《食品科学》：西南大学王洪霞讲师等：明胶基乳液的流变学特性及其对煎炸食品的应用

明胶是胶原蛋白的水解产物且来源广泛，可应用于各领域，目前食品和饮料生产中所用明胶主要来源包括猪、牛、鱼、兔等动物。它是一种重要的天然两亲性大分子，具有优异的表面活性，可以作为乳化剂提高乳液的稳定性。在食品领域，明胶基乳液可以用于饮料制备、咖啡奶精（促使润滑、轻盈，替代牛奶）、3D打印食品等，甚至可以应用于药品、化妆品行业。但明胶基乳液作为“固态油”的应用鲜见报道。

随着人民生活水平的提高及生活节奏加快，速食食品蓬勃发展，煎炸速食也受到关注，对食用油品质及其便利性需求逐年提高。用于煎炸后的食用油不宜回收二次使用，造成一定程度上的浪费；针对这一问题，西南大学食品科学学院的胡露丹、王洪霞*等提出一种明胶基乳液“固态油”的设想，以大豆油为油相、明胶溶液为水相，在高速均质分散器的作用下，研制具有一定稳定性的明胶基乳液“固态油”，并用以替代食用油煎炸手抓饼。该“固态油”的明胶溶液水相可以方便乳液黏附（通过明胶与淀粉间通过氢键等作用）在手抓饼表面，能够与手抓饼同时包装（作为速食食品的创新售卖点），方便手抓饼的直接取用和直接煎炸，以期在控制油使用量的同时，提升速食的便利性。

1、色差分析

如图1所示，随着明胶含量增加，a值和b值呈现下降趋势，L值呈现上升趋势，样品也越偏近乳白色。

2、乳液的流变表征分析

剪切扫描

对明胶基乳液进行剪切扫描得到剪切应力-剪切速率曲线（图2），曲线符合Herschel-Bulkley模型，拟合结果见表2。乳液均呈现为典型的假塑性流体（n＜1），且随着明胶添加量的增加，乳液的流体行为指数n逐渐降低，稠度系数k呈明显的上升趋势，乳液的假塑性增强。屈服应力τ 0 随着明胶含量的增加而呈现增大趋势，可能是明胶含量增加有助于乳液体系大分子链的形成，形成更为紧密稳定的三维结构，所以需要更大的屈服应力才能使得乳液发生流变变形。乳液作为“固态油”时，在加工或者使用过程中，外界所施加的力应超过τ 0 （尤其是机械化工作台连续加工、涂覆），才能有效拿取、涂抹、铺平或者使之变形。

速率扫描

如图3所示，当剪切速率由0.1 s －1 增加至100 s －1 时，样品的表观黏度随着剪切速率的增加而降低，验证了2.2.1节中的假塑性流体。所有样品都表现出剪切稀化现象。明胶是大分子的胶体粒子，在静止或低剪切速率下以布朗力为主，随着剪切速率的增大，流层之间的剪应力增大，这时明胶分子滚动旋转、收缩伸展，链状分子间的相互缠结作用减弱，明胶基乳液的黏度降低；其次随着流动速率的增加，混溶体系内分子作用力减弱，明胶大分子的流动方向由无序向有序发生转变，流动方向趋于一致，黏度降低。另一方面，在相同剪切速率下，当明胶添加量增加，明胶分子间相互缠结加深，黏度较高（GLCOE4的黏度总体最高）。该“固态油”乳液具有剪切变稀的性质，当外界对其施加剪切力时，其黏度随之降低，有利于“固态油”在手抓饼表面顺利、均匀地涂覆。

幂律模型拟合黏度曲线结果见表3。稠度系数k值随着明胶添加量的增大而增大，流体行为指数n值随明胶添加量的增大总体呈现降低趋势，这可能因为明胶含量增加，明胶分子内摩擦作用增大，从而使得相应的乳液整体黏度升高，与2.2.1节结果一致。

