辛烯基琥珀酸淀粉酯对人造奶油品质的影响

谢淑丽，韩文芳，陈　勉，豁银强，赵思明，荣建华（华中农业大学食品科技学院，湖北武汉430070）

辛烯基琥珀酸淀粉酯对人造奶油品质的影响

谢淑丽，韩文芳，陈勉，豁银强，赵思明，荣建华*
（华中农业大学食品科技学院，湖北武汉430070）

研究了辛烯基琥珀酸淀粉酯作为脂肪替代品对奶油品质的影响，研究不同添加量对人造奶油的搅打起泡率、脂肪部分聚结率、触变性、质构特性、晶体特性的影响。结果表明：随着辛烯基琥珀酸淀粉酯添加比例的增大，人造奶油的感官品质、搅打起泡率、脂肪部分聚结率和质构强度逐渐下降，其触变环逐渐变大，当添加量超过12%时各项指标变化趋于明显。综合考虑人造奶油的感官品质、搅打性能、晶体结构的稳定性及触变环面积与质构特性的适宜范围等因素，辛烯基琥珀酸淀粉酯在人造奶油中的最适脂肪替代率为12%。

辛烯基琥珀酸淀粉酯，人造奶油，脂肪替代率，综合品质

人造奶油口感细腻、香甜可口，广泛应用于蛋糕的裱花、涂抹类食品、烘培、冷饮、糖果，其在食品加工业中的比重越来越大［1-3］。由于人造奶油含有大量的脂肪，摄入过多会诱发心血管疾病、糖尿病、肥胖症等诸多健康问题［4］，这使得人们垂涎其美妙的口感，同时又望而却步。近年来随着国际上低脂和低热量食品的流行，人们对健康饮食有了新的追求，低脂奶油产品也应运而生，不断探索脂类替代品，希望能找到既健康又不影响口感的低脂奶油替代品。辛烯基琥珀酸淀粉酯具有很好的增稠和乳化效果，机械力诱导酯化制备的辛烯基琥珀酸淀粉酯糊化后具有光滑奶油状的外观，细腻的口感，并有类似脂肪的某些特性，可以作为一种脂类替代品添加进奶油中。

辛烯基琥珀酸淀粉酯是由淀粉及其衍生物与辛烯基琥珀酸酐在碱性条件下反应生成的一种改性淀粉。国外研究技术较成熟，美国、日本、欧洲等国家已经投入工业化生产，市场前景可观，国内研究近几年才开始，技术相对落后，不过市场前景一片良好。辛烯基琥珀酸淀粉酯在食品工业中主要作为增稠剂、乳化剂和微胶囊壁材料使用，制药行业主要用在化妆品和造纸工业中，还可用在农药、维生素、乳液涂料等体系中［5-8］。本文将辛烯基琥珀酸淀粉酯作为脂肪替代品，从感官品质、质构特性、触变性、晶体特性、流变特性等方面来探讨辛烯基琥珀酸淀粉酯的添加量对人造奶油品质的影响，以期为辛烯基琥珀酸淀粉酯的应用拓广提供理论依据。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

辛烯基琥珀酸淀粉酯采用文献［9］的方法制备，即以实验室自提珍珠糯米淀粉为原料采用干法球磨制得，取代度为0.0222；大豆油、玉米油湖北中昌植物油有限公司；抗坏血酸棕榈酸酯（食品级）、单甘脂（食品级） 丰益（上海）生物技术研发中心有限公司；黄原胶（食品级） 广州海有食品添加剂有限公司；油红O色素（分析纯） 上海生物化工有限公司。

QM-IBP2型行星球磨机南京大学仪器厂；TB-7L型搅打器合嘉信厨具机械公司；AR-2000ex型流变仪美国TA公司；TA-XT2型质构仪Stable Micro Systems Ltd；D/Max-RA型X-射线衍射仪日本rigaku公司。

1.2实验方法

1.2.1奶油的制备参考Ralph Early等［10］的方法制作人造奶油，具体方法如下：将氢化棕榈油与大豆油按1∶9（w/w）调配得到混合油相；准确称取辛烯基琥珀酸淀粉酯（0.1%）、抗坏血酸棕榈酸酯（0.2%）、脱氢乙酸（0.5%）、单甘脂（0.3%）、黄原胶（0.1%）、糖（3%）、盐（0.8%）溶于水（45%）得到水相。

