CN109938328B

CN109938328B - 一种亚麻籽胶调控乳状液中油滴聚集制备脂肪替代物的方法

Info

Publication number: CN109938328B
Application number: CN201910263703.6A
Authority: CN
Inventors: 刘骞; 曹传爱; 孔保华; 贾惜文; 赵神彳
Original assignee: Northeast Agricultural University
Current assignee: Northeast Agricultural University
Priority date: 2019-04-03
Filing date: 2019-04-03
Publication date: 2022-04-29
Anticipated expiration: 2039-04-03
Also published as: CN109938328A

Abstract

一种亚麻籽胶调控乳状液中油滴聚集制备脂肪替代物的方法。本研究针对脂肪是我们日常饮食中的必需成分，它在决定食品(特别是一些乳状液基的食品：如蛋黄酱)的理化性质和感官特性方面起着重要作用。然而，科学研究表明，摄入过量脂肪会危害健康，因此一种亚麻籽胶调控乳状液中油滴聚集制备脂肪替代物的方法其特征在于乳清分离蛋白(Whey protein isolate，WPI)和乳清浓缩蛋白(Whey protein concentrate，WPC)为研究对象，探究了加热预处理(90℃，5min)对水包油(oil‑in‑water，O/W)乳状液储藏期间物理稳定性的影响；然后，以上述乳状液为基质，研究了亚麻籽胶以及不同环境pH值对整个混合体系油滴聚集的影响，筛选出具有最佳效果的脂肪替代品。

Description

一种亚麻籽胶调控乳状液中油滴聚集制备脂肪替代物的方法

技术领域

本发明涉及一种亚麻籽胶调控乳状液中油滴聚集制备脂肪替代物的方法属于食品技术领域。

背景技术

油脂能够赋予食品独特风味、润滑口感以及一定的组织状态和良好稳定性，同时食品中的油脂可以提供37.3kJ/g的能量，是人体获得能量的重要来源之一。但已有研究表明高卡路里食品会对人的健康造成威胁，易引发肥胖及一系列心脑血管疾病。因此，低脂食品的开发应用受到广泛关注。然而，当除去脂肪时，会使产品在外观、香味、口感和质地方面发生不理想的变化，低脂食品的观众接受度和商业成功率受到限制。为了满足市场的需求、提高消费者的接受度，研制开发了脂肪模拟物，在保持食品原有风味及口感的基础上，最大限度的降低食品中的脂肪含量。

脂肪模拟物以蛋白质或碳水化合物为主要原料，用一定的物理方法处理后添加在食品中以模拟脂肪的部分特性并代替脂肪的物质。脂肪模拟物能够改善水相结构特征，诱导凝胶形成三维网状结构，捕获水分，捕获的水分具有较好流动性，能够增加产品的粘度，产生类似于脂肪的口感和质地。因此，在低脂乳状液中保持高的粘度和类凝胶特性可通过诱导脂肪滴的聚集，以形成一个三维网络。

一般情况下，脂肪滴的聚集状态可以通过改变液滴间的吸引力和排斥力的相对大小来进行控制。比如说静电作用力、空间位阻、疏水作用力、消耗和桥接作用。这可以通过液滴表面的性质(如表面疏水性，厚度，或电势)、溶液条件(如pH和离子强度)***组分(如生物聚合物的类型和浓度)和环境条件(如温度)来实现。对于蛋白涂覆的脂肪滴，以下方式可以诱导产生聚集：(i)将pH调节到等电点(pI)附近；(ii)增加离子强度；(iii)加热到热变性温度以上；(iv)添加吸附的生物聚合物；(v)添加非吸附的生物聚合物。

发明内容

本发明的目的是提供了一种亚麻籽胶调控乳状液中油滴聚集制备脂肪替代物的方法。本发明以乳清分离蛋白(Whey protein isolate，WPI)和乳清浓缩蛋白(Wheyprotein concentrate，WPC)为研究对象，探究了加热预处理(90℃，5min)对水包油(oil-in-water，O/W)乳状液储藏期间物理稳定性的影响；然后，以上述乳状液为基质，研究了亚麻籽胶以及不同环境pH值对整个混合体系油滴聚集的影响，筛选出具有最佳效果的脂肪替代品。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种亚麻籽胶调控乳状液中油滴聚集制备脂肪替代物的方法。包括以下步骤：乳状液的制备、亚麻籽胶-乳状液混合物的制备、亚麻籽胶-木薯变性淀粉混合物的制备、亚麻籽胶-木薯变性淀粉颗粒-乳状液混合物的制备。