振幅扫描

如图4a所示，在低应变振幅下（应变＜10%），G’大于G’’，结构表现出一定的弹性、刚性；随着应变幅度进一步增大，当应变超过20%时，G’和G’’均开始下降，G’大于 G’’，呈现流体特征。可以确定，GLCOE1、GLCOE2、GLCOE3和GLCOE4的LVER宽度分别为4.1%、4.8%、5.3%和6.4%；在LVER范围内，随着明胶添加量的增加，G’和G’’增加，GLCOE4的G’和G’’均最高。在随后的振荡测试中，应变设置均处于LVER内。

频率扫描

如图4b所示，在1～10 rad/s的振荡频率范围内，G’均高于G’’，表明乳液在不同频率影响下相对保持稳定，以弹性行为为主，且频率依赖性较低。在频率扫描过程中，随着明胶添加量增加，乳液的G’和G’’较高，尤其是GLCOE4的模量最高，可能是明胶大分子含量高，形成致密三维网状结构，使整个体系更加稳定。“固态油”乳液具有高稳定性结构，有利于在实际应用中的运输和储存。

温度扫描

图5a、b分别展示了乳液升温和降温过程中G’和G’’随温度变化的规律。温度从0 ℃升高至100 ℃，G’和G’’降低；同时，随着温度从100 ℃降低至0 ℃，G’和G’’恢复增加；在升温和降温过程中，乳液的G’均大于G’’，说明在该温度范围内，乳液的结构均比较稳定，在该温度范围内没有出现固态-液态的转变，乳液主要呈现弹性行为，其热稳定性好。值得注意的是，在40 ℃左右，不论是升温还是降温，乳液的模量均发生较大的变化。

图5c、d分别表示乳液在0 ℃和100 ℃条件下G’和G’’情况，随着时间的延长，乳液模量几乎没有变化，说明在0 ℃和100 ℃条件下乳液网络结构均保持稳定。明胶含量越高，G’和G’’也越高；高温时G’和G’’均分别低于低温，可能是高温增加了分子之间碰撞的可能性，流动性增加，模量因此较低。结果可知当该乳液作为“固态油”时，温度会对其施加较大的影响；低温情况下，G’较高，因此该“固态油”适合低温贮藏。

3ITT测试

如图6a所示，第1阶段（1 s －1 ）乳液黏度较高；第2阶段，剪切速率增大为200 s －1 ，高剪切减少明胶分子间缠结，促使乳液黏度迅速降低；第3阶段，剪切速率回到1 s －1 ，乳液黏度立即恢复到一定程度（表4）。如图6b所示，GLCOE4的恢复率最高，达69.6%，乳液易恢复到高黏度，触变性最好。当乳液作为“固态油”涂覆在手抓饼表面后，黏度迅速恢复，不易流动并保持形状，利于随后包装和贮存。

3、荧光正置显微镜观察结果

利用荧光正置显微镜观察明胶基乳液的微观形貌，由图7可以看出，不同明胶添加量制备的乳液具有不同的液滴尺寸分布。随着明胶添加量增大，乳液的液滴粒径降低，稳定性增加；乳液液滴粒径分布情况如图8所示，可以看出GLCOE4液滴尺寸分布均匀，粒径较小的液滴占比最高。

4、乳液“固态油”在手抓饼中的应用

手抓饼煎炸效果对比

图9a、b分别展示了用食用油和乳液“固态油”涂覆在手抓饼表面状态，随后低温冷藏（－18 ℃），图9c、d分别展示了冷藏结束并常温静止5 min后的状态。可以看出，食用油由于凝固点高，手抓饼表面的食用油较快解冻且具有流动性，不利于消费者拿取；而乳液“固态油”本身黏度较高、稳定性，即使手抓饼从冰箱取出来放置一段时间，手抓饼表面仍然是“固态油”状态，相对来说拿取和贮存较为方便。图9e、f分别表示表面涂覆食用油和乳液“固态油”的手抓饼油煎炸效果图，可以看出两者外观接近，呈现金酥脆外表；另一方面，涂覆乳液“固态油”手抓饼的煎炸效果较佳，外层起酥明显，有更浓的焦香味。可能是因为“固态油”有利于面粉制品的起酥作用，明胶在高温下发生焦化反应，使香味更浓郁。