将等质量的油相（其中辛烯基琥珀酸淀粉酯替代添加量0%～20%）和水相分别放置于70℃水浴锅中搅拌至内容物全部溶解，搅拌状态下将水相加入到油相，使乳状液体系由W/O型转化成O/W，-18℃冰箱中放置8 h取出于室温（20℃）用搅拌器搅打成奶油后于-20℃冰箱里冷冻。脂肪替代率为奶油中使用辛烯基琥珀酸淀粉酯的百分含量。分别仅以黄原胶、单甘脂、复合乳化剂（黄原胶0.2%、单甘脂0.8%、辛烯基琥珀酸淀粉酯0.2%）为乳化剂，取代水相中的添加剂成分，添加相同比例以制作人造奶油，与以辛烯基琥珀酸淀粉酯为脂肪替代品制作的人造奶油进行晶体特性的比较。

1.2.2感官评价将奶油打发好，挑选10位经过感官评定培训的人员在30 min之内对人造奶油进行评定，感官得分结果以“平均值±标准差”形式表示。具体评分标准见表1。

表1　奶油感官评分标准［11-12］Table 1　Margarine sensory evaluation criteria［11-12］

1.2.3搅打起泡率取1.2.1中所制备的冻结人造奶油200 g，解冻至0～2℃后倒入搅拌缸中，用搅打器中速搅打5 min，每隔1 min取样一次测定其搅打起泡率［13］。搅打起泡率的计算公式为：

式中：m1—一定体积未搅打奶油的质量，g；m2—同体积搅打后奶油的质量，g。

1.2.4脂肪部分聚结率准确称取油红O色素0.010 g，加入1000 g玉米油中，在室温（25℃）条件下慢速搅拌12 h使油红O色素充分溶解，制备的油红O色素溶液需避光保存，其吸光度可以保持恒定一周以上。准确称取搅打奶油样品20 g，与制备好的油红O色素溶液10 g混合均匀，在10000 g下离心30 min，迅速移取上层澄清透明的红色油液加入比色皿，在520 nm波长条件下测定吸光度［13］。脂肪部分聚结率的计算公式为：

式中：φd—脂肪部分聚结率，即游离态脂肪占总脂肪的比例；w—乳状液中脂肪的质量分数，%；m0—加入的油红O色素溶液的质量，g；me—乳状液的质量，g；α—分布系数，α=A1/A2，A1为离心前油红O色素溶液的吸光度，A2为离心后油红O溶液的吸光度。

1.2.5触变性固定流变仪的温度为25℃，采用两步Steady State Flow程序使剪切速率先从0 s-1上升到100 s-1，之后以同样的变化速率从100 s-1降到0 s-1，以剪切速率为自变量，剪切应力和黏度为因变量作图，并计算人造奶油的滞后环面积［14］。

1.2.6质构特性分析采用A/BE探头和测定压缩力模式，测前速度为1.5 mm/s，测中速度为2.0 mm/s，测后速度为2.0 mm/s，压缩距离为15 mm，触发力为20 g。通过对压力-时间曲线分析，获得奶油的硬度、稠度、内聚性及黏性，从而判断泡沫组织结构的均匀和细腻程度［15］。

1.2.7晶体结构采用步进扫描法，测定条件如下：特征射线Cu靶，管压40 kV，电流50 mA，测量角度2θ（0°～45°），扫描速度0.02°/s，射线波长λ=1.5406 Å。根据衍射峰的强度，将所得衍射峰分解为结晶区和非结晶区两部分，相对结晶度为结晶峰的面积与总面积的比值［16］。

1.2.8数据分析本实验中各指标均测定3次重复、3次平行，实验数据采用Excel 2003和SAS 8.0进行处理分析。

2　结果与分析

2.1脂肪替代率对感官指标的影响

脂肪赋予奶油丰厚醇香的口感，将添加不同量辛烯基琥珀酸淀粉酯的人造奶油打发后作感官评价，结果见表2。

由表2中可以看出脂肪替代率大于12%奶油感官综合评分显著减小，且质地过软，无法形成稳定的裱花，且融化感和细腻度都明显下降，综合考虑最大的脂肪替代率为12%。

表2　人造奶油的感官评价Table 2　Margarine sensory evaluation

2.2脂肪替代率对人造奶油搅打起泡率的影响

添加不同量辛烯基琥珀酸淀粉酯的人造奶油搅打起泡率见图1。

图1　脂肪替代率对搅打人造奶油搅打起泡率的影响Fig.1　Effect of fat substitute rate on the foam overrun of the margarine

