引言

瓜尔豆胶是一种常用的添加到搅打稀奶油中的 亲水性胶体，主要由半乳糖和甘露糖聚合而成，其主 链为（1—4)- 3D甘露糖单位，侧链则由单个的a- D- 半乳糖以（1—6)键与主链相连接[1]。瓜尔豆胶主要是 通过增加水相的黏度来阻止或减弱分散的油相颗粒 发生迁移和聚合等方式来稳定乳浊体系[2]。此外，瓜尔 豆胶结合少量的蛋白质，具有一定的表面活性[3]。蛋白 质与瓜尔豆胶共存于同一个体系，它们对乳浊体系稳 定性的影响比它们单独存在时要复杂得多，主要是它 们之间存在着或强或弱的交互作用[4]。

本文研究的搅打稀奶油是一种复杂的乳浊体系， 体系含有瓜尔豆胶、酪蛋白、油脂、乳化剂、盐类等，其 相互之间作用十分复杂。通过研究瓜尔豆胶对搅打稀 奶油乳状液的表观黏度、粒度、脂肪球界面蛋白浓度至100%

(2)基本工艺流程。于70 °C条件下搅拌溶解好水 相和油相，在搅拌的状态下将水相加入到油相中，对 制得的乳状液进行低温长时（LTLT)巴氏杀菌（70 C， 30 min)，然后在45MPa压力下进行均质，再将均质后 的乳状液降温至15 C，并于4 C下老化4 h，迅速冷冻 至-18 C。搅打前将乳状液于4 C解冻24h。

1.3.2粒度分布的测定

粒度分布仪是测定乳状液中粒子大小的分布情 况。乳状液样品按1 : 1000用去离子水稀释，测定参数 设定[5,6]:分析模式为通用；进样器名为Hydro 2000MU (A);颗粒折射率为1.414;颗粒吸收率为0.001;分散剂 为水；分散剂折射率为1.330。体积平均直径为

d，3=

式中：ni为直径；为di的液滴的数量。

1.3.3界面蛋白浓度的测定[7]

准确称取20 g乳状液，于10 000 r/min转速下离 心30min，乳化的油脂由于密度比水轻而上浮。离心 结束时温度较高，应迅速将离心管置于0C左右的环 境下，待上面的油脂层凝固后，用注射器将液相吸出， 用微量凯氏定氮法测定液相中的未吸附蛋白质。由于 乳状液的总蛋白质含量已知，用总蛋白质减去未吸附 蛋白质，间接得到吸附蛋白质的含量。相应的粒度分 布测定给出了平均比表面积，于是有

1 000W

Asp

式中：r为界面蛋白浓度（mg/m2);W为每克乳状 液中未吸附的蛋白质（g/g);Ap为每克乳状液具有的 平均表面积（m2/g)。

1.3.4脂肪球部分聚结率的测定[8]

精确称取油红-O色素0.010 g，加入1 000 g粟米 油中，在室温（25 C)的条件下慢速搅拌12 h使油红- O充分溶解，制备的油红-O溶液需避光保存，其吸光 值可以保持恒定1周以上。准确称取搅打稀奶油（未搅 打或搅打）样品20 g，制备好的油红-O溶液10g，混合 均匀，在10 000 g的离心力下离心30 min，离心后立即 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值。在离心力的作用下，乳状 液中游离的脂肪（部分附聚）会溶入红色的油红-O溶 液中，稀释了原来的油红-O溶液，导致油红-O溶液 吸光值的改变；而乳化态的脂肪不能溶于油红-O溶 液中，不会稀释原来的油红-O溶液，也就不会引起吸 光值的改变。因此，通过测定油红-O溶液吸光值的变 化就可以测定出乳状液中游离态脂肪的含量，也就可 以测定脂肪在搅打乳状液中部分附聚的程度，由于吸 光值与浓度呈理想的线性关系，容易推得

4d=m〇(a：1)

me#

式中：电为脂肪球部分聚结率，即游离态脂肪占 总脂肪的比例；4为乳状液中脂肪的质量分数；me为加 入的油红-O油液的质量（g);me为乳状液的质量（g); a=A/A2，其中A:为离心前油红O溶液的吸光值；A2为 离心后油红O溶液的吸光值。

1.3.5搅打起泡率的测定

将900 g冻结的搅打稀奶油乳状液置于冷藏柜内 (4 C)解冻24h后取出用冷水再升温至0汐C。瓜尔豆胶对搅打稀奶油的搅打性能的影响，将呈液 体的搅打稀奶油乳状液倒入冷却过的搅拌缸内，使用 Kenwood搅打器5档（约160 r/min)进行搅打并开始计 时，每隔1 min取样1次测定其搅打起泡率，搅打起泡率 测定公式为[8]

