的局限性[4-6]。

微胶囊技术是一种用成膜材料把固体或液体包覆使之形成微小粒子的技术，微小粒子称为微胶囊[7]。喷雾干燥是一种物理机械化微胶囊法，将油脂与壁材混合后通过热空气加热，雾化的小液体失水干燥得到固体干燥的小颗粒[8]。若能通过微胶囊技术以及合理的配方设计将液体的植脂奶油进行喷雾干燥制备成搅打奶油粉，水分含量降低到5%以下，可有效降低脂肪酸酸败的风险，提高产品的贮藏稳定性，有利于运输和储藏[9]，加水搅打后作为裱花奶油使用也更加便利[6]。另外，市面上的大多数软冰淇淋预拌粉都是以奶粉、植脂末、糖等为主要原料，通过冰淇淋机制冷、膨化、挤压制成现场制售冰淇淋[10]。一般软冰淇淋粉必须经过冰淇淋机膨化才能有松软细腻的口感，极大限制了其在家庭中的使用。若能以搅打奶油粉替代传统植脂末制作软冰淇淋预拌粉，实现通过家用打蛋器打发冷冻制作手打冰淇淋，将极大降低冰淇淋的制作难度，丰富产品的应用，顺应市场上热衷于DIY的潮流。

本文从理论和实际生产经验入手研究搅打奶油粉的制备，依据《GB 2760—2014 食品安全国家标准食品添加剂使用标准》选择合适的食品添加剂，研究搅打奶油粉的配方和工艺，对搅打奶油粉的品质进行评价，并将其应用于手打冰淇淋粉的制作。本论文的研究成果能为手打冰淇淋的开发提供有效的数据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 原料与试剂

代可可脂，益海嘉里食品营销有限公司济南分公司；无水黄油、酪蛋白酸钠、全脂乳粉，恒天然商贸(上海)有限公司；葡萄糖浆，成武晓东生物科技有限公司；分子蒸馏单甘酯、乳酸脂肪酸甘油酯、丙二醇脂肪酸酯，帕斯嘉(上海)食品添加剂有限公司；K2HPO4,江苏科伦多食品配料有限公司；琼脂,福建众邦海洋生物科技有限公司；复配冰淇淋稳定剂,厦门欧凯科技有限公司。

1.1.2 仪器与设备

电子天平,上海上平仪器有限公司；电子恒温水浴锅,北京中兴伟业仪器有限公司；高速乳化剪切机,无锡市佳诺精细化工设备厂；SLS高压均质机,上海东华高压均质机厂；MDRP - 5型压力二流体喷雾干燥机,锡山市现代喷雾干燥机厂；TA.XT质构仪,Stable Micro System,英国；台式软冰淇淋机,黄石东贝制冷有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 搅打奶油粉的制备工艺

搅打奶油粉的制备：按照固形物1 000 g配料，400 g水中加入酪朊酸钠，水浴锅中加热搅拌溶解，200 g水溶解胶体，K2HPO4加入到葡萄糖浆中，水浴锅中加热搅拌溶解后倒入酪朊酸钠和胶体水溶液，混合水相溶液于60～70 ℃水浴锅中保温；洁净不锈钢容器中加入代可可脂，放入水浴锅中使代可可脂熔化，加入乳化剂搅拌均匀后加入无水奶油，搅拌至完全熔化，冷却至70 ℃左右，倒入剪切状态下的混合水相溶液，剪切10 min；剪切后的混合料液过均质机，调节一级压力22 MPa，二级压力4～5MPa；之后喷雾干燥，进风温度155 ℃，出风温度96～98 ℃，蠕动泵转速频率20 Hz；收集成品，根据《GB 5009.3—2016 食品安全国家标准食品中水分的测定》对符合要求的产品水分含量进行测定。

1.2.2 搅打奶油粉主体配方设计

根据中华人民共和国国内贸易行业标准《SB/T 10419—2017 植脂奶油》、《GB 19646—2010 食品安全国家标准稀奶油、奶油和无水奶油》以及《GB 2760—2014 食品安全国家标准食品添加剂使用标准》相关要求及技术指标，参考实际生产经验，选择主要原料并对主体配方进行设计。