搅打起泡率是反映搅打鲜奶油品质的重要性能指标，适宜的搅打起泡率可使奶油获得良好的泡沫、光泽、细腻度及入口即化感［17］。由图1可知，搅打初期0～1 min内，奶油的搅打起泡率增长较快，1 min时达80%，其中气泡多以大气泡为主，但脂肪取代率对奶油搅打起泡率的影响不明显；1～4 min搅打时间内，奶油体系被充分搅动，奶油乳浊液形成的大气泡，在剪切力作用下破裂成小气泡，有少量小气泡合并成大气泡，最后形成以小气泡为主的泡沫结构稳定体系，其硬度、稠度等也快速增加，图1显示搅打4 min时，脂肪替代率为0%～12%的奶油体系起泡率差异不明显，16%和20%的奶油体系气泡率显著减小；搅打时间达4～5 min时，奶油起泡率快速增加，说明奶油体系中大气泡破裂成小气泡速度加快，最终形成界面被脂肪球及聚结物紧密包裹的稳定泡沫体系，脂肪替代率大于12%的奶油起泡率显著减小。

2.3脂肪替代率对搅打奶油脂肪部分聚结率的影响

添加不同量辛烯基琥珀酸淀粉酯对搅奶油脂肪部分聚结率的影响见图2。奶油在搅打过程中脂肪球部分聚结，使脂肪从乳化态转变为游离态［18］。若脂肪部分聚结率过高，游离脂肪会形成较大聚集体，易刺破气泡的界面膜，使奶油稳定性下降、组织粗糙，若脂肪部分聚结率太低，游离的脂肪不能形成稳定的三维结构，进而造成泡沫结构的不稳定［19］。如图2所示，搅打初期0～1 min内，脂肪部分聚结速度较快，期间脂肪替代率对奶油脂肪部分聚结率的影响较小；搅打1～4 min内，随着搅打时间的延长，脂肪部分聚结率逐渐增加，增加速率减缓；搅打4～5 min内，脂肪部分聚结率继续增加，增加速度有所增加。当脂肪替代率越低即油脂含量越高时，乳浊液中脂肪球的数量增加，脂肪球相互接近，容易形成桥联，使脂肪发生部分聚结。油脂用量越低时，蛋白质和乳化剂会吸附在界面形成致密的界面膜，使脂肪球抵抗剪切能力增强，难以发生部分聚结［20］。当脂肪替代率小于12%时，低脂奶油的脂肪部分聚结率与全脂奶油差异不显著，因此，从脂肪部分聚结率考虑，辛烯基琥珀酸淀粉酯作为脂肪替代品的最大替代率为12%。

图2　脂肪取代率对搅打奶油脂肪部分聚结率的影响Fig.2　Effect of fat substitute rate on the fat globules partial coalescence of the margarine

2.4脂肪替代率对人造奶油触变性的影响

添加不同量辛烯基琥珀酸淀粉酯对奶油触变性的影响见图3，其滞后环面积见表3。其中0 s-1上升至100 s-1，对应图3中上行曲线，100 s-1降到0 s-1，对应图中下行曲线。

由图3可以看出，在A段范围内，曲线呈线性快速上升，这是奶油球形小颗粒逐渐聚集刚性增强造成的，随着剪切应力的增加，奶油中各物质的分子链段逐渐展开，反映为B段曲线呈抛物线形状上升，当剪切应力继续增大，曲线趋于平缓（如图3中C段），此时是由于分子链段已完全展开，相互之间的作用力基本不变。在剪切速率范围内，流动曲线呈现出触变环及剪切变稀假塑性特征，触变环面积越大，说明外力去除后，样品恢复初始状态所需的时间长，即样品流动需要克服的能量也大［21-23］，说明稳定性差。就实际生产加工而言，食品的触变环面积越小越有助于食品的保型、阻止垂挂、沉淀等现象的发生［23］，有利于食品的加工，但也不能完全没有触变环，这样奶油的口感会变差［24-25］。全脂奶油的面积最小，说明全脂奶油的稳定性最好。而脂肪替代率为20%的奶油的滞后环面积最大，最不稳定。

图3　脂肪替代率对人造奶油触变性的影响（温度25°C）Fig.3　Effect of fat substitute rate on the thixotropy properties of the margarine（25°C）

表3　不同脂肪替代率人造奶油滞后环面积Table 3　Thixotropy area of margine with different fat substitute rate

由图3和表3可看出，随着脂肪替代率增加奶油触变环变大，全脂奶油的触变环面积最小，当替代率大于16%时，触变环显著增大，但奶油的稳定性变差，口感不佳。综合考虑，脂肪替代率为12%时，人造奶油与无替代的人造奶油质量和口感差异不大，可以同时保证人造奶油的综合品质。