M1- M2

搅打起泡率=XL00%

M2

式中：Mi为同体积未搅打的搅打稀奶油的质量 (g);M2为同体积搅打好的搅打稀奶油的质量（g)。

1.3.6泡沫硬度测定

测定模式为测定压缩力；测定选项为返回至开 始；测定前探头速度为1.5 mm/s;测定时探头速度为

2.0mm/s;测定后探头速度为2.0 mm/s;测定距离为 25 mm;触发力为Auto- 30 g;数据擭取速度为200 pps; 探头型号为A/BE(15 mm直径）。

2 结果与讨论

2.1瓜尔豆胶对搅打稀奶油的表观黏度的影响 瓜尔豆胶对搅打稀奶油解冻后的乳状液的表观黏

度影响如图1所示。由图1可以看出，乳状液的表观黏度 随着瓜尔豆胶质量分数增加而增加，当瓜尔豆胶浓度 为0.125°%时，乳状液的表观黏度达到了9 710 MPa*s。 这主要是由瓜尔豆胶的分子结构决定的[11]，溶液中低 质量分数的瓜尔豆胶分子以展开的随机曲线的构象 分散在水中，并且可以自由转动或改变分子构象；当 瓜尔豆胶浓度增加时，分子间的接触增加而相互缠 结，导致水相表观黏度急剧增加。

 

0.025 0.050 0.075 0.100 0.125

瓜尔豆胶质玢分数/% 图1瓜尔豆胶浓度对解冻后的搅打稀奶油乳状液的

Vol.34，No.8 2006(total 189) 19

表观黏度的彩响

2.2瓜尔豆胶对搅打稀奶油乳状液的粒度分布的影响 因d4,3对乳状液中大粒子数量的变化比较敏感，能 反映乳状液的稳定性[9]，因此本文以作为瓜尔豆胶 乳状液粒度的表征。瓜尔豆胶对搅打稀奶油乳状液解 冻后的平均粒径分布dy的影响如表1所示。由表1可以 看出，冷却后和解冻后的粒度变化趋势是：瓜尔豆胶 质量分数低于0.075%时，乳状液解冻后的粒度较冷却 后有一定程度的增大；瓜尔豆胶质量分数为0.075%乳 状液解冻后和冷却后的粒度则基本没有变化；但当瓜 尔豆胶质量分数高于0.075%时，乳状液解冻后的粒度 较冷却后的粒度增加近一倍。引起这种乳状液粒径在 解冻后和冷却后的差异主要可能和瓜尔豆胶与蛋白 质之间的交互作用、脂肪球部分聚结有关。

表1瓜尔豆胶浓度对搅打稀奶油乳状液的的影响 m

瓜尔豆胶 质量分数/%冷却后解冻后瓜尔豆胶 质量分数/%冷却后解冻后

0.0250.3930.4200.1000.4380.820

0.050.3980.4180.1250.4430.875

0.0750.4040.402

由于瓜尔豆胶不带有电荷，能够与蛋白质发生弱 交互作用[2]。在质量分数低于0.075%范围内，瓜尔豆胶 分子充斥于蛋白质包被的脂肪球之间，形成‘次级吸 附层”在此范围内，瓜尔豆胶浓度越高，则脂肪球越 稳定。当质量分数高于0.075%瓜尔豆胶与酪蛋白之 间发生桥连絮凝或排斥絮凝作用，可能导致高浓度瓜 尔豆胶乳状液的粒径急剧增大。

吸附于脂肪球上的酪蛋白，通过空间位阻和静电 荷排斥作用维持脂肪球的稳定性，降低脂肪球界面的 酪蛋白浓度会降低界面膜的稳定性[7]，因此脂肪球之 间更发生部分聚结，使得急剧增大。从表2可以看 出，界面酪蛋白浓度随着瓜尔豆胶添加量增加而降 低。瓜尔豆胶结合有少量的蛋白质（本研究使用的瓜 尔豆胶采用微量凯氏定氮法测定蛋白质质量分数为 1.00%),因而具有一定的表面活性[3]。具有表面活性的 瓜尔豆胶的浓度越高，解吸的脂肪球界面上的酪蛋白 越多，脂肪球界面膜的稳定性越差，特别是瓜尔豆胶 质量分数为0.100%和0.125%的乳状液的界面蛋白浓度 大幅低于其他3个浓度，因此部分聚结更容易发生，乳 状液的粒径越大。

