低能量冰淇淋工艺优化研究

张书弦，彭洁，林应新，徐永平，张晓，楠极，李远志，*

（1.华南农业大学食品学院，广东广州510642；2.辰信食品有限公司，广东潮州515600）

近年来，随着人们生活水平的不断提高，糖和脂肪的摄入量问题越来越被人们所重视，低糖、低盐、低脂、高蛋白的优质产品成为人们追求的目标[1-2]，故低能量冰淇淋具有巨大的市场潜力[3]。在冰淇淋生产中，玉米淀粉作为脂肪替代品具有独特功能[4]；甜菊糖具有高甜度、低热能的特点[5]；为了更好地发挥冰激凌中稳定剂的性能，可将明胶、羧甲基纤维素（钠）复配使用，发挥协同效应[6]；而分子蒸馏单甘脂常常作为冰激凌乳化剂使用来达到乳化、分散、稳定发泡等目的[7]。本研究通过添加甜菊糖和玉米淀粉来降低冰淇淋中的蔗糖含量和脂肪含量，并配合乳化剂稳定剂单甘酯、明胶和CMC 的使用，优化低能量冰淇淋的工艺配方。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 原辅料

全脂奶粉：市售，双城雀巢有限公司；玉米淀粉：食品级，产自广西；蔗糖、甜菊糖、凝固型棕榈油、分子蒸馏单甘酯、明胶、羧甲基纤维素（CMC）均为市售，食品级。

1.1.2 仪器设备

NDJ—79 型旋转式粘度计：上海羽通仪器仪表厂；海尔牌冰箱，均质机：上海东华；HM116 冰淇淋凝冻机：康美制品有限公司；美的牌电磁炉，手持式折光仪：上海精密仪器厂；蛋白质测定仪：上海嘉定粮油仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 冰淇淋的制作工艺流程

原辅料的称取、配制→混合→灭菌（82 ℃～85 ℃，15 min）→均质（65 ℃，18 MPa/3.5MPa）→冷却老化（4 ℃～6 ℃，4.5 h）→凝冻→软质冰淇淋成品

1.2.2 黏度测定

在凝冻前利用旋转黏度计测定，浆料测定温度保持在25 ℃，做3 次平行测定。

1.2.3 膨胀率测定

在凝冻前后分别称取100 g 的冰淇淋浆料和冰淇淋膏体，利用250 mL 量筒进行测定[8]。

膨胀率=（100 g 膏体体积-100 g 浆液体积）/100 g浆液体积×100%

1.2.4 融化率测定

冰淇淋凝冻完毕后，立即称取20 g 置于金属筛网上，金属筛网下放置一容器，于50 ℃恒温箱下放置4 min，称量滴落的浆料质量。通过与初始质量比较得出融化率，融化率越低，抗融化性越好[8]。

1.2.5 热稳定性

量取25 mL 溶解后的软冰淇淋浆料置于50 ℃的恒温箱内保温20 h，测量分层后清液的高度（d1）及软冰淇淋浆料的总高度（d2），然后进行比较。

1.2.6 感官评定

依据国家标准制定感官评定表，请11 名感官评判员对冰淇淋成品进行感官评定，评价指标为色泽、滑腻感、脂肪感、特征风味、甜味及回味，各项指标满分均为10 分，六项指标总满分为60 分[9]。

1.2.7 理化指标测定

脂肪含量用酸水解法测定；总糖含量用直接滴定法测定；蛋白质含量用凯氏定氮法测定；冰淇淋含热量的测定采用计算法；总固形物用手持折光仪测定。

2 结果与分析

根据单因素试验的结果，正交试验的因素和水平选取如表1 所示。

表1 正交试验因素和水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

用L9（34）安排试验，因为分层率在单因素试验中的测定值均为0，故在正交试验里不再予以考查，只考查冰淇淋的黏度、膨胀率、融化率及感官评定这4 个指标，试验结果如表2 所示。

对正交试验结果用极差法进行数据处理，各指标随因素各水平的变化情况分别如表3、4、5 所示。

表2 正交试验结果Table 2 The results of orthogonal experiment

表3 黏度与因素各水平的关系Table 3 The relationships between viscosity and each level of factors

表4 膨胀率与因素各水平的关系Table 4 The relationships between the rate of inflation and each level of factors

2.1 黏度与各因素水平的关系

从黏度上看，极差R 的大小顺序为C＞D＞A＞B，所以单甘酯的添加量对冰淇淋产品的黏度影响最大，棕榈油的添加量对冰淇淋产品的黏度影响最小。选取3 个水平中k 值最大者为因素的最优水平，故该4 个因素的优水平最佳组合为A1B3C2D1。

2.2 膨胀率与各因素水平的关系

膨胀率的处理结果如表4 所示。从膨胀率上看，极差R 的大小顺序为A＞B＞C＞D，所以菊糖的添加量对冰淇淋产品的膨胀率影响最大，明胶与CMC 的配比对冰淇淋产品的膨胀率影响最小。选取3 个水平中k 值最大者为因素的最优水平，所以该4 个因素的优水平最佳组合为A2B3C1D1。