具体实施方式

具体实施方式一：步骤一、称取一定量的乳清分离蛋白(WPI)粉末分散于去离子水中，于室温下用磁力搅拌器至少搅拌1h使其充分溶解，配制成4％(w/v)的蛋白分散液。将该WPI蛋白分散液等体积分成两份，其中一份于90℃水浴中加热5min，拿出后迅速冷却到室温，表示为预加热乳清分离蛋白(Pre-heated whey protein isolate，H-WPI)。用相同的方法制备乳清浓缩蛋白(WPC)及预加热乳清浓缩蛋白(Pre-heated whey proteinconcentrate，H-WPC)分散液。将这四种蛋白分散液90mL分别与10mL的菜籽油混合，用Ultra-Turrax匀浆机于13500rmp匀浆2min，制得乳状液。将得到的乳状液在40MPa条件下进行均质，将均质液(新鲜乳状液)于4℃分别储藏0、1、4、7、10、14天，进行测量。以这四种蛋白为乳化剂，将其与油相(菜籽油)按比例(24:1)混合，使用匀浆机在15,000rpm条件下均质2min来制备水包油乳状液。通过将亚麻籽胶粉末分散到去离子水中并在室温下搅拌过夜以确保完全水合来制备多糖储备溶液(0.5％，w/v)。步骤二、通过将不同比例的乳状液(10％，w/v)、亚麻籽胶储备液和去离子水进行混合以制备具有相同油脂含量(2％，w/v)但不同亚麻籽胶浓度的亚麻籽胶-乳状液混合物。混合后，使用1M HCl或1M NaOH将混合物的pH值调节至3.0、5.0、7.0，然后将混合物置于90℃水浴中并在持续搅拌下加热5min，后迅速冷却至室温。步骤三、通过混合一定量的木薯变性淀粉粉末、亚麻籽胶储备溶液和去离子水以制备含有不同亚麻籽胶浓度的木薯变性淀粉分散液(3％，w/v)。混合后，使用1M HCl或1M NaOH将混合物的pH值调节至3.0、5.0、7.0，然后将混合物置于90℃水浴中并在持续搅拌下加热5min，后迅速冷却至室温。步骤四、通过混合不同比例的乳状液(10％，w/v)、亚麻籽胶储备液水变性木薯淀粉(3％，w/v)和去离子以制备具有相同油脂含量(2％，w/v)但不同亚麻籽胶浓度的混合体系。混合后，使用1M HCl或1M NaOH将混合物的pH值调节至3.0、5.0、7.0，然后将混合物置于90℃水浴中并在持续搅拌下加热5min，后迅速冷却至室温。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于亚麻籽胶-乳状液混合物中亚麻籽胶的浓度为0、0.005、0.01、0.015、0.02％，w/v。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于亚麻籽胶和木薯变性淀粉混合液中亚麻籽胶的浓度为0、0.005、0.01、0.015、0.02％，w/v。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于乳状液(10％，w/v)、亚麻籽胶储备液水变性木薯淀粉(3％，w/v)混合体系中亚麻籽胶的浓度为0、0.005、0.01、0.015、0.02％，w/v。

表3-1不同处理条件下乳化剂在水相中的分布情况

Tab.3-1 Partitioning of emulsifier in the aqueous solution underdifferent treatment conditions

注：^A-D表示同一列中显著性差异(p<0.05)，下同

表3-1为乳状液在储藏14天后WPI、H-WPI、WPC、H-WPC在水相及与油水界面的分布情况。由表3-1可知，WPI在水相中的含量较H-WPI稍高，分别为80.90±1.31％及73.96±1.04％，且两者差异并显著(p<0.05)，WPC在水相中含量同样比H-WPC高，分别为85.59±2.10％及68.40±1.08％，且两者之间差异显著(p<0.05)。H-WPI、H-WPC在油水界面的分配系数分别为3.17、4.16，对应高于WPI(2.13)、WPC(1.52)在油水界面的分配系数。Peng等人对用热预处理(90℃，30min)的豌豆蛋白稳定的乳状液进行试验，结果表明在相同的蛋白浓度，经过加热预处理的乳状液的蛋白吸附量要高于未加热的乳状液，这也与Li等人关于预加热的大豆蛋白乳状液吸附蛋白的百分比的高于未加热的蛋白乳状液这一结果一致。

表3-2不同浓度的亚麻籽胶在不同pH条件下对MCS+FG+乳状液混合体系粒径的影响

Tab.3-2 The average particle size d_4,3 of mixed MCS+FG+emulsiondispersions containing various flaxseed gum levels at different pH(3.0,5.0and 7.0)

注：^A-C表示同一列中显著性差异(p<0.05)，^a-c表示同一行中显著性差异(p<0.05)

表3-3不同浓度的亚麻籽胶在不同pH条件下对MCS+乳状液混合体系粒径的影响

Tab.3-3 The average particle size d_4,3 of mixed MCS+emulsiondispersions containing various flaxseed gum levels at different pH(3.0,5.0and7.0)

