不同乳化剂对植物奶油稳定性的影响

范媛媛 张阳阳 秦新磊 范军营

摘 要：本研究以氢化棕榈仁油和氢化植物油为主要原料，通过测试植物奶油的粒径和垂直扫描宏观分析测试（Turbiscan），研究不同乳化剂、乳化剂复配物及乳化剂添加比例对植物奶油稳定性的影响。结果表明，当蔗糖脂肪酸酯和硬脂酰乳酸钠复配后，会破坏植物奶油的稳定体系;加入硬脂酰乳酸鈉的植物奶油，其稳定性优于加入其他乳化剂的植物奶油，当硬脂酰乳酸钠添加比例为2‰时，稳定效果最佳，此时奶油的粒径分布集中，体积分数最小，分散体系最稳定;不同的硬脂酰乳酸钠添加比例对植物奶油黏度无显著影响。

关键词：乳化剂;植物奶油;粒径;垂直扫描宏观分析测试（Turbiscan）

Effects of Different Emulsifiers on the Stability of Vegetable Cream

FAN Yuanyuan， ZHANG Yangyang， QIN Xinlei， FAN Junying*

（D.CO International Food Co.， Ltd.， Jiaozuo 454850， China）

Abstract： In this study， hydrogenated palm kernel oil and hydrogenated vegetable oil were used as the main raw materialsto study the effects of different emulsifiers， emulsifier mixtures and emulsifier addition ratio on the stability of vegetable cream by testing the particle size of vegetable cream and vertical scanning macro analysis （Turboscan）. The results showed that when sucrose fatty acid ester and sodium stearoyl lactylate were compounded， the stable system of vegetable cream would be destroyed. But the vegetable cream added with sodium stearoyl lactylate has better stability than the vegetable cream with other emulsifiers. When the addition ratio of sodium stearoyl lactylate is 2‰， the stabilization effect is the best. At this time， the particle size distribution of cream is concentrated and the volume fraction is the smallest， the most stable dispersion system， and different addition ratios of sodium stearoyl lactylate had no significant effect on the viscosity of vegetable cream.

Keywords： emulsifier; non-dairy cream; particle size; vertical scan macro analysis test （Turbiscan）

市面上奶油制品分为植物奶油和动物奶油，动物奶油价格昂贵、稳定性差，含有较多胆固醇，不宜过多食用;而植物奶油来源广泛、价格低廉，但植物奶油存在大量不易被人体消化吸收的反式脂肪酸，增加患心血管疾病、糖尿病等疾病的风险，同时运输过程需冷藏，增加了运输成本。本文研究的是完全氢化的植物奶油，不含反式脂肪酸，同时通过配制乳化剂稳定体系制备稳定性强的常温植物奶油，改善常温植物奶油在运输过程中出现油水分离的现象，降低运输成本，提高储存便利性，为常温植物奶油的稳定性研究提供数据支持。

乳化剂是能使两种或两种以上互不相溶的混合液体形成稳定乳状液的一类物质，是一种表面活性剂，分子中既有亲水基又有疏水基，导致其可介于油水之间，使两者形成稳定的乳浊液[1-2]。乳化剂还可以与食品中的蛋白质、脂类等相互作用表现出多种功能。在食品领域，添加乳化剂还可以延长货架期[3]。

蔗糖脂肪酸酯简称蔗糖酯，由蔗糖与正羧酸反应生成，是一种高效乳化剂和表面活性剂，具有良好的乳化、分散、渗透、起泡等性能[4-5];硬脂酰乳酸钠是由硬脂酸和乳酸中合成钠盐而制得的，是世界上使用量最大的阴离子型乳化剂和食品改良剂[6]。聚甘油脂肪酸酯是由脂肪酸与聚甘油反应制成，聚甘油的高级脂肪酸酯是性能优良的非离子表面活性剂，其亲水性随甘油聚合度的增加而增加、亲油性随脂肪酸烷基的不同而不同，适用于各种特殊的用途[7]。吐温60由山梨糖醇和山梨糖醇酐与硬脂酸部分酯化而成，在乳制品中作稳定剂可以避免油水分离[8]。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

氢化棕榈仁油、氢化植物油（食品级，20 kg/箱），益海嘉里金龙鱼粮油食品股份有限公司;蔗糖脂肪酸酯S570、蔗糖脂肪酸酯S1670、聚甘油脂肪酸酯SWA-10D（食品级，12 kg/箱），三菱商事株式会社;硬脂酰乳酸钠SSL70AP（食品级，5 kg/箱），巴斯夫股份公司;吐温60S-20（食品级，200 kg/桶），龙沙集团。