1.2.3 产品搅打性能的测定方法

搅打奶油粉产品的搅打性能主要考察打发倍数、泡沫硬度和泡沫稳定性等。

1.2.3.1 打发倍数

取100 g喷雾干燥后的粉末产品，加200 g水于常温下搅拌2 min，手持电动打蛋器先低速打发1 min，之后高速打发2 min至光泽消失，硬挺尖峰出现，此样品用于测定打发倍数。取一干燥的平口烧杯称量，打发前取奶油乳浊液于烧杯中称量并记录质量，打发后用称量纸作筒将打发好的奶油样品小心挤入已清洗并擦干净的烧杯中(挤的过程中注意不要混入汽泡)，并记录质量，根据公式(1)计算打发倍数[5]。

(1)

式中：X，打发倍数；m2，未打发样品和烧杯的总质量，g；m0,空烧杯质量，g；m1，打发后样品和烧杯的总质量，g。

1.2.3.2 泡沫硬度

搅打稀奶油的硬度及稳定性可以利用质构仪进行质构检测，探头为P/36R，行变量为50%，触发力为2 g，循环测量2次，测前、中、后探头移动速度均为1.0 mm/s。测出最大压力(g)[5]。

1.2.3.3 泡沫稳定性

将搅打好的搅打稀奶油用专用的裱花袋挤成圆锥形，放在20 ℃的室温条件下，观察并记录打发后的奶油内部变粗的时间，单位为小时(h)[11]。

1.2.4 感官评定

由年龄20～35周岁身体健康、卫生状况良好的10人(5男, 5女)组成感官评定小组，购买市售金钻植脂奶油以及雀巢淡奶油打发后作为参考进行感官评价培训，从色泽、滋味和气味、组织状态3个方面进行感官评分，取平均值作为数据结果记录。检验方法为：取适量搅打后样品置于50 mL烧杯中，在自然光下观察色泽和组织状态。闻其气味，用温开水漱口，品尝滋味。根据表1的标准记录评分。

1.2.5 搅打性能关键因素研究

1.2.5.1 蛋白质含量对搅打性能的影响

分别选择占总固形物质量分数1%、2%、3%、4%、5%、6%的酪朊酸钠进行单因素试验，空白试验参考，考察酪朊酸钠对打发倍数、泡沫硬度和泡沫稳定性的影响。

1.2.5.2 乳化剂的选择

根据搅打奶油粉的乳化及发泡特性，选择合适的乳化剂，进行单因素试验，空白试验参考，考察乳化剂对搅打奶油粉的搅打特性的影响，根据单因素实验结果，考察复配乳化剂对产品性质的影响，确定最优的乳化剂组合。

1.2.5.3 胶体的选择

分别选择占搅打奶油粉总固形物质量分数 0.2% 的卡拉胶、羧甲基纤维素钠(CMC)和琼脂作为增稠稳定剂进行试验，考察胶体对产品的制备过程中搅打奶油粉搅打起泡性、稳定性及感官的影响。

表1 感官评价表Table 1 Criteria for sensory evaluation of whipping cream

1.2.6 搅打奶油粉的应用及与市售产品品质比较

参考《GB/T 20976—2007 软冰淇淋预拌粉》中指标对手工冰淇淋粉的配方进行设计，并依据《SB/T 10418—2017 软冰淇淋》[12]将自制冰淇淋粉搅打冷冻12 h后与市售“品牌I冰淇淋粉”和“品牌Ⅱ冰淇淋粉”经过冰淇淋机制备的软冰淇淋进行理化性质、膨胀率及感官性质比较，具体检测方法参照《SB/T 10418—2017 软冰淇淋》。

2 结果与分析

2.1 搅打奶油粉主体配方设计

2.1.1 油脂含量及类别的选择

搅打奶油的组成成分一般包括脂肪、蛋白质、乳化剂、增稠剂、稳定性盐类、糖类等[13]。根据《SB/T 10419—2017 植脂奶油》中水分与脂肪含量要求，见表2，对搅打奶油粉的主要组分进行配制。

表2 植脂奶油中水分和脂肪含量要求Table 2 Requirements of moisture and fat content in non-dairy whip topping

设计配方含有无水奶油，因此根据含乳脂类植脂奶油脂肪≥12%，水分≤68%，固形物>32%，可以推断出搅打奶油粉脂肪含量需要>37.5%，因此设计搅打奶油粉脂肪添加量为40%(占总固形物的质量分数，下同)。为使含乳脂产品口感更丰富，兼顾成本，设计代可可脂添加量35%，无水奶油添加量5%。

