酪蛋白和工艺对再制稀奶油稳定性的影响

近年来，稀奶油作为食品工业重要的原料，需求量增加迅猛，但国内市场上的稀奶油产品很大程度上依赖于进口。巨大的市场空间及不充分的基础研究促使稀奶油成为近年来乳品工业研究的热点之一。传统的稀奶油生产方式是从新鲜牛乳中分离得到稀奶油，对原料产地有很大的依赖性，这在一定程度上限制了稀奶油工业的发展。

再制稀奶油是将乳脂（或氢化植物油脂）、蛋白及乳化剂等配料按一定比例复配后制备得到的水包油乳液，其优势在于可根据应用需求对配方及工艺进行调整，同时也极大地降低了原料的产地依赖性。乳蛋白因同时具有亲水基团和疏水基团，常作为乳化剂用于再制稀奶油的制备。蛋白分子可吸附在油-水界面上降低界面张力，促进稀奶油体系的形成，随之在界面上形成黏弹性的界面膜阻止脂肪球的聚集和聚结，稳定稀奶油体系。

酪蛋白作为牛乳中含量最高的一类蛋白，其功能特性在很大程度上会影响全乳蛋白的应用特性。因此中国农业大学食品科学与营养工程学院的李扬、张列兵*和北京工商大学、北京市食品添加剂工程技术研究中心的李妍等人选择胶束酪蛋白浓缩（MCC）粉及酪蛋白酸钙（CaC）粉两种商业酪蛋白产品为研究对象，分析二者对油-水界面张力的影响，比较二者的乳化活性。此后，以无水黄油为乳相，分别以MCC和CaC为蛋白原料制备再制稀奶油，分析两种酪蛋白对再制稀奶油理化性质（粒径、界面蛋白含量、黏度及微流变特性）及稳定性的影响，同时考察灭菌及二次均质后稀奶油理化性质及稳定性的变化情况，分析两种再制稀奶油对工艺的敏感程度。本研究旨在为再制稀奶油的工业化生产提供更多的技术借鉴。

1 界面张力分析结果

如图1所示，MCC和CaC对界面张力的影响无明显差异。MCC与CaC的界面张力分别由（7.95±1.07）、（7.08±0.11）mN/m下降至1.10 mN/m左右（5 000 s），此时酪蛋白在油-水界面的吸附接近平衡状态。研究认为有多种因素可影响油-水界面张力，如油相种类及乳化剂种类等，因此实验条件下可能有其他因素对油-水界面张力的影响较酪蛋白的更大。

2 粒径分析结果

由图2A可知，一次均质后1.0%MCC再制稀奶油中可见两个分离的分布峰，粒径范围分别约为0.4～1.6、1.6～7.5μm；2.0%MCC再制稀奶油脂肪球的粒径呈单峰分布，粒径范围约为0.5～7.5μm。1.0%、2.0%CaC再制稀奶油脂肪球的粒径呈单峰分布，粒径范围约为0.4～9.8μm，两种添加量下CaC再制稀奶油中脂肪球分散均匀。对比图2A与图2B可看出，1.0%MCC再制稀奶油灭菌后小粒径脂肪球分布峰消失，大粒径分布峰范围变宽，约为1.3～44.0μm，微观图像上可见较大的脂肪球聚集体；2.0%MCC再制稀奶油粒径分布范围也明显变宽，为0.8～44.0μm。1.0%、2.0%CaC再制稀奶油脂肪球的粒径分布与灭菌前几乎无差异。二次均质后1.0%、2.0%MCC再制稀奶油粒径分布变窄，粒径范围分别约为0.4～8.9μm和0.4～10.0μm，CaC稀奶油粒径范围几乎无明显变化（图2C）。由图2D可知，一次均质后，MCC再制稀奶油粒径较同添加量的CaC再制稀奶油大，如添加量为1.0%时，MCC再制稀奶油粒径为（2.92±0.09）μm，CaC再制稀奶油粒径为（2.66±0.13）μm，差异明显。灭菌后1.0%、2.0%MCC再制稀奶油D3，2显著增加（P＜0.05）；而CaC再制稀奶油D3，2无显著变化。MCC再制稀奶油脂肪球粒径的增大与热处理引起的脂肪球聚集有关（图2B），乳清蛋白制备的乳液热处理后存在脂肪球聚集现象。二次均质后再制MCC稀奶油D3，2显著下降，CaC再制稀奶油D3，2有不同程度的下降，表明此时小粒径脂肪球占比增多。

3 界面蛋白含量分析结果

由图3可知，一次均质后，界面蛋白含量随蛋白添加量的增加而明显增加。添加量由1.0%增至2.0%时，MCC再制稀奶油界面蛋白含量由（6.91±0.30）mg/m2增加至（9.59±1.71）mg/m2；CaC再制稀奶油界面蛋白含量由（3.91±0.84）mg/m2增加至（5.49±0.70）mg/m2。添加量相同时，MCC再制稀奶油界面蛋白含量明显高于CaC再制稀奶油，这可能与两种酪蛋白分子的聚集状态不同有关。