1.2 仪器与设备

管式热交换超高温杀菌机（ST-20），无菌灌装室（CT-20）：上海顺仪实验设备有限公司;磁力搅拌器（HH-WS）：常州亚特实验仪器有限公司;高压均质机（NS2002H）：GEA;黏度仪（Brookfield DV-2T）：美国Brookfield公司;激光粒径分析仪，（Mastersizer3000）：英國马尔文仪器有限公司;Turbiscan分析仪：法国Formulaction公司。

1.3 实验方法

1.3.1 植脂奶油制备工艺

实验前将氢化棕榈仁油和氢化植物油在55～65 ℃水浴锅中进行预热融化，同时使用90 ℃热水将乳化剂和白砂糖进行搅拌溶解，溶解后加入乳清粉，使用磁力搅拌器进行搅拌，搅拌至无粉状颗粒后，将融化好的植物油缓慢加入，继续搅拌10 min，再加入食盐和缓冲盐，完全搅拌均匀后加入过滤水，定容至1 000 mL。定容后的溶液用150目筛网进行过滤，将过滤后的澄清液在均质机中进行均质，均质压力为25 MPa，均质2次后使用管式热交换超高温杀菌剂进行杀菌，灌装。

1.3.2 配方设计

不同稳定性植物奶油的基础配方如表1所示。

1.3.3 植物奶油稳定性的测试方法

（1）粒径测试。采用马尔文激光粒度分析仪Mastersizer3000测定样品的粒径分布[9]。以波长为633 nm的He-Ne激光器为主光源，波长为466 nm的蓝光固体光源为辅光源，采用去离子水作为分散相，搅拌速率为2 000 r·min-1，其中水的折射率为1.33，样品的折射率设置为1.45，样品的吸收率为0.01。对植脂奶油的粒径分布、体积平均直径和表面积平均直径进行分析，每个样品测定3次，取平均值。

（2）垂直扫描宏观分析（Turbiscan）。采用850 nm

近红外光源检测添加不同乳化剂植物奶油的稳定性[10]。参考白洁[11]、吕长鑫[12]等的方法，将样品放入检测器内，每40 μm扫描1次获得透射光反射光强度，每20 s扫描1次，管高度为40 mm，测定温度为43 ℃。由稳定性分析仪获取的透射光强度变化（背散射光强度随时间的波动变化）判断植物奶油的稳定性。

2 结果与分析

前期试验选择蔗糖脂肪酸酯S570、蔗糖脂肪酸酯S1670、硬脂酰乳酸钠、聚甘油酯和吐温60，通过控制单因素变量，制备10组样品，测试样品的离心沉淀率和黏度，初步筛选出蔗糖脂肪酸酯S1670和硬脂酰乳酸钠两种对植物奶油稳定性影响显著的乳化剂进行深入研究。稳定性测试方法参考酸性乳饮料稳定性测试方法[13]，通过测试植物奶油的离心沉淀率、粒径和Turbiscan背散射光，筛选出对植物奶油稳定效果最佳的乳化剂，为产品研发人员提供参考数据。其中，本文离心后植物奶油上层为油脂和蛋白，下层为水相，数据结果主观性太强，因此本文实验数据不呈现样品的离心沉淀率数据分析部分。

2.1 粒径分析

根据Stoke定律，产品粒径分布越大，产品越不稳定[14]，由图1可知，当蔗糖酯∶硬脂酰乳酸钠=1∶1（配方3）和蔗糖酯∶硬脂酰乳酸钠=1∶2（配方5）时，植物奶油粒径分布范围大，样品在100～1 000 μm处有峰，分析植物奶油可能存在蛋白质的絮凝或者出现脂肪聚集，产品不稳定。未加入乳化剂的植物奶油（空白样）在1 μm处存在单峰，加入硬脂酰乳酸钠、蔗糖酯和蔗糖酯∶硬脂酰乳酸钠=2∶1（配方4）时，产品在1 μm和10 μm处有峰，表明加入乳化剂后，产品中存在粒径变大的现象，可能与蛋白和脂肪的聚集有关，而加入硬脂酰乳酸钠其体积分数最小。

根据图1粒径测试结果，针对植物奶油中硬脂酰乳酸钠的添加量不同进行粒径分析。由图2可知，当硬脂酰乳酸钠添加量为1‰（最小添加量）（配方6）、4‰（配方9）和5‰（配方2）时（最大添加量），植物奶油的粒径分布在10 μm处存在小峰，表明此时植物奶油中出现蛋白絮凝或者脂肪出现聚集;空白样和硬脂酰乳酸钠添加量为2‰（配方7）、3‰（配方8）时，其粒径分布仅在1 μm处存在单峰，表明其粒径分布相对均匀。由表2可知，当硬脂酰乳酸钠添加量为2‰时，其体积平均直径与表面积平均直径的差值最小，差值越小，粒度分布越集中。从植物奶油的粒径测试结果可知，硬脂酰乳酸钠的添加量与粒径分布不存在规律性。