2.1.2 蛋白质的选择

蛋白质在搅打奶油类产品中对于稳定乳浊液和脂肪部分聚结网络结构具有关键作用，是脂肪球外部界面膜的组成部分[11]。在微胶囊产品中，蛋白质也因其具有良好的功能特性而被作为壁材使用，起到一定的乳化包埋作用，常用蛋白质壁材包括动物来源的酪蛋白酸钠、乳清蛋白、明胶以及植物来源的大豆蛋白等[14]。其中，牛乳蛋白来源的酪蛋白酸钠是在微胶囊产品以及搅打植脂奶油中应用非常广泛的一种蛋白类产品，因其以钠盐形式存在，不仅具有良好的乳化及稳定性，还具有优异的发泡能力。因此，选择酪朊酸钠作为配方中的蛋白质来源并进行添加量的研究。

2.1.3 乳化剂的选择

在微胶囊化粉末油脂中，分子蒸馏单甘酯(单甘酯，distilled molecular glyceride，DMG)是应用最广泛的乳化剂[15]，常常与硬脂酰乳酸钠或者双乙酰酒石酸单双甘油酯复配使用。单甘酯是食品工业需求量较大的一种多元醇脂肪酸酯类，其安全无毒，使用量不受限制[16]。基于前期生产和研发经验，选择2%单甘酯作为本研究中的基础乳化剂。考虑到搅打奶油粉的起泡性，另外选择具有起泡性质的乳酸脂肪酸甘油酯(lactic and fatty acid esters of glycerol，LACTEM)和丙二醇脂肪酸酯(propylene glycol esters of fatty acid，PGME)进行添加量的研究。

2.1.4 稳定剂的确定

K2HPO4是乳状液体系中常用的稳定剂，其偏碱性的缓冲效果可以保证蛋白质的稳定性及良好的乳化效果。依据经验，选择质量分数1%的K2HPO4添加到体系中。

基于上述研究，确定了搅打奶油粉的主体配方，如表3所示。且通过对主体配方进行初步实验得知，酪朊酸钠对口感没有明显的影响，但对搅打性能有影响；起泡性质乳化剂和胶体对搅打性能以及感官评价有重要影响。因此，本文着重对酪朊酸钠的添加量、乳化剂添加量及复配以及胶体的选择进行研究。

表3 主体配方的设计Table 3 Design of the main formula

2.2 搅打性能关键因素研究结果

2.2.1 酪朊酸钠添加量的确定

根据主体配方，另添加6%LACTEM，不加胶体，考察酪朊酸钠添加量对打发倍数的影响，结果如图1所示。

由实验结果可知，当不添加酪朊酸钠时，制备过程中乳状液乳化效果不好，均质过后料液变得较为浓稠，转变为油包水结构，无法进行后续的喷雾干燥。

图1 酪朊酸钠添加量对打发倍数的影响Fig.1 Effect of adding quantity of sodium caseinate on the multiple of whipping

这是因为体系中亲油性乳化剂：(DMS和LACTEM)添加量较大，而酪朊酸钠作为亲水性胶体可与亲油乳化剂形成水油平衡[17]，不添加酪朊酸钠破坏了水油平衡，导致乳状液转变为油包水的结构。随着酪朊酸钠添加量的增加，制备过程中的乳化液较为顺滑，制备的搅打奶油粉打发倍数也逐渐增加，但到6%出现降低的趋势。可能较多的蛋白质阻碍了搅打过程中油滴的凝并，导致膨胀率下降[6]。酪朊酸钠添加量对其他搅打性能性的影响见表4。

表4 酪朊酸钠添加量对泡沫硬度及稳定性的影响Table 4 Effect of adding quantity of sodium caseinate on the foam hardness and stability

注：-表示无法测量；同行不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

根据实验可知，当酪朊酸钠添加量为0时，不能形成稳定的乳状液，无法进行喷雾；当添加量<3%时，可以喷雾，搅打后有少许膨胀度，但泡沫硬度和稳定性相对较差，基本无法塑形。酪朊酸钠添加量3%～6%时，泡沫硬度和稳定性逐渐增加，考虑到对搅打倍数的影响，综合选定酪朊酸钠添加量为5%。