在不同pH值(3.0、5.0和7.0)条件下，添加不同浓度的亚麻籽胶(0、0.01和0.02％，w/v)对混合体系的平均液滴直径(d_4,3)的影响如表3-2和3-3所示。由表3-2和3-3可得，在pH3.0时，伴随着亚麻籽胶的浓度从0％(w/v)增加到0.02％(w/v)，在添加木薯变性淀粉(3％，w/v)后，包含以四种蛋白质为乳化剂制备的混合体系的d_4,3均显著增大(p<0.05)；在pH 5.0时也观察到相似的趋势；而在pH 7.0时，混合体系的d_4,3伴随着亚麻浓度的增大稍有增大，但差异并不显著(p>0.05)，这是由于在该pH条件下，排斥力在液滴之间起主导作用，从而抑制油滴聚集。当亚麻籽胶浓度及乳化剂一定时，混合体系在pH 5.0时具有最大的d_4,3值，而在pH 7.0时d_4,3值最小，在未添加木薯变性淀粉(3％，w/v)的二组分混合体系中同样可以观察到相似的变化。与添加木薯变性淀粉(3％，w/v)的三组分混合体系相比，未添加淀粉(3％，w/v)的二组分混合体系的d_4,3值相对较小。此外，与含有WPC或WPI的混合体系相比，包含H-WPC或H-WPI的混合体系的d_4,3更高。且包含H-WPI稳定的乳状液的混合体系的d_4,3值最大，而WPI稳定的混合体系的d_4,3值最小，表明蛋白质经过预热处理后，所制备的混合体系的粒径较大。

表3-4不同浓度的亚麻籽胶在不同pH条件下对MCS+FG+乳状液混合体系光学特性的影响

Tab.3-4 The optical properties of mixed MCS+FG+emulsion dispersionscontaining various flaxseed gum levels at different pH(3.0,5.0and 7.0)

注：相同字母表示差异不显著(p>0.05)

表3-5不同浓度的亚麻籽胶在不同pH条件下对MCS+乳状液混合体系光学特性的影响

Tab.3-5 The optical properties of mixed MCS+emulsion dispersionscontaining various flaxseed gum levels at different pH(3.0,5.0and7.0)

注：相同字母表示差异不显著(p>0.05)

在这一系列实验中，我们研究了不同pH条件下，亚麻籽胶的浓度(0、0.005、0.010、0.015和0.020％，w/v)对混合体系的光学性质的影响(表3-4和3-5)。L*-值是亮度的量度。由表3-4和3-5可知，在一定的pH值及乳化剂下，伴随着亚麻籽胶浓度的增大，混合体系的L*-值略有下降，差异并不显著(p>0.05)。对于同一乳化剂，当亚麻籽胶浓度一定时，混合体系在在pH 5.0时具有最小的L*-值(L*>23％)，在pH 3.0和pH 7.0时，它们具有相似且L*-值相对较大(L*>26％)。与三组分混合体系相比，对应的二组分混合体系的L*-值较大，Wu等得到相似的实验结果的。此外，我们发现在一定的pH值及亚麻籽胶浓度下，含有WPI的三组分及二组分混合体系的L*-值与对应的含有H-WPI的三组分及二组分混合体系的L*-值非常相似，此外，在含有WPC或H-WPC的三组分及二组分混合体系中也观察到相似的现象，且比含有WPI或H-WPI的混合体系的L*-值略大(p>0.05)。

Claims

1.一种亚麻籽胶调控乳状液中油滴聚集制备脂肪替代物的方法,其特征在于，通过以下步骤实现：

步骤一、称取一定量的乳清分离蛋白WPI粉末分散于去离子水中，于室温下用磁力搅拌器至少搅拌1h使其充分溶解，配制成4％ w/v的蛋白分散液；将该WPI蛋白分散液等体积分成两份，其中一份于90℃水浴中加热5min，拿出后迅速冷却到室温，表示为预加热乳清分离蛋白H-WPI；用相同的方法制备乳清浓缩蛋白WPC及预加热乳清浓缩蛋白H-WPC分散液；将这四种蛋白分散液90mL分别与10mL的菜籽油混合，用Ultra-Turrax匀浆机于13500rpm匀浆2min，制得乳状液；将得到的乳状液在40MPa条件下进行均质来制备10％ w/v的乳状液；通过将亚麻籽胶粉末分散到去离子水中并在室温下搅拌过夜以确保完全水合来制备0.5％w/v的亚麻籽胶储备溶液；

步骤二、通过将10％ w/v的乳状液、0.5％ w/v的亚麻籽胶储备溶液和去离子水进行混合以制备具有2％ w/v的相同油脂含量的亚麻籽胶-乳状液混合物；混合后，使用1M HCl将混合物的pH值调节至3.0，然后将混合物置于90℃水浴中并在持续搅拌下加热5min，后迅速冷却至室温；

所述亚麻籽胶-乳状液混合物中亚麻籽胶的浓度为0.01％，w/v。