多糖类对低脂沙拉酱乳状液稳定性的影响

孙哲浩，李巧玲

(河北科技大学 生物科学与工程学院，石家庄 050018)

沙拉酱起源于地中海的米诺卡岛，是常用的西餐调味品。沙拉酱酱体细腻，口味清爽香甜，用于水果和蔬菜沙拉的制作、面包及蛋糕等烘焙食品的涂层以及点蘸等方面。传统沙拉酱中主要的成分有植物油、水、蛋黄、醋及一些风味成分，其中油脂的含量在70%～80%左右，蛋黄在其中起乳化作用，一般将蛋黄添加大于6%的沙拉酱称为蛋黄酱。传统的沙拉酱属于高脂肪和高胆固醇含量的食品，最近的一些研究表明，经常大量食用高脂肪及高胆固醇含量的食品会给人类带来一些健康问题，如肥胖、心血管疾病和糖尿病等，因此，人们开始关注一些低脂、低胆固醇的健康食品，一些含植物性成分的低脂、低卡路里的沙拉酱产品应运而生[1]。

传统沙拉酱产品中的高油脂为沙拉酱提供了一定的稳定性和口感，低脂沙拉酱由于油脂降低会导致 产品的外观、流变、质构、口感及风味等特性的变化，同时蛋黄含量的降低也会影响产品的乳化效果。如何使低脂、低蛋黄含量的沙拉酱产品具有传统产品货架期内的稳定性而又保持与传统沙拉酱类似的口感是食品研

究者需要解决的问题。目前的研究主要通过添加一些乳化剂、增稠剂等稳定剂以及相关的乳化技术来解决这一问题，同时开发出一些油脂的替代物。由于一些小分子乳化剂的安全性问题，食品研究者们始终在探索一些新型植物来源的天然生物大分子用作低脂沙拉酱乳状液的结构构建及进行脂肪模拟和替代，尤其是多糖类生物高分子的研究及应用成为了热点，众多的研究发现，多糖类可以作为脂肪替代物、稳定剂广泛应用到低脂沙拉酱中[2-3]。本文针对这方面的内容做了探讨。

1 低脂沙拉酱乳状液结构的构建

食品乳状液由三相组成，包含油相、界面相以及水相。油相通常处于部分或全部结晶状态；界面相由蛋白或小分子乳化剂如单甘脂、脂肪酸或这些表面活性剂的混合物组成；水相包括一些离子、生物大分子如多糖和蛋白质等，所以要想了解乳状液的性质就必须熟悉各相的性质。乳状液按结构类型分为水包油体系(O/W)以及油包水体系(W/O)，沙拉酱是典型的水包油(O/W)体系，常被食品研究者们作为模式体系进行乳状液的研究，典型的水包油型乳状液模拟图见图1。在乳状液的研究中，一般将被包裹的相称为内相，将包裹相称为外相，因此沙拉酱中的油相也称为内相，水相也称为外相，一般内相的百分占比大于74%时，称之为高内相的乳状液[4]。

图1 乳状液的模拟结构

沙拉酱内相的构成是常用的一些植物油，如大豆油、菜籽油、葵花油、橄榄油等。传统高脂沙拉酱向低脂沙拉酱的转变本质上是乳状液类型从高内相比向低内相比的转变，油脂添加量的减少会带来沙拉酱的物理化学特性的变化，从而影响产品的口感和稳定性。当油脂的含量从70%～80%左右降至30%～40%左右时，由于水的添加量增加，降低了沙拉酱的粘度以及弹性模量，乳状液开始变得不稳定，因此需要一些稳定剂加入来重新构建沙拉酱的质构，以此来维持沙拉酱乳状液的稳定性，此外，沙拉酱中自由水的增加会使产品的水分活度增加，影响其货架期内的微生物稳定性[5]。

乳状液中水-油液滴的性质决定了乳状液的性质，液滴均匀细小以及具备良好的油-水界面性质是乳状液稳定的关键。胶体磨或均质机使分散的粗颗粒破碎形成均匀细小的液滴，使液滴的粒径分布趋向于单峰、平均粒径变小，同时减小了液滴的自由能，因而是最常用的乳化技术。乳化剂的主要作用是依靠其亲水及亲油基团吸附在界面上，形成细小且均匀的液滴并降低水和油形成颗粒界面的自由能，阻止了液滴的分离和重新聚集。常用的一些乳化稳定剂包括小分子乳化剂、蛋白质及多糖类生物高分子。蛋白质与多糖等生物高分子在界面上的吸附模型见图2，蛋白质一般吸附在液滴界面内相面，而多糖等吸附在界面的内相面并通过相互作用影响着乳状液的稳定性。多糖类等增稠稳定剂的加入主要是使内相和外相的粘度趋于一致，研究发现内、外相的粘度差别越小，乳状液越稳定。多糖等生物高分子除具有增稠稳定作用之外，由于其本身长链的结构和带电的特性，可以通过立体排斥作用以及静电排斥作用来改善乳状液的稳定性，因此多糖类生物高分子是低脂乳状液结构构建的理想材料[6-9]。