MCC再制稀奶油灭菌后界面蛋白含量有较大程度增加，与灭菌前样品差异显著（P＜0.05）。CaC再制稀奶油界面蛋白含量略有增加。二次均质后，1.0%、2.0%MCC再制稀奶油界面蛋白含量下降，分别为（7.89±0.47）、（17.65±0.86）mg/m2。1.0%、2.0%CaC再制稀奶油界面蛋白含量分别为（3.55±0.35）、（7.22±0.96）mg/m2，1.0%CaC界面蛋白含量略有下降，而2.0%CaC界面蛋白含量无明显变化。界面蛋白含量与蛋白吸附总量及脂肪球的比表面积有关，实验条件下两种再制稀奶油灭菌后界面蛋白吸附总量均显著增加（数据未给出），MCC再制稀奶油灭菌后粒径增加，比表面积下降，因而界面蛋白含量有较大程度的增加；而CaC再制稀奶油灭菌后粒径和比表面积变化程度较小，因此CaC界面蛋白含量增加程度较小。二次均质后，脂肪球粒径有不同程度的下降（图2D），界面比表面积增加，界面蛋白吸附总量无显著变化（数据未给出），因而界面蛋白含量有不同程度的下降（2.0%CaC除外）。

4 黏度分析结果

由图4可知，一次均质后，2.0%MCC再制稀奶油黏度较1.0%MCC再制稀奶油高，CaC再制稀奶油黏度随添加量的变化趋势与MCC相同。蛋白添加量增加，液相中未吸附蛋白的含量也逐渐增加，有研究报道未吸附蛋白含量的增加可引起稀奶油黏度的增加。灭菌后MCC再制稀奶油黏度显著增加（P＜0.05），而CaC再制稀奶油黏度灭菌后无明显变化。MCC再制稀奶油二次均质后黏度显著下降（P＜0.05），CaC再制稀奶油黏度在二次均质后无显著变化。在一定的压力范围内乳液黏度随均质压力的增加而增加。

5 微流变特性分析结果

由图5可知，所有再制稀奶油样品的MSD随去相关时间的变化趋势呈非线性，表明样品有一定的黏弹性。此时体系中存在网络结构，颗粒的运动会受到一定的限制。由图5A可知，去相关时间1.0 s时，1.0%、2.0%MCC再制稀奶油MSD分别为（1 193.8±53.5）、（1 343.6±47.0）nm2；1.0%、2.0%CaC的MSD分别为（422.1±19.9）、（456.4±67.7）nm2。由图5B可知，去相关时间1.0 s时，1.0%、2.0%MCC再制稀奶油灭菌后MSD分别为（688.3±62.3）、（538.3±35.4）nm2，较灭菌前明显降低，表明形成了较强的网络结构，CaC再制稀奶油灭菌后MSD变化程度较小。二次均质后，MCC再制稀奶油MSD增加（图5C），添加量为1.0%及2.0%时，MSD分别为（1 236.3±92.9）、（1 053.1±93.7）nm2，CaC再制稀奶油MSD的变化程度仍较小。

6 稳定性分析结果

由图6可以看出，酪蛋白和工艺对再制稀奶油稳定性有较大的影响。一次均质后1.0%、2.0%MCC再制稀奶油失稳系数分别为0.396±0.011、0.032±0.001，表明MCC再制稀奶油稳定性随添加量的增加而明显增加。1.0%、2.0%CaC再制稀奶油失稳系数分别为0.313±0.031、0.375±0.008，表明CaC添加量增加，再制稀奶油稳定性明显下降。1.0%、2.0%MCC再制稀奶油灭菌后失稳系数分别为0.337±0.024、0.198±0.011，与灭菌前的样品相比，分别呈现显著下降和上升趋势（P＜0.05）。1.0%与2.0%CaC再制稀奶油灭菌后的失稳系数分别为0.383±0.007、0.329±0.012，与灭菌前相比分别呈现显著上升和下降趋势。二次均质后，1.0%MCC再制稀奶油失稳系数为0.385±0.016，较灭菌后样品相比略有增加；2.0%MCC再制稀奶油的失稳系数显著下降（P＜0.05），为0.077±0.030。CaC再制稀奶油二次均质后稳定性变化规律MCC再制稀奶油类似。

讨论

本研究发现，添加量为1.0%和2.0%时，同种蛋白制备的再制稀奶油灭菌后粒径、界面蛋白含量、体系结构变化趋势一致，但稳定性的变化却不同，如灭菌后1.0%、2.0%MCC再制稀奶油的脂肪球粒径增加，界面蛋白含量增加，体系网络结构增强，而二者的稳定性却分别呈现上升和下降的趋势。类似的，二次均质后，添加量为1.0%和2.0%时，同种酪蛋白制备的再制稀奶油理化性质的变化趋势相似，但稳定性的变化却不同。1.0%MCC和1.0%CaC再制稀奶油二次均质后稳定性略有下降，而2.0%MCC与2.0%CaC再制稀奶油稳定性则明显增加。2.0%CaC再制稀奶油在灭菌后及二次均质后稳定性的增加可能与液相未吸附蛋白含量的下降有关，此时沉淀量减少，排斥絮凝程度下降。1.0%、2.0%MCC再制稀奶油及1.0%CaC再制稀奶油在工艺过程中稳定性的变化与单一理化性质的变化无明显的相关性。

本研究发现，两种不同形式酪蛋白产品的乳化能力不同，MCC乳化能力较CaC低，在低添加量时（1.0%）无法形成脂肪球均匀分散的乳液结构；较高添加量（2.0%）时，MCC再制稀奶油的乳析稳定性最好。MCC和CaC再制稀奶油对灭菌工艺敏感性不同，MCC再制稀奶油对灭菌工艺较敏感，灭菌后2.0%MCC再制稀奶油的乳析稳定性有较大程度的下降，因此以MCC为原料制备再制稀奶油时，可采用较低强度的灭菌工艺。

本文《酪蛋白和工艺对再制稀奶油稳定性的影响》来源于《食品科学》2020年41卷15期1-7页，作者：李扬，李妍，王筠钠，张列兵。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190805-055。

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