一级均质压力对混合脂搅打奶油品质的影响

陈韵 郑卫平 程颖 刘雪梅 张露

搅打奶油是以油脂为主要原料，通过混合、乳化、均质、冷却等工序形成的一种典型的搅打充气乳制品，广泛应用于蛋糕、面包等烘焙食品中。根据所用油脂的不同，搅打奶油可分为植脂搅打奶油、混合脂搅打奶油和动物搅打奶油。植脂搅打奶油主要由棕榈油、椰子油等植物油脂加工而成，不含动物脂肪和胆固醇，热量低，稳定性强，打发性和可操作性佳。动物搅打奶油是以动物乳脂（主要是牛乳）为主要成分加工而成，口感佳，化口好，但稳定性、打发性和可操作性相对较差。混合脂搅打奶油是由动物乳脂和植物脂肪混合加工而成，化口性好，乳香自然，同时具有良好的稳定性、打发性和可操作性，在目前的奶油类产品市场上占有较大比重。

搅打奶油属于乳浊液体系，通过搅打充气，可将其从粘性液态的O/W型乳液转变为粘弹性固态的W/O型乳液。同时，由于其具有热力学不稳定性，易发生油水分离、乳析等现象，从而影响搅打奶油产品品质，在实际生产过程中常采用均质处理解决这一问题。均质处理是通过高压作用使乳浊液中的脂肪颗粒微粒化、均匀化，增加脂肪球总表面积，有利于蛋白质、乳化剂等物质吸附于油水界面，降低界面张力，防止脂肪球聚集，从而提高乳浊液的稳定性。均质压力是影响乳浊液均质效果的主要因素，研究表明，均质压力越大，脂肪球粒径越小，越有利于形成稳定的乳浊液体系。但均质压力过大，脂肪球过度破裂，则会使得脂肪球总表面积过大，蛋白质、乳化剂等物质不能有效覆盖在油水界面上，反而導致乳浊液稳定性降低。同时，奶油中的酪蛋白胶束会使脂肪球颗粒发生侨联产生聚集，加速乳浊液体系的油水分离。因此，在实际生产过程中常采用二次均质工艺生产奶油，较大的一级均质压力可以使乳浊液中脂肪球颗粒迅速破裂成更微小的颗粒，较小的二级均质压力则可以防止脂肪球之间的侨联聚集。

本文在原有的奶油配方基础上，采用二次均质工艺生产混合脂搅打奶油，控制二级均质压力为7MPa不变，探究不同一级均质压力（30、35、40、45、50MPa）对奶油乳浊液的粒径、表观粘度、离心乳析率、搅打性能以及奶油膏体的裱花性能、质构特性的影响，得到混合脂搅打奶油的适宜均质压力，为生产高品质混合脂搅打奶油提供理论基础，为其工业化生产提供参考。

一、材料与仪器

1.材料与试剂。精炼氢化植物油，益海嘉里食品科技有限公司；白砂糖，市售；葡萄糖粉，绥化象屿金谷生化科技有限公司；无水奶油，新西兰恒天然集团有限公司；稀奶油，法国乐来食品；酪朊酸钠，河北华龙食品集团有限公司；复配乳化稳定剂，广东稳邦生物科技有限公司。

2.仪器与设备。AH-2020型高压均质机，Special in HPH ATS工业系统有限公司；BT-9300SE型激光粒度分布仪，丹东百特仪器有限公司；DV-2T型旋转粘度计，美国Brookfield公司；JM-7LT型奶油搅打机，徐州佳乐福机械有限公司；TA-XT Plus型质构分析仪，超技仪器技术有限公司；LD5-10型低速离心机，北京医用离心机厂。

二、实验与方法

1.搅打奶油的生产工艺流程。搅打奶油的生产工艺流程如图1所示。

2.搅打奶油的制备。在68℃条件下，将水相完全溶解、油相充分分散，在搅拌的状态下将油相缓慢加入到水相中，巴氏杀菌（68℃±2℃，30min）后，降温至58℃±2℃。在不同均质条件下（一级均质压力分别为30、35、40、45、50MPa，二级均质压力均为7MPa）进行均质，均质后过冷排降温至5℃-8℃，然后降温至中心温度为-18℃。测试前，需要将冷冻好的搅打奶油置于4℃冰箱中解冻24h。