质构特性分析

从表5可以看出，煎炸后，对比之下，涂覆有“固态油”手抓饼的脆值、弹咀嚼性能有所改善，弹性、黏聚性、回复性相差不大。通过显著性差异分析，同样可以得出脆值P=0＜0.05，咀嚼性的P=0.037＜0.05，即使用“固态油”煎炸对手抓饼的脆值、咀嚼性有显著影响，而其弹性、黏聚性和回复性两者之间不存在显著性差异。说明“固态油”在一定程度上可以改善手抓饼煎炸后的口感，利于制作出酥脆可口的手抓饼。

感官评分

从表6可以看出，使用“固态油”煎炸的手抓饼韧性、黏弹性、香气获得较高评分，通过差异显著性分析，同样可以得出，韧性的P=0.049＜0.05、黏弹性的P=0.025＜0.05、香气的P=0.040＜0.05，即“固态油”对手抓饼的韧性、黏弹性、香气具有显著影响，一定程度上可以使其口感更加酥脆，香气更加浓郁，提升食欲。这一结果与2.4.2节质构特性分析结果吻合，说明乳液“固态油”可以替代常用的大豆油类食用油，在食物生产时涂覆手抓饼表面，并直接包装为速食产品。该类“固态油”也可以用于其他速食煎炸食品涂覆包装中；需食用时，从冰箱取出涂覆有“固体油”的速食煎炸食品，直接并放入锅中进行煎炸等操作，方便省力。

结 论

以明胶为乳化剂水相、大豆油为油相制备明胶基乳液，并探究不同明胶添加量对乳液流变学特性的影响，利用光学显微镜进一步探究验证稳定性，并探究乳液作为“固态油”在速食煎炸食品中应用潜力。CIELab测试表明明胶含量对乳液L、a、b值具有一定影响。流变测试结果表明，乳液表现出明显的假塑性流体特征，具有剪切稀化行为；明胶在体系中的含量增高，乳液黏度较高、G’增加，乳液弹性较高、体系结构较强；明胶含量增高也会改善乳液的温度依赖性、触变性（恢复率达69.6%），稳定性较好（尤其是GLCOE4），在作为“固态油”使用时具有易拿取、涂抹、涂覆稳定的优点。光学显微镜观察结果表明，明胶含量越高，液滴直径小、液滴分布均匀，证明了GLCOE4乳液的高稳定性。综上，GLCOE4适宜用作“固态油”应用于煎炸食物中，且对煎炸后的手抓饼脆性、咀嚼性有显著影响，更容易做出酥脆可口的手抓饼；明胶的加入可以使其呈现更浓郁的焦香味，增加食欲。

通信作者简介

王洪霞，西南大学食品科学学院讲师，武汉大学材料加工工程博士，2018/01-2019/01澳大利亚阿德莱德大学联培博士；2019年至今，任职西南大学食品科学学院讲师。中国化学会会员，包装工程青年编委，Carbohydrate Polymers、Scientific Reports、SN Applied Sciences、《现代食品科技》审稿专家。主要研究方向是生物大分子互作调控、蛋白体系流变学与结构功能关系。目前发表一作/通讯学术论文23篇（SCI论文14篇），文章主要发表在Food hydrocolloids、Food Chemistry和Journal of Agriculture and Food Chemistry等期刊上，专利2篇，主持或参与了西南大学、重庆市、国家等多个项目。

本文《明胶基乳液的流变学特性及其对煎炸食品的应用》来源于《食品科学》2022年43卷16期114-121页，作者：胡露丹，杜杰，彭林，周扬，马良，张宇昊，王洪霞。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20210616-191。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

图片来源于文章原文及摄图网。

为进一步促进动物源食品科学的发展，带动产业的技术创新，更好的保障人类身体健康和提高生活品质，北京食品科学研究院和中国食品杂志社在宁波和西宁成功召开前两届“动物源食品科学与人类健康国际研讨会”的基础上，将与郑州轻工业大学、河南农业大学、河南工业大学、河南科技学院、许昌学院于 2022年12月3-4日 在河南郑州共同举办“2022年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”。欢迎相关专家、学者、企业家参加此次国际研讨会。