表2瓜尔豆胶浓度对冷冻后的搅打稀奶油乳状液的

界面酪蛋白浓度的影响

瓜尔豆胶 质量分数/%界面蛋白 浓度 /(mg.m-2)瓜尔豆胶 质量分数/%界面蛋白 浓度 /(mg*m-2)

0.0250.2640.1000.225

0.0500.2560.1250.210

0.0750.250

2.3瓜尔豆胶对搅打稀奶油的脂肪球部分聚结率的 影响

在搅打过程中，由于脂肪球部分聚结，乳状液由 液态逐步转变成半塑体，瓜尔豆胶对搅打稀奶油的搅打性能的影响，因此搅打乳状液适度的脂肪 球部分聚结速度和部分聚结率对搅打稀奶油的搅打 性能（如搅打时间、搅打起泡率、泡沫硬度等）有着十 分重要的影响[10]。

瓜尔豆胶对搅打稀奶油搅打过程中脂肪球部分聚 结率的影响如图2所示。由图2可以看出，脂肪球部分聚 结率随着搅打时间几乎呈直线上升，相同的搅打时间 内，部分聚结率随着瓜尔豆胶的质量分数增加而增加。 在搅打第4min时，瓜尔豆胶质量分数为0.125%,脂肪 球部分聚结率为85.6°A而当其质量分数为0.025°A搅 打稀奶油的脂肪球部分聚结率则只有67.5%。

 

搜打时间/min

■ 0.025%, □ 0.050%, A0.075%, A0.100%, *0.125%,

图2瓜尔豆胶质置分数对搅打稀奶油的 脂肪球部分聚结率的影响

搅打乳状液的脂肪球部分聚结是一个剪切去稳 定的过程，目前公认的机理是[7]:在外力的剪切充气作 用下，脂肪球相互接近，脂肪球内的脂肪结晶体容易 刺破较脆弱的脂肪球界面膜，因为脂肪结晶体能被液 态油脂很好地润湿，只要脂肪球的结晶体碰到了其他 脂肪球的液态油脂部分，脂肪球之间很易形成桥连， 形成部分聚结。从上述理论可以看出，发生脂肪球部 分聚结必须具备2个条件：①脂肪球相互接近的几率 很大；②脂肪球的界面膜不能太稳定，否则脂肪晶体 很难刺破界面膜。

202006年第34卷第8期（总第189期）

George [11H人为在搅打奶油体系中，气泡界面诱导 型聚结[12]是脂肪球部分聚结的主要方式，其形成机理 是：脂肪球会吸附于新形成的气泡表面，在搅打作用 下气泡处于一个破裂和合并的动态过程中，小气泡合 并成大气泡使得总的表面积减小，吸附于表面的脂肪 球相互接近的几率增大从而发生聚结。体系的黏度越 大，则体系的流动性越差，充入体系的气泡容易在搅 打的作用下破裂成更小的气泡。当瓜尔豆胶质量分数 为0.125%时，搅打第1min左右基本没有肉眼可见的大 气泡，而瓜尔豆胶质量分数为0.025%的乳状液则有明 显大气泡。对高质量分数瓜尔豆胶的乳状液而言，形 成更小的气泡意味着体系中气泡比表面积增大，导致 有更多脂肪球吸附于其上, 由于气泡破裂和合并的动 态过程，气泡界面诱导聚结也就越强烈。也就是说，体

系的气泡界面增加，气泡界面诱导型聚结也会急剧增 加。因此，在本文研究的瓜尔豆胶质量分数范围内，在 相同搅打时间内，瓜尔豆胶质量分数越高，脂肪球部 分聚结率也越高。

2.4瓜尔豆胶对搅打稀奶油的硬度的影响

瓜尔豆胶对搅打稀奶油的搅打起泡率的影响如 图3所示。在搅打的0~1 min，体系还处于很黏稠的液 体状，硬度均低于20 g;在搅打的1 2 min，体系介于 液态和半塑体之间的中间状态，硬度快速增加，在搅 打的2 min，0.125%瓜尔豆胶浓度的泡沫的硬度增力口 至94 g，而0.025%瓜尔豆胶浓度的泡沫的硬度增加相 对缓慢（40 g);在搅打的2 4 min，体系处于半塑体状 态，泡沫的硬度急剧增加，不同浓度瓜尔豆胶的泡沫 之间的硬度差异变的十分显著。在相同的搅打时间， 瓜尔豆胶质量分数越高，泡沫的硬度越高。