3.粒度分布的测定。将乳浊液样品按质量比1：50加去离子水稀释。采用通用模式，颗粒吸收率为0.001，颗粒折射率为1.414，分散剂为纯水，分散剂折射率为1.333，泵的转速为1200r/min。体积平均直径（D4，3，μm）的计算公式如下：

在上式中，ni为脂肪球数量，Di为脂肪球直径。

4.表观粘度的测定。采用Brookfield DV-2T旋转粘度计测定乳浊液体系的表观粘度，测定时采用4号转子，转速为100rpm，测试时间为1min，乳浊液温度保持5℃-10℃。

5.离心乳析率的测定。取10g乳浊液于刻度离心管中，在4000r/min条件下离心30min，读取下层乳清的体积。搅打奶油乳浊液离心乳析率的计算公式如下：

6.打发性能的测定。（1）打发时间的测定。搅打前将乳浊液置于4℃环境下解冻24h，使冰晶完全融化。取900g乳浊液于搅打缸内，使用搅打器7档进行搅打，打发至奶油可以在打发棒上形成鸡尾状尖峰时停止打发，记录打发所需时间。

（2）搅打起泡率的测定。分别取打发前和打发后的奶油，置于相同型号的不锈钢碗中，测定其质量。搅打起泡率的计算公式如下：

其中，m1为同体积打发前乳浊液的质量（g），m2为同体积已完成打发的奶油的质量（g）。

（3）裱花性能观测。将打发后的奶油置于裱花袋中，选择中号裱花嘴进行塑形，在25℃稳定2h和5h后，观察奶油表面的光泽、纹路清晰程度和形态变化。

（4）打发膏体状态观测。取打发后的奶油于留样碗中，分别置于25℃常温环境30min和4℃冰箱隔夜放置，观测打发后和放置一段时间后奶油膏体状态的变化，制定搅打奶油膏体状态评价表（表1）。选择5名经过培训的专业奶油打发人员对奶油膏体状态进行评分，以去掉最值后的平均值为膏体状态评价分值。

7.质构特性的测定。采用TA-XT Plus质构分析仪，测定压缩力模式，选择A/BE探头（直径为40mm）。测试距离设定为25mm，触发力为Auto-0.02N，测前、测中和测后速度均为2.0mm/s。通过测定压力随时间变化曲线，得到样品的硬度、稠度、内聚性和粘性数据。每个样品测定3次，最终结果取平均值。

8.数据处理。采用Excel 2010和SPSS 22.0对数据进行分析，使用ANOVA进行方差分析，使用Duncan分析对组内数据进行差异显著性分析；采用Origin 2019进行绘图。每组实验重复3次，最终结果均以平均值±标准偏差表示。

三、结果与分析

1.一级均质压力对乳浊液粒度分布的影响。奶油乳浊液粒径分布区间为0.2-2.0μm，粒径分布曲线为不规则双峰分布，第一峰（0.2-1.0μm）粒径分布曲线面积明显大于第二峰（1.0-2.0μm），可能是因为有少量脂肪球发生聚集。一级均质压力为35MPa时，乳浊液平均粒径d4，3最小，第一峰曲线面积最大，第二峰面积最小；随着一级均质压力增加，平均粒径增加，第一峰面积减小，第二峰面积增大。这可能是因为均质压力增加，脂肪球粒径减小，脂肪球数量剧增，界面面积增大，吸附在脂肪球界面上的蛋白质和乳化剂浓度降低，脂肪球间发生碰撞、聚集的几率增加，从而导致乳浊液较大粒径的脂肪球数量增加，在粒径分布曲线上表现为较大粒径的峰面积增加。

2.一级均质压力对乳浊液表观粘度的影响。随着一级均质压力的增加，乳浊液表观粘度先增加后减小，当一级均质压力为45MPa时，乳浊液表观粘度最大，为833.33cP。这可能是因为随着一级均质压力的增加，脂肪球粒径减小，相同体积分数下脂肪球数量增加，脂肪球间的平均距离减小，相互作用增强，表现为乳浊液表观粘度增加。但一级均质压力增加至50MPa时，表观粘度降低，这可能是因为脂肪球界面蛋白浓度降低，蛋白质间相互作用降低，表现为乳浊液表观粘度降低。