2.5脂肪替代率对人造奶油质构特性的影响

采用质构分析仪可以测定奶油搅打后的硬度，通过压力-时间曲线获得奶油的稠度、内聚性及黏性，从而判断泡沫组织结构的均匀和细腻程度，结果表4。

表4　脂肪替代率对搅打奶油的质构特性的影响Table 4　Effect of fat substitute rate on the texture properties of the margarine

由表4可知，奶油的硬度、稠度、内聚性和粘性均随脂肪替代率的增加而降低。这是由于脂肪对搅打奶油质构特性的影响很大程度上依赖于脂肪部分聚结使奶油形成稳定的泡沫结构［23］。随着脂肪替代率的降低，奶油中的脂肪含量越多，脂肪部分聚结率越高，游离脂肪总量越多，能形成稳定的气泡，使搅打奶油的质构特性参数越高。由表4可知，随着脂肪替代率增加，奶油硬度降低。当脂肪替代率超过16%时，硬度下降尤为明显，而硬度太低的奶油不利于食品加工［2］。相比之下，脂肪替代率为12%较为适合，能够满足人造奶油质构特性的要求。

2.6人造奶油的晶体特性

图4是分别仅以黄原胶、单甘脂、复合乳化剂（黄原胶、单甘脂、辛烯基琥珀酸淀粉酯）为乳化剂，以辛烯基琥珀酸淀粉酯为脂肪替代品，制备的奶油样品的X-射线衍射图，其结晶参数见表5。

图4　添加不同物质后奶油样品的X-衍射谱图Fig.4　X-ray diffraction of margarine with different additives

表5　不同添加剂制作人造奶油的结晶特性Table 5　Crystal properties of margarine with different additives

对于人造奶油产品而言，理想的形态是β’晶型，其细小针状的晶体可形成稳定的结晶网络包裹油脂和气泡，赋予产品柔滑的外观和细腻的口感，避免奶油在储藏时出现浸水、起砂等劣化现象；β晶型形状粗大，且容易聚集增大，对产品的功能特性不利。α晶型在22°附近有一个强峰；β’晶型在21°和24°附近出现两个强峰，而β晶型在19°附近有一个非常强的峰。

人造奶油α、β、β’的三种晶体的同质多晶结构，由表5可以看出添加辛烯基琥珀酸淀粉酯为脂肪替代物和添加复合乳化剂的奶油样品的β晶型峰的结晶度最小，微晶尺寸较小反映其颗粒较小，说明这两种奶油的结构最理想。

3　结论

随着辛烯基琥珀酸淀粉酯添加量的增加，奶油的物化性质搅打起泡率和脂肪部分聚结率则逐渐降低，滞后环面积变大，综合考虑，辛烯基琥珀酸淀粉酯作为脂肪替代品的最大取代率为12%时既能有效替代油脂，又最大程度保留了奶油的特性。采用最优脂肪替代量12%的辛烯基琥珀酸淀粉酯制备出的人造奶油具有β型晶型较小的特点，结构理想。

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Effect of octenyl succinic acid modified starch on quality of margarine

XIE Shu-li，HAN Wen-fang，CHEN Mian，HUO Yin-qiang，ZHAO Si-ming，RONG Jian-hua*
（Food Science and Technology College，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China）

Eeffect of octenyl succinic acid modified starch on quality of margarine as the fat substitute were studied，discussed the influence of replacement on foam overrun，fat globules partial coalescence，thixotropic behavior，texture characteristics and crystal characteristics of margarine.The result showed that，with the increase of octenyl succinic acid modified starch level，the sensory quality，foam overrun，fat globules partial coalescence and foam firmness of margarine were found to be decreased，while the thixotropy-loop area to be increased. All indexes were significantly altered over the 12%replacement.In this paper，based on comprehensive consideration of sensory quality，whipping properties，crystallization stability，the suitable range of thixotropyloop area and foam firmness，the optimum fat substitute rate of octenyl succinic acid modified starch in margarine was 12%.

octenyl succinic acid modified starch；margarine；fat substitute rate；comprehensive quality

TS202.3

A

1002-0306（2015）20-0128-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.20.018

2014－12－19

谢淑丽（1988-），女，硕士研究生，研究方向：食品科学，E-mail：xsl0127@163.com。

荣建华（1972-），女，副教授，研究方向：大分子结构与功能特性，E-mail：rong@mail.hzau.edu.cn。

国家科技支撑计划（2013BAD20B06）。