图2 蛋白质与多糖在液滴表面的吸附

一种名为Pickering的新型乳液的研究对于低脂沙拉酱结构的构建也是有意义的。Pickering发现乳液制备可以使用固体颗粒替代传统乳化剂来实现体系的稳定，此类乳状液以其名而命名。与小分子表面活性剂和以天然大分子稳定的传统乳液相比，Pickering乳液中起到乳化作用的固体颗粒在水-油界面上的吸附过程不可逆，颗粒不仅降低了体系的总自由能，也为液滴之间的接触提供了空间上的物理屏障，赋予了Pickering 乳液更强的稳定性。经过食品科研工作者的不懈努力，近年来以蛋白质与多糖共聚体制备的食品级固体颗粒稳定 Pickering 乳液的报道不断增多，Pickering 乳液作为传统乳液食品(沙拉酱、人造奶油)的替代物已成为国际上的研究热点[10-13]。

另外一种新型结构的乳状液——双重乳液的研究也引起了人们的兴趣，双乳液体系包括水包油包水(W-O-W)体系、油包水包油(O-W-O)体系及油包水包水(O-W-W)体系，水包油包水(W-O-W)体系适合低脂沙拉酱[14]。双重乳液体系可以起到活性成分的控制释放、微胶囊包埋及靶向输送等作用，因此在食品工业中有广泛的应用前景。双乳液的制备一般需要两步：先制备油包水的体系，然后将该体系加入到水相中经均质完成，这种结构产生了创新型的食品质构系统。双乳液体系应用到沙拉酱乳状液中最主要的作用是能够减少脂肪含量及增加乳状液的稳定性。对于沙拉酱来说，形成水包油包水的体系对于稳定性更有帮助，人们用蛋白质-多糖类的共聚体来制备这种类型的乳状液，共聚体的优势是与每个单体相比，产生了蛋白质与多糖的协同增效作用。双乳液体系中存在的一个问题就是内部的水相向外部水相的扩散，蛋白质与多糖共聚体能够增稠乳状液并进行有效的立体阻隔，防止溶解在颗粒内部的亲水性成分的扩散(W/O)以及溶解在油相的亲脂性成分的扩散。Benichou等[15]研究了乳清蛋白-黄原胶共聚体对双乳液体系的影响，这些大分子的共聚体通过粘度和空间的阻碍作用防止内部水相中的亲水性成分外溢。Merve Y等[16]研究双乳液体系不仅增加低脂沙拉酱的稳定性，而且可以使油脂的含量降低到36.6%，与全脂的沙拉酱有类似的口感。

2 多糖类对低脂沙拉酱乳状液的稳定机理[17-20]

多糖类是生物体内重要的成分，具有丰富的资源，其不仅是生物体的能量储备材料，如淀粉和糖原，也是生物体结构性材料，如纤维素和果胶。多糖类的结构决定了其功能特性，最终使多糖在食品工业中有一定的加工性能。多糖类稳定乳状液的机理与小分子乳化剂略有不同，小分子乳化剂主要影响乳状液液滴平均粒径和粒径分布，加入小分子乳化剂的乳状液液滴粒径一般较小，其粒径分布有的是单峰的，有的是双峰的。多糖类与小分子乳化剂相比，其形成的液滴较小分子乳化剂大，是在颗粒的表面形成弱凝胶的结构，通过影响乳状液的流变、质构、液滴结构最终影响乳状液的稳定性。

2.1 通过改变水相的粘度等流动性质使乳状液稳定

乳状液在长期的静置贮藏中，由于重力的作用呈现出分层及相分离的趋势。多糖类分子在水溶液中具有一定的粘度，因此分散在水相中的液滴由于粘滞作用，减弱了液滴的布朗运动，弱化了液滴的重力作用，从而减少了液滴聚集的几率及可能性，使乳状液趋于稳定。

2.2 立体排斥及静电排斥作用

多糖类是生物高分子，具有长链结构，在低油相分数的乳状液中，分散好的油滴颗粒能够均匀地缠绕在多糖形成的网络结构中，一方面，多糖的空间阻隔作用防止液滴的聚集；另外作用到液滴的浮力不足以克服凝胶网络给予液滴的屈服应力，从而减少液滴的聚集及分层。另一方面，许多多糖是带电的，绝大多数带有负电荷，这些多糖类吸附在界面上，可以通过同性电荷的排斥作用而防止液滴颗粒的聚集。

2.3 通过在界面上蛋白质与多糖的交互作用稳定乳状液

应用天然的多糖-蛋白质复合体稳定乳状液。阿拉伯胶是天然的多糖-蛋白质复合体，其超强的乳化特性在低脂乳状液中广泛应用，其分子中蛋白质含量占比超过10%，具有亲水亲油的两亲特性，增加了其疏水交互作用。最近越来越多的证据表明多糖-蛋白质复合体这类独特的分子结构具有良好的乳化特性，如玉米纤维胶、柑橘纤维，其分子结构中都结合成有一定比例的蛋白质。