3.一级均质压力对乳浊液离心乳析率的影响。随着一级均质压力的增加，乳浊液离心乳析率显著降低，当一级均质压力从30MPa增加至50MPa时，乳浊液离心乳析率从39.68%降低至26.98%，这可能与表观粘度有关。随着一级均质压力的增加，乳浊液表观粘度增加，乳浊液中粘性阻力增强，根据斯托克斯定律，介质粘性增加，粒子沉降速率降低，乳浊液中脂肪球迁移率下降，脂肪球相互碰撞发生聚集的几率减小，从而导致脂肪球聚集发生分层的现象减少。

4.一级均质压力对搅打奶油打发性能的影响。（1）一级均质压力对搅打奶油打发时间和搅打起泡率的影响。随着一级均质压力的增加，打发时间先减小后增加，搅打起泡率总体呈上升趋势。一级均质压力为35MPa时，打发时间最短，为274.33s，这可能是因为此时乳浊液平均粒径最小，界面蛋白浓度相对较低，界面膜稳定性更低，在搅打过程中更易破裂，使脂肪球发生侨联包裹气泡形成稳定的固体结构。随着一级均质压力继续增加，打发时间和搅打起泡率增加。这可能是因为一级均质压力过高，导致乳浊液中脂肪部分聚集的比例增加，在搅打过程中需要更长时间分散已有的结晶脂肪，使其与乳浊液中的脂肪球交联而包裹进入的气泡。同时，在一定范围内，打发时间越长，充气相对较多，脂肪聚结率较大，导致搅打起泡率增加。

（2）一级均质压力对搅打奶油裱花性能的影响。当一级均质压力为30-45MPa时，裱花纹理清晰，裱柱性能良好，室温放置5h后奶油裱花纹理无明显变化，无明显气孔产生。当一级均质压力增加至50MPa时，打发后奶油质地较软，裱花纹理相对较模糊，室温放置2h后奶油膏体无明显变化，说明该配方生产的奶油具有较好的稳定性，但室溫放置5h后奶油膏体内出现少量气孔。综合实际生产考虑，可选择一级均质压力为30MPa或35MPa。

（3）一级均质压力对搅打奶油膏体状态的影响。观察打发后和常温状态下放置30min后的奶油膏体发现，纹路细滑，无明显气泡，在常温下放置30min后膏体状态均无明显变化，说明此配方生产的奶油具有良好的稳定性。一级均质压力为30MPa和35Mpa的奶油膏体状态最佳，随着压力继续增加，膏体状态略有下降，50MPa时膏体质地较软。对比打发后的奶油膏体状态，一级均质压力为30MPa的奶油膏体状态无明显变化，但其余膏体状态略有下降，出现少量气泡。

5.一级均质压力对搅打奶油质构特性的影响。如表2所示，一级均质压力为35-50MPa时，随着一级均质压力的增加，搅打奶油的硬度、稠度、粘性和内聚力均降低。在搅打过程中，脂肪部分聚集形成网状结构，包裹充入乳浊液中的气泡并保持稳定，结晶脂肪间的作用力越强，形成的网状结构越稳定，搅打奶油的硬度越大。当一级均质压力为30-35MPa时，脂肪球粒径较小，界面蛋白浓度较低，界面膜稳定性较差，在搅打过程中脂肪球更易发生聚集，形成稳定的网状结构，此时奶油膏体具有较高的硬度、稠度和粘性。随着一级均质压力的继续增加，乳浊液中脂肪部分聚集比例增加，搅打过程中需要消耗能量先分散脂肪部分聚集体，不利于乳浊液内脂肪球相互侨联形成稳定的网状结构。

综上所述，本文采用二次均质工艺，控制二级均质压力不变，研究不同的一级均质压力对含乳脂植脂搅打奶油乳浊液和奶油膏体的影响。研究发现，一级均质压力对含乳脂植脂搅打奶油乳浊液和奶油膏体品质具有显著影响。当一级均质压力为35MPa时，乳浊液中脂肪球粒径最小，离心乳析率较低，具有良好的稳定性，打发时间短，搅打起泡率可达422.67%，打发后奶油膏体状态佳，具有良好的常温稳定性和隔夜稳定性，质地较硬，可操作性强。考虑到实际应用中奶油产品需要同时具备良好的稳定性和搅打性能，在生产含乳脂植脂搅打奶油时可以选择一级均质压力为35MPa。

作者简介：陈韵（1988-），女，瑶族，湖南永州人，高级研发员，硕士研究生，研究方向为食品乳浊体系。