2.2.2 乳化剂的确定

乳化剂在搅打奶油粉中发挥着两方面的作用。一方面，制备时，喷雾干燥前需要形成稳定的水包油乳状液，乳化剂通过在油水界面的吸附和定向排列等作用降低界面张力，从而保证喷雾干燥过程中水分挥发，水相界面收缩形成均匀致密的粉状颗粒；另一方面，加水复原搅打过程中，乳化剂在界面上与吸附在界面上的蛋白质发生竞争吸附作用，达到降低界面膜的稳定性，促进脂肪球的部分聚结[18]。

根据主体配方，不添加胶体，DMG与LACTEM和PGME分别进行复配，根据试验结果三者进行复配，单独添加DMG为对照。由评价小组按照表1感官评价指标对制备的搅打奶油粉加水进行搅打后的产品进行感官评价，评价结果、打发倍数及硬度如表5所示。

根据实验结果，单独添加DMG，均质喷雾后可形成较干爽的粉末，但加水复原搅打后，没有起泡性，打发倍数为1，对比其他实验，说明搅打奶油粉必须添加具备起泡性质的乳化剂。

LACTEM单因素实验结果表明，随着LACTEM添加量的增加，搅打倍数、硬度和稳定性都在增加，这与KIM等的试验结果一致[19]。但因为LACTEM颜色偏黄、酸性气味较重，感官评价结果先增加后降低，当添加量超过6%时，在口中的油腻感较强，添加越多，油腻感持续时间也越长，因此初步确定LACTEM添加量在4%～6%。

PGME单因素实验结果表明,随着PGME添加量的增加，搅打倍数随之增加，但硬度和稳定性呈现先升高后降低的趋势。

表5 搅打奶油感官评价、打发倍数及硬度测试结果Table 5 Test result of Sensory evaluation, the multiple of whipping and hardness

注：同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

丙二醇脂肪酸酯具有良好的充气作用[20]，搅打起泡效果非常明显，但搅打倍数继续升高，硬度和稳定性均有所降低。口感方面，添加量0.8%时口感最好，添加量1.0%时，评价得分降低。组织状态过于蓬松，吃在口里较为空洞。初步确定PGME添加量在0.6%～0.8%。

乳化剂经过合理的复配，具有协同作用。经实验，4%LACTEM与0.6%PGME复配后各方面表现均有所提高。选择4%和5%LACTEM与0.6%和0.7% PGME进行复配实验，确定乳化剂的配比为2%DMG、5%LACTEM和0.6%PGME。

2.2.3 胶体的确定

胶体作为稳定剂，在搅打产品中可以提高物系的黏度，搅打后可以较长时间保持良好形态[21]。但在微胶囊产品中，胶体使用不当可能会导致堵塞均质机、喷雾过程黏连塔壁或者产品漏油等现象，因此以均质过程、喷雾过程以及产品搅打后的指标为评价项目，考察胶体的影响。结果如表6所示。

表6 胶体对搅打奶油粉影响Table 6 Effect of the colloids on whipping cream

根据表6的结果显示，添加0.2%CMC，料液在制备过程中黏度较大，必须降低固形物占料液中的含量(质量分数)，喷雾过程中也会产生黏连塔壁的现象，得粉率相对也少；添加0.2%卡拉胶，黏度有所增大，制备过程顺畅；添加0.2%琼脂，黏度仅稍微增大。随着料液黏度降低，成品搅打倍数逐渐增高，硬度则依次降低。稳定性方面，添加卡拉胶效果最好，可能因为卡拉胶与酪蛋白形成的复合物可以很好改善酪蛋白对环境的敏感性，并且二者之间的交互作用可以增强乳化液连续相网状结构的形成，在一定程度上使产品更加稳定[22]。添加琼脂的产品稳定性相对也有较大幅度提高，添加CMC产品因为起泡性相对较差，稳定性也相对较差。

在口感方面，卡拉胶与琼脂相比异味稍微明显，添加CMC的搅打奶油粉因为起泡性差，硬度大，得分较低。综合评定，最终添加0.2%琼脂在搅打奶油粉里。

2.3 搅打奶油粉在手工冰淇淋粉中的应用

以35%代可可脂、5%无水奶油、2%DMG、5%LACTEM、0.6%PGME、5%酪朊酸钠、1%K2HPO4、0.2% 琼脂、46.2%葡萄糖浆(以干物质计算)作为配方，制备搅打奶油粉。根据配方可计算搅打奶油粉中蛋白质约为4.3%，脂肪含量约为40%，根据《GB 5009.3—2016 食品安全国家标准食品中水分的测定》测定产品水分含量为3%。