采用统计软件SPSS 13.0 for windows分析泡沫硬 度与搅打过程中的脂肪球部分聚结率的相关性，相关 系数R=0.95(P<0.05)，这表明泡沫硬度与脂肪球部分 聚结有着比较密切的关系。在搅打的0~1 min，脂肪球 部分聚结率还很低（<20%)，体系处于很黏稠的液体 状。在搅打的1~2 min，脂肪球部分聚结率快速增加， 初步形成了脂肪球聚结体三维骨架。瓜尔豆胶浓度高 的泡沫，泡沫的部分聚结速度越快，形成三维骨架越 坚固，因此泡沫的硬度越高。在搅打的2~4 min，脂肪 球部分聚结率进一步增加，三维骨架进一步加固，泡 沫硬度急剧增加。

 

搅打时间/ min

■ 0.025%, 〇0.050%, A〇.075%, A0.100%, #0.125%,

图3瓜尔豆胶质量分数对搅打稀奶油的硬度的影响

2.5瓜尔豆胶对搅打稀奶油的搅打起泡率的影响

瓜尔豆胶对搅打稀奶油的搅打起泡率的影响如 图4所示。由图4可以看出，瓜尔豆胶对搅打稀奶油的搅打性能的影响，在搅打的第0 1 min，搅打 起泡率随瓜尔豆胶质量分数的变化很小，均在0.5左 右。充入体系的空气，主要以大气泡的形式存在[12]，脂 肪的部分聚结率还都很低（<20%)，还不能有效的包裹 气泡。在大约搅打的第1~3min，搅打起泡率随着瓜尔 豆胶质量分数增加而增加。在此阶段，气泡进一步变 小，脂肪球部分聚结迅速增加，且体系的硬度也迅速 增加（见图3)，能有效包裹气泡，形成稳定的泡沫结 构。因此，瓜尔豆胶质量分数越大，泡沫的部分聚结率 越高，搅打起泡率越高。在大约搅打的第2 min，瓜尔 豆胶质量分数为0.125°%的泡沫的搅打起泡率增长速 度明显降低，而0.025%和0.05°%瓜尔豆胶质量分数的泡 沫的搅打起泡率增长速度明显上升。在接近搅打的第 3 min，不同质量分数瓜尔豆胶的泡沫搅打起泡率几 乎相交于一点，均在2.1左右。在搅打的第3~4 min，瓜 尔豆胶质量分数为0.025%和0.05°%的泡沫的搅打起泡 率继续较快速度增加，而其余3个浓度的搅打起泡率 则呈缓慢增加，在搅打第4 min处，泡沫的搅打起泡率 随着瓜尔豆胶浓度增加而降低。

搅打起泡率增长速度降低与泡沫的硬度有关。一 方面，脂肪球部分聚结率越高，泡沫包裹气泡的能力 越强，搅打起泡率增长速度越快；但另一方面，脂肪球 部分聚结率越高，泡沫的硬度越大（见图3)，搅打向泡 沫充入的气泡则越少，搅打起泡率的增长速度越慢。 因此，在搅打的3~4 min，由于硬度的增加，瓜尔豆胶 浓度越大，搅打起泡率增长速度越慢。在搅打终点，不 同质量分数（质量分数依次递增）的瓜尔豆胶乳状液 搅打起泡率依次为2.8,2.7,2.5,2.3和2.2。在实际的应 用中，如果要获得要高的搅打起泡率，瓜尔豆胶质量 分数控制在0.025%~0.05%为宜，质量分数过高，搅打起 泡率偏低，质量分数过低，搅打稀奶油乳状液有游离 脂肪析出，不能形成稳定的泡沫结构。

。/。/腾菊塯fen

 

撞打时间/min

■ 0.025%, D0.050%, A〇.075%,

A0.100%, #0.125%,

图4瓜尔豆胶质量分数对搅打稀奶油的搅打起泡率的影响

3 结论

本文重点研究了瓜尔豆胶对充气搅打稀奶油的 表观黏度、脂肪球粒度、脂肪球部分聚结、泡沫硬度和 搅打起泡率的影响。

瓜尔豆胶对搅打稀奶油乳状液的表观黏度影响 非常显著，瓜尔豆胶对搅打稀奶油的搅打性能的影响，瓜尔豆胶的质量分数越高，相应的乳状液 黏度越大。低或高质量分数瓜尔豆胶会对乳状液的粒 度有一定影响，这可能是蛋白质与瓜尔豆胶之间的交 互作用、脂肪球部分聚结引起的。由于充气性乳状液 脂肪球部分聚结的主要方式是气泡界面诱导型聚结， 体系的黏度增大会加剧气泡界面诱导型聚结。此外， 随着瓜尔豆胶的添加量增加，脂肪球的界面蛋白浓度 降低，界面膜稳定性下降，也会促进脂肪球部分聚结。