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《食品科学》:利用蜂蜡-米糠蜡制备大豆油凝胶油

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2022-09-29 09:58:00 作者:kok全站登录 来源:kok全站首页入口
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  在国内食品应用中,对人造奶油、起酥油和巧克力用油等植物或动物来源的塑性脂肪需求日益增加,虽然氢化植物油已基本被淘汰,但植物塑性脂肪(目前主要包括植物油脂经分提、混合、酯交换后的油脂)饱和脂肪酸含量比较高,研究表明摄入高水平的饱和脂肪会导致与代谢综合征和心血管疾病有关慢性病的发生。

  河南工业大学粮油食品学院的丁利杰、张 虹*等人选择多不饱和脂肪酸(亚油酸约54%、亚麻酸约7%)含量高、成本低、可得性广,约占世界食用油产量30%的大豆油作为基料油,添加量为5%、8%的蜂蜡和米糠蜡混合物作为凝胶剂制备凝胶油,对凝胶油的硬度、析油率、固体脂肪含量、熔化和结晶温度、晶体形态和结构进行分析,并与起酥油对比,优化凝胶剂添加量和比例,并与大豆油形成性能良好的凝胶油,可作为现有起酥油的替代品。

  如图1所示,添加量8%凝胶剂的凝胶油总体上硬度大于5%的凝胶油,其增加的比例大约为11%~500%。综合考虑添加量和蜂蜡与米糠蜡的比例,5%的蜂蜡-米糠蜡(8∶2)凝胶油在室温条件下的硬度为65 g,相同条件下8%的蜂蜡-米糠蜡凝胶油的硬度为140.4 g,起酥油的硬度为377.1 g,因此最佳凝胶剂添加量为8%,蜂蜡-米糠蜡混合比例为8∶2。

  从图2可以看出,蜂蜡制备的凝胶油(10∶0),其持油性明显优于米糠蜡(0∶10);并随着凝胶剂添加量的增加,其析油率呈明显降低趋势(P<0.05),例如仅添加5%的凝胶剂时,米糠蜡凝胶油的析油率高达32%,继续增加米糠蜡添加量至8%,其析油率显著降低至4%。

  从图3可以看出,不同蜂蜡与米糠蜡比例下,析油率和硬度之间存在一定的关系,基本上凝胶油的硬度越大,析油率越低,这表明当凝胶油结构形成的越致密,其硬度越大,而液体油被包裹在致密的网络结构中,其不易流动而使析油率降低。

  从图4可以看出,在添加量8%条件下,蜂蜡凝胶油(10∶0)(图4a,只含蜂蜡)样品中形成均匀的针状结晶,而米糠蜡凝胶油(0∶10)(图4i,只含米糠蜡)样品中形成簇状不均匀的粗大结晶,此现象表明蜂蜡所形成均匀的针状结晶,减少了大孔隙的产生,同时增加了可用的表面积,使形成的网络更致密,能够更好地包裹液体油,使其具有较好的持油性。

  蜂蜡与米糠蜡混合体系,随着米糠蜡在复合凝胶剂中的比例增加,晶体形态发生显著变化,蜂蜡-米糠蜡比例为8∶2样品(图4c)中,形成比蜂蜡凝胶油(图4a)更细小更均匀的结晶,同时结晶量也增大,导致蜂蜡-米糠蜡比例为8∶2形成的凝胶油硬度显著增大,这种协同效应同Hwang等观察到的当结晶更细小时,凝胶油的硬度增加的结论一致。此外,蜂蜡-米糠蜡比例为8∶2样品(图4c)结晶与起酥油(图4j)结晶也最为相似。

  从图5可以看出,在10 ℃时,蜂蜡凝胶油(10∶0)的固体脂肪为质量分数8.5%,高于米糠蜡凝胶油(0∶10)的7.2%;随着温度的升高,两者的固体脂肪含量值均呈下降趋势,但蜂蜡凝胶油的固体脂肪质量分数下降更快,在40 ℃时,蜂蜡凝胶油(10∶0)的固体脂肪质量分数低于米糠蜡凝胶油(0∶10)。在温度10~40 ℃范围内,所有凝胶油的固体脂肪质量分数均小于10%,并且随温度的升高,固体脂肪质量分数呈下降趋势(8.48%~4.34%),总体来说不同比例凝胶油样品之间的固体脂肪含量没有显著差异。

  如图6、表1所示,蜂蜡凝胶油(10∶0)和米糠蜡凝胶油(0∶10)只有一个熔化峰(51.7 ℃和69.25 ℃)和结晶峰(49 ℃和63.59 ℃),并且两者熔化峰值和结晶峰值温度差异显著(P<0.05),这可以归因于蜂蜡和米糠蜡的化学组成不同,蜂蜡主要由蜡酯、碳氢化合物组成,但蜡酯浓度低;而米糠蜡主要由蜡酯组成,且米糠蜡中蜡酯整体碳链长度更长,所以其熔点和结晶温度点相比于蜂蜡都有所提升。

  从图7可以看出,凝胶油均有2 个特征峰,其中1 个特征峰的d值均接近3.8 Å,另一个特征峰的d值均接近4.2 Å,这两处的特征峰表明它们的结晶形式类似于三酰基甘油的β′晶型。单独的蜂蜡凝胶油(0∶10)和单独的米糠蜡凝胶油(10∶0)的晶型与蜂蜡-米糠蜡混合体系凝胶油的晶型同为β’晶型,这说明蜂蜡-米糠蜡相互作用其晶体结构特性维持不变。起酥油有3 个特征峰,特征峰的d值分别为3.8、4.2 Å和4.6 Å,所以起酥油的晶体结构为β’晶型和β晶型的混合。

  从图8A可以发现,凝胶油制作的饼干与起酥油饼干相比,在咀嚼过程中(滋味与口感)无显著差异;咀嚼后有显著(P<0.05)增强的蜡感;在形态与色泽方面凝胶油饼干显著优于起酥油饼干。由图8B可知,凝胶油面包与起酥油面包相比,在咀嚼过程中(口感)没有显著性差异;咀嚼后有显著(P<0.05)增强的蜡感;其他方面与起酥油面包无显著性差异。凝胶油产品有明显的蜡感,但在其他应用方面也有优势。

  本实验旨在开发大豆油基凝胶油替代起酥油以降低其饱和脂肪含量,通过实验发现蜂蜡-米糠蜡之间存在较显著的相互作用,在8%添加量下制备的蜂蜡-米糠蜡(8∶2)凝胶油与起酥油相比具有接近的硬度,晶体尺寸;更低的析油率和固体脂肪含量;更高比例的β’晶型。通过应用发现,凝胶油在饼干和面包中具有较好的烘焙效果,但在食用后会存在蜡感,后续可以利用蜂蜡和米糠蜡之间的相互作用,提高蜂蜡(碳氢化合物)和米糠蜡(一定碳链长度的蜡酯)的有效成分含量或许可以制备浓度更低的蜂蜡-米糠蜡凝胶油,从而更好替代起酥油。

  本文《利用蜂蜡-米糠蜡制备大豆油凝胶油》来源于《食品科学》2021年42卷22期77-84页,作者:丁利杰,张虹,李胜,毕艳兰,徐学兵。DOI:10.7506/spkx1012-082。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

  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5月7-8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。