搅打奶油粉可直接加水搅打后成为裱花奶油应用在烘焙食品中，为了扩大其应用范围，研究其在手工冰淇淋粉中的应用。参考《GB/T 20976—2007 软冰淇淋预拌粉》[23]中的理化指标(如表7)进行配方设计，见表8。

表7 理化要求Table 7 Physicochemical requirements

注：加水调制后，应符合相应的产品理化指标要求；a黏度是指在总固形物为25%时，25 ℃下，老化15 min所测得的黏度。

根据计算，设计配方1手工冰淇淋粉的蛋白质9.6%，脂肪16%，总糖45%，设计配方1产品蛋白质7.72%，脂肪17.8%，总糖45%，设计配方3产品蛋白质8.15%，脂肪17.2%，总糖45%。测试后可知，

手工冰淇淋粉搅打后具有一定的充气组织形态，添加量最少为14%，即设计配方1。而根据蛋白质含量最少7.7%的要求，全脂乳粉添加量最少27.4%可以满足要求，即设计配方2。但全脂乳粉添加量为40%的时候，乳制品的油腻感较强，因此选择全脂乳粉30%，搅打奶油粉24%，白糖45%，复配冰淇淋稳定剂为1%，即设计配方3。

2.4 手打冰淇淋与市售产品品质比较

配制成的手工冰淇淋粉加2倍水，利用打蛋器搅打2 min后，放置冰箱冷冻室，12 h后即成为软冰淇淋。市售“品牌1冰淇淋粉”和“品牌2冰淇淋粉”加2倍水经过冰淇淋机制备成软冰淇淋。根据标准检测相关项目[12]，三者比较见表9。

表8 手工冰淇淋粉配方设计(数值为计算值)Table 8 Formula design of the manual ice cream powder (calculated value)

表9 自制手工冰淇淋与市售产品品质比较Table 9 Compare the manual ice cream with the products on the market

由表9可知，自制冰淇淋因为用打蛋器搅打膨胀，相对冰淇淋机的膨胀率稍高，总脂肪含量稍高，口感方面因为添加黄油和全脂乳粉，乳香味更加自然但不如品牌1冰淇淋添加乳味香精浓郁。品牌2冰淇淋售价较低，因此脂肪、蛋白含量较低，且香精味过重。组织状态方面，三者入口均较细腻。自制冰淇淋搅打后冷冻也没有冰晶，各方面表现均比较优秀。上述研究结果说明，本文中研究设计的搅打奶油粉可应用于手工冰淇淋粉，对搅打奶油的应用范围拓展具有十分积极的意义。

3 结论

以代可可脂、无水奶油、乳化剂为油相，葡萄糖浆、酪朊酸钠、K2HPO4以及胶体为水相，采用微胶囊技术喷雾干燥制备搅打奶油粉，较佳的工艺配方：代可可脂35%(占总固形物的质量分数，下同)、无水奶油5%、分子蒸馏单甘酯2%、乳酸脂肪酸甘油酯5%、丙二醇脂肪酸酯0.6%、酪朊酸钠5%、K2HPO41%、琼脂0.2%、葡萄糖浆(以固形物计)为46.2%。增加酪朊酸钠添加量，可以提高搅打奶油粉的搅打性能，但添加量为6%时，打发倍数出现降低的趋势。可能较多的蛋白质阻碍了搅打过程中油滴的凝并，导致膨胀率下降。搅打奶油粉必须添加具备起泡性质的乳化剂，LACTEM和PGME具有较好的起泡性，但LACTEM添加较多时，产品颜色偏黄、酸性气味较重，PGME添加较多时，产品的硬度和稳定性有所降低，二者复配具有较好的效果。添加琼脂后，产品的稳定性进一步增强。喷雾干燥制备的搅打奶油粉水分含量为3%，复水搅打后，表面光亮，风味较好，乳香味诱人，组织细腻，无颗粒感，无油腻感。打发倍数达到3.3，泡沫硬度38.4 g，可稳定放置24 h以上无变化。

将搅打奶油粉应用于手工冰淇淋，产品配方为：全脂乳粉30%，搅打奶油粉24%，白糖45%，复配冰淇淋稳定剂为1%。加水搅打冷冻后，与市售冰淇淋粉经冰淇淋机制备的产品比较，组织状态细腻润滑，无冰晶，理化指标和感官方面表现均合格。