通过美拉德反应形成的蛋白质-多糖复合体稳定乳状液。美拉德反应是发生在多糖的羰基与蛋白质的氨基之间的反应，形成的产物具有良好的乳化特性。将一定量的固体蛋白质与多糖混匀后在一定温湿度作用一定时间，混合物的乳化特性高于各单体乳化能力的和，这可能是蛋白质与多糖类发生了美拉德反应，形成了聚合体，进而提升了乳化能力。通过正负离子的吸引形成的蛋白质-多糖复合体稳定乳状液，在酸性条件下，蛋白质带正电荷，大多数多糖带负电荷，因此两种分子在界面上相遇时，通过静电的吸引，形成蛋白质与多糖的复合体，这个大分子的复合体稳定了乳状液。

3 应用到低脂沙拉酱中的多糖类

目前在低脂沙拉酱中应用的多糖类主要为淀粉多糖类，包括淀粉及变性淀粉；非淀粉多糖类，包括一些亲水胶体以及纤维素及其衍生体。其中变性淀粉与黄原胶的复配使用是目前工业生产中最常用的体系。除此之外，食品的研究者们也在探讨其他的多糖高分子，如天然来源的膳食纤维、亲水胶体如柑橘纤维、菊粉、果胶、海藻酸钠等在沙拉酱中的应用。

3.1 淀粉及变性淀粉[21-26]

淀粉作为天然的多糖类生物高分子在食品工业中有广泛的应用。淀粉含量高的材料如马铃薯粉、大米粉、红薯粉、香蕉粉等，都有在低脂沙拉酱中的应用研究报道。冷加工的沙拉酱制作所需的淀粉一般需要预糊化。

大多数天然淀粉颗粒因具有较强的吸水性，吸附在乳状液界面上时大部分处于水相，为了达到在水-油相的均衡存在，故需要对淀粉颗粒进行疏水性改造，以增强其亲水-亲油的双亲特性，其中的羟丙基二淀粉磷酸酯和辛烯基琥珀酸淀粉钠是在低脂沙拉酱中应用最多的两种改性淀粉。王嫣等研究利用羟丙基二淀粉磷酸酯制作低脂沙拉酱，5.5%的添加量制得的低脂沙拉酱与高脂对照无明显差异。辛烯基琥珀酸淀粉钠又被称为乳化淀粉，Ritika Bajaj、陈颖娴等研究了辛烯基琥珀酸淀粉对低脂沙拉酱的影响，添加量3%～4.5%制得的低脂焙烤型沙拉酱表现出良好的稳定性，同时辛烯基琥珀酸淀粉钠对于沙拉酱的低温稳定性也表现出良好作用。

3.2 亲水胶体[27-30]

黄原胶是目前低脂沙拉酱应用最广泛的亲水胶体，常与变性淀粉复配使用，作为低脂沙拉酱的稳定体系。另外，一些具有乳化特性的胶体，如阿拉伯胶、半乳甘露聚糖、 瓜尔豆胶、刺槐豆胶、海藻酸钠、魔芋胶以及果胶等都有在低脂沙拉酱中应用的报道，如曾习等运用魔芋胶与羧甲基淀粉复配研制低脂沙拉酱，脂肪含量可以降低到32.99%，且具有良好的稳定性。一些新的亲水胶体也在不断地开发应用，Mozafari运用响应面法研究了Zodo胶、黄原胶、大豆粉对于低脂沙拉酱在低脂、低胆固醇以及降低生产成本方面的影响，Zodo胶表现出优异的特性。

3.3 新型的纤维素及半纤维素制品

目前纤维素资源的开发是研究的热点，其不仅符合可持续发展的理念，也为食品工业带来了新的功能性配料。一些富含纤维素的绿芒果浆及绿香蕉浆等均 加入到低脂沙拉酱的应用研究[31-32]。纤维素主要是由于其结晶的纤维束结构，导致水溶性差而限制了其应用，因此最近的一些研究集中在其改性的研究，并将改性后的膳食纤维应用到低脂沙拉酱乳状液中，探讨其对稳定性的影响。目前的一些研究内容及结果见表1，通过这些研究的总结，发现经过改性的膳食纤维打开了原来分子的结晶结构，从而在溶解性、水合性质、乳化特性方面较原粗纤维都有所提升，将其应用到低脂乳状液中能够起到稳定作用，此外，一些膳食纤维还在脂肪模拟方面有不错的表现，因此在低脂沙拉酱中有潜在的应用前景，需要食品研究者们继续进行深入的研究。

表1 不同类型的纤维素及半纤维素在低脂沙拉酱乳状液中的应用Table 1 The application of different types of cellulose and hemicellulose in low-fat salad dressing emulsion

续 表

4 小结

多糖类是食品工业中重要的配料，其对于低脂沙拉酱乳状液的制备具有重要作用。人们通过流变、质构、粒径、分子量及微观结构研究其对于低脂乳状液的物理化学特性的影响，并将其应用在低脂沙拉酱中，会产生越来越多的优秀的配方及工艺。随着研究的增加和深入，越来越多的多糖类会被开发出来应用到低脂沙拉酱中，从成本、口感、稳定性、加工的便利性等方面满足食品制造者以及消费者的需求。