真空浓缩椰浆乳化稳定性探究*

李晓煜，沈晓君，赵松林，陈卫军

1(海南大学食品学院，海南海口，570228)2(中国热带农业科学院椰子研究所，海南文昌，571339)

3(海南省椰子深加工工程技术研究中心，海南文昌，571339)

椰子(Cocos nucifera L.)多年生常绿乔木，属于棕榈科椰子属，是海南省的主要经济作物。其果肉占全果质量的28% ～30%，富含蛋白质、脂肪、和维生素等多种人体必需的营养物质，营养价值很高［1］。用椰子制成的饮料、糖果等食品，因其特有的浓郁椰香味和圆润的口感受到广大消费者的喜爱。

椰浆是由新鲜椰肉榨汁所得，高温天气使得椰浆分层现象严重，导致其易变质，贮存期短，多自产自销或短途运输、短期使用［2］，严重影响了椰子制品的生产和经济效益的提高。浓缩椰浆是通过蒸发、离心等降低椰浆中的水分、经乳化、均质后制成的一种浓缩果浆，成品比新鲜椰浆浓约50倍［3］。优化实验室真空浓缩椰浆的生产条件，通过乳化剂的添加，可以达到保持椰浆品质，提高贮存稳定性的目的，解决贮运难题，从而促进椰子产业经济的发展。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

椰浆:新鲜白椰肉压榨所得，海南友助食品厂;分子蒸馏单硬脂酸甘油酯，美晨集团股份有限公司;蔗糖酯，柳州爱格富食品技术股份有限公司;酪蛋白酸钠，谷神生物科技集团有限公司;乳酸脂肪酸酯，丙二醇脂肪酸酯，聚甘油脂肪酸酯，郑州大河食品科技有限公司;Span 60，成都格雷西亚化学技术有限公司。

循环式真空水泵SHZ-DⅢ，郑州英峪予华仪器有限公司;旋转蒸发器RE-2000A，上海亚荣生化仪器厂;高压均质机GYB60-6S，上海东华高压均质机厂;食品物性分析仪TMS-PRO，美国FTC公司;高速离心机US-32R，Hettich公司;pH计FE20K Plus，瑞士梅特勒-托利多(上海)公司。

1.2 实验方法

将200 mL新鲜椰浆，在真空度0.095 MPa，转速60 r/min，一定温度下浓缩至水分含量30%左右为止。然后，取600 mL浓缩椰浆加入适量乳化剂，搅拌均匀使其完全溶解后，高压均质。均质时，一级压力25 MPa，二级压力 15 MPa［4］，均质时间 10 min。

1.2.1 最佳真空浓缩温度的确定

在各个浓缩温度 45、50、55、60、65、70 ℃，浓缩50 min，每隔10 min记录椰浆的质量。浓缩结束后，观察椰浆的颜色变化，测定其pH值及黏度。然后，取各个浓缩后的椰浆200 mL置于型号相同的小试管里，常温下静置4 h后用游标卡尺测量其各自的脂肪上浮高度［5］。

1.2.2 乳化剂的筛选

浓缩椰浆作为一种油脂含量较高的W/O型乳状液，易受温度及贮存条件的影响，从而发生油水分离，选择合适的乳化剂，使蛋白、水和油脂形成均匀、稳定的乳浊状态，不仅可以提高其稳定性，还能增强椰浆品质。根据食品添加剂使用标准GB 2760-2011，选取单硬脂酸甘油酯、蔗糖酯、酪蛋白酸钠、丙二醇脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、乳酸脂肪酸酯、Span 60，进行乳化剂的筛选［6-9］。

1.2.3 乳化稳定性的测定

结合乳状液脂肪上浮高度的测定，以离心沉淀率来表征乳化的稳定性，具体测定方法:取适量均质后的椰浆于离心管中，在离心力2 500 g/min、温度4℃下，离心5 min后，测定离心沉淀率［10］。

1.2.4 乳化后椰浆质构的测定

浓缩椰浆均质后冷至室温，取200 mL于型号相同的小烧杯里，用食品物性分析仪测定质构。测定方法:使用圆锥形探头，通过TPA测试软件测定其内聚性、弹性、胶粘性以及咀嚼性，检测速度60 mm/min，Trigger Force 0.10 N，样品高度16.03 mm，形变百分量50，起始力0.1 N。