2.2 垂直扫描宏观分析测试结果分析

依据多重光散射原理，单位时间内的背散射光变化量（ΔBS的绝对值）决定着乳状液的稳定性。ΔBS的绝对值越小，乳状液越稳定，乳化倾向越大;反之，乳化倾向就越小。从图3可知，加入蔗糖酯的植物奶油（b），出现底部脂肪球上移，导致底部出现澄清层，上层出现油脂层;当蔗糖酯∶硬脂酰乳酸钠=2∶1时（e），出现蛋白质絮凝和脂肪聚集情况，反而破坏了植物奶油的稳定体系[14];加入硬脂酰乳酸钠后，植物奶油呈现不同的状态，当硬脂酰乳酸钠添加量为1‰（g）、4‰（j）和5‰（c）时，植物奶油底部出现澄清层，上层出现油脂层，分析底部的脂肪上移，顶部存在脂肪的聚集，导致底部体积浓度减小，此结果与植物奶油粒径分析数据中，出现部分粒径变大的现象一致;当硬脂酰乳酸钠添加量为3‰（i）时，植物奶油底部与顶部均出现澄清层;当硬脂酰乳酸钠添加量为2‰（h）时，植物奶油仅在顶部出现澄清层（顶部出现轻微浮油），底部及中间层稳定，并未影响整体的稳定体系，稳定性较其他样品好。

3 结论

根据粒径、背散射分散数据测定结果发现，当植物奶油中加入复配乳化剂后，存在破坏奶油稳定性的现象，而不同乳化剂的添加量及复配物对植物奶油的稳定性影响不一致，并非加入的乳化剂量越多，粒径越小，体系越稳定。当植物奶油中加入的硬脂酰乳酸钠添加量为2‰和3‰时，其粒径分布均匀，体积分数最小，通过Turbiscan背散射光数据表明，当硬脂酰乳酸钠添加量为2‰时，植物奶油的稳定体系最好。本文仅研究了5种乳化剂对常温植物奶油稳定性的影响，筛选出对植物奶油稳定效果显著的乳化剂，并未对稳定性进行深入研究，下一步将扩大乳化剂筛选范围，配制稳定性最好的乳化体系。

参考文献

[1]高玉丽，左爱东，杜江美.复合植物蛋白饮料稳定性影响因素分析[J].饮料工业，2017，20（2）：51-54.

[2]程宝宝.食品乳化剂复配在食品生产中的应用[J].食品安全导刊，2021（24）：133.

[3]刘芸，刘波，邓元源，等.食品稳定剂在植物蛋白乳酸菌饮料生产中的应用研究进展[J].福建农业学报，2017，32（9）：1043-1049.

[4]秦林莉，刘郅骞，张静，等.蔗糖酯在食品工业中的应用研究进展[J].中国调味品，2022，47（4）：207-211.

[5]赵芳芳，王华，贲东旭，等.乳化剂对咖啡乳饮料脂肪稳定性的影响[J].中国食品添加剂，2017（5）：169-174.

[6]张洋，彭喜洋，阮美娟.植物蛋白饮料用复合乳化剂的研究[J].食品研究与开发，2012，33（1）：237-240.

[7]DING Z，HAO A，WANG Z.Water-in-gasoline microemulsions stabilized by polyglycerol esters[J].Fuel，2007，86（4）：597-602.

[8]张大宝，肖春强.一种搅打稀奶油及其制备方法：111771990A[P].2020-10-16.

[9]XIE G，LUO J，LIU S，et al.Electric-fields-enhanced destabilization of oil-in-water emulsions flowing through a confined wedgelike gap[J].Journal of Applied Physics，2010，108（6）：628.

[10]WANG K，ZHANG B，LI G.Effects of weak-alkali ASP composition on the stability of O/W emulsions[J].Energy Sources Part A Recovery Utilization and Environmental Effects，2018，41：1-13.

[11]白潔，彭义交，李玉美，等.基于Turbiscan稳定性分析仪技术研究微细化处理在燕麦豆乳中的应用[J].食品工业科技，2015，36（13）：108-112.

[12]吕长鑫，李萌萌，徐晓明，等.利用Turbiscan稳定性分析仪检测紫苏酸性乳饮料乳化稳定性[J].中国食品学报，2014，14（4）：239-245.

[13]曹卫春.黄原胶和CMC复配对酸性乳饮料稳定性的影响[D].无锡：江南大学，2006.

[14]江漩涛，敬加强，杜磊，等.TURBISCANLAB稳定性分析仪研究稠油乳状液稳定性[J].现代化工，2016，36（1）：176-179.