表5 融化率与因素各水平的关系Table 5 The relationships between the melting rate and each level of factors

2.3 融化率与各因素水平的关系

融化率的处理结果如表5 所示。从融化率上看，极差R 的大小顺序为B＞A＞D＞C，所以棕榈油的添加量对冰淇淋产品的融化率影响最大，单甘酯的添加量对冰淇淋产品的融化率影响最小。选取3 个水平中k值最小者为因素的最优水平，该4 个因素的优水平最佳组合为A2B3C1D1。

2.4 综合考查分析讨论4 个指标与各因素水平关系

根据每个因素对各个指标的影响，就4 个因素对冰淇淋4 个指标的影响进行综合考虑分析，确定各个因素的最优水平，得出最优的实验方案。

2.4.1 甜菊糖的添加量对各个指标的影响

甜菊糖取第2 水平时，对冰淇淋的膨胀率、抗融化性及感官这3 个指标都是最优的；而从冰淇淋的黏度上考虑，则是取第1 水平最优。但其对黏度的影响较小，故甜菊糖的添加量最终取水平2（0.04%）为最优。

2.4.2 棕榈油的添加量对各个指标的影响

对于冰淇淋的膨胀率、抗融化性及黏度，棕榈油的添加量取第3 水平最佳；从感官方面，则是取第1 水平最佳。但其对于感官的影响不重要，故棕榈油的添加量最终取水平3（3%）为最优。

2.4.3 单甘酯的添加量对各个指标的影响

对于黏度来说，单甘脂为主要影响因素，取第2水平为最佳；对于膨胀率和抗融化性而言，取第1 水平为最优；对于感官影响，取第2 水平为最优。故单甘酯的添加量最终取水平1（0.15%）为最佳。

2.4.4 明胶与CMC 的配比对各个指标的影响

明胶与CMC 配比对于冰淇淋的黏度、膨胀率、抗融化性及感官得分这4 个指标，均是第1 水平优于其它两水平，即明胶与CMC 的配比取第1 水平（0.1%：0.15%）为最佳。

综上所述，最优配方为甜菊糖添加量取A20.04%；棕榈油添加量取B33%；单甘酯添加量取C10.15%；明胶与CMC 的配比取D1，即0.1%∶0.15%。此配方各项理化指标均符合SB/T 10418-2007《软冰淇淋商业行业标准》[10]。

3 结论

本研究在参考冰淇淋一般配方及相关标准规定的基础上，利用甜菊糖代替部分的蔗糖及利用一定量的玉米淀粉代替部分的脂肪来制作低能量冰淇淋。选取甜菊糖、凝固型棕榈油、单甘酯及明胶与CMC 的配比为因素设计，进行正交实验而得出的最优配方为甜菊糖添加量0.04%、棕榈油添加量3%、单甘酯添加量0.15%、明胶与CMC 的配比0.1%∶0.15%。本研究优化配方中蔗糖的含量大约为9%，脂肪的含量约为6.3%，优化后的冰淇淋的能量要比市售普通产品低50%左右。且本研究配方在黏度、热稳定性、膨胀率、抗融化性、感官评定及总固形物含量这几个指标上均良好，配料简单易取、价格便宜、富有营养，故具有良好的市场前景。

[1] 段善海,缪铭.低能量保健冰淇淋的开发研究[J].食品工业科技,2005(5):84

[2] 郑建仙.低能量食品[M].北京:中国轻工业出版社,2001

[3] 袁尔东,郑建仙.论低能量冰淇淋的技术开发[J].冷饮与速冻食品工业,2003(1):17

[4] 金越,张雪梅,卢阳,等.脂肪替代品在食品中的研究与应用[C].中国奶业协会年会论文集2009(下册),2009:220-223

[5] 郭雪霞,赵仁邦.甜菊糖苷的保健功能及其在食品中的应用[J].中国食物与营养,2012,18(1):32-35

[6] 姚龙坤,顾平远,黄文涛.明胶在食品工业中的应用简述[J].明胶科学与技术,2009,29(1):24-25

[7] 郝利平,聂乾忠,陈永泉,等.食品添加剂[M].北京:中国农业大学出版社,2009

[8] 张文明,汪文陆,胡晓静,等.无蔗糖低脂肪低热量保健冰淇淋的研究[J].中国乳品工业,1999,27(5):12-16

[9] Adapa S, Dingeldein H, Schmidt K A, et al. Rheological properties of ice cream mixes and frozen ice creams containing fat and fat replacers[J].J Dairy Sci,2000,83:2224-2229

[10] 中华人民共和国商务部.SB/T 10418-2007 软冰淇淋商业行业标准[S].北京:中国标准出版社,2007