1.2.5 乳化剂复配的正交试验

通过单一乳化剂实验结果，选取了单硬脂酸甘油酯、蔗糖酯、Span 60、酪蛋白酸钠的添加量作为正交试验的四个因素，如下表1乳化剂正交试验因素水平表所示，来进行四因素三水平正交试验［11］。

表1 L9(34)乳化剂正交试验因素水平表Table 1 The factors and levels of orthogonal experiment L9(34)

2 结果分析与讨论

2.1 浓缩温度对椰浆物理性质的影响

真空浓缩是在较高真空度下，使水分在较低的温度从椰浆中分离出来［12］，该方法能够有效增加椰浆的浓稠度及保持其原有营养成分。浓缩时真空度越高，所需的浓缩温度越低，因此浓缩真空度选用实验室可到达的最大值0.095 MPa。由图1可知，椰浆的质量随浓缩时间的增加不断减少，且随着浓缩温度的升高，椰浆中水分蒸发速率不断加快。在浓缩温度不低于55℃时，浓缩时间适宜，浓缩速率较快，椰浆中的水分大部分被除去，取得了较为良好的浓缩效果。

图1 不同温度下椰浆质量随时间变化趋势图Fig.1 Changes of coconut milk weight over time at different temperatures

新鲜椰浆的pH=6左右，其黏性较差，常温下放置，很快便开始分层，最终分为上中下3层:上层油，下层水溶性物质，中间是椰奶，且在约2 h后开始腐败变质。浓缩温度的提高，可以有效降低椰浆中原有水分含量，使其黏性增大，有利于保持椰浆质量稳定性，延长贮存期［13］。然而，伴随着温度的升高，椰浆的颜色逐渐加深变黄，且过高的温度会使得椰浆蛋白失活。由表2可知，在相同浓缩时间内，随着浓缩温度的升高，椰浆的pH值不断降低，黏性逐渐增大，是由于椰浆中水分被除去，浓度增大的结果，也是导致椰浆颜色由乳白色→淡黄色→浅黄色→深黄色变化的原因之一。新鲜的椰浆4℃下放置4 h，水层高度为2.60 cm，浓缩后其脂肪上浮高度有明显的下降，但较高温度的浓缩并没有完全抑制椰浆的分层，且严重影响了椰浆的颜色。由表2可知，55℃和60℃浓缩后椰浆的颜色、pH值与新鲜椰浆相差不大，黏性较高，浓缩时间适宜，脂肪上浮高度较小，均为十分优良的浓缩条件。但是，随着浓缩温度的升高，椰浆的香味物质会受到一定程度上的破坏，使椰香味降低，且温度越高，破坏性越大。因此，选用稍低的55℃作为实验室最适宜的真空浓缩温度，该温度下所得椰浆浓缩度高，椰香味馥郁。

表2 椰浆真空浓缩前后物理性质变化表Table 2 Changes in the physical properties of the coconut milk when before and after vacuum concentrated

2.2 单一乳化剂实验结果

2.2.1 单一乳化剂对椰浆的质构的影响

食品乳化剂属于表面活性剂，不仅具有亲水和亲油的两亲特性，能降低油与水的表面张力，在高压均质下，使油与水“互溶”，形成比较稳定的溶液［14］，而且在一定程度上提高了食品的口感。椰浆质构采用美国FTC公司的TMS-Pro型食品物性分析仪进行TPA黏度测定。结果如图2所示。

图2 单一乳化剂对椰浆质构影响Fig.2 Effects of different kinds of emulsifiers on texture of vacuum concentrated coconut milk

原始浓缩椰浆的内聚性为0.25，弹性为2.16，胶黏性为0.11，咀嚼性为0.75。由图2可知，对同一乳化剂来说，随着乳化剂的量的增大，椰浆的质构呈现出先增后减的趋势，且椰浆的内聚性、弹性、咀嚼性与其胶粘性呈一定的正相关关系，因此，胶黏性可作为评判乳化效果优劣的重要指标。浓缩椰浆作为W/O型乳状液，选用HLB值3～6.8的乳化剂较为适宜［15］。对于不同种的乳化剂，由于HLB值的不同，对椰浆的质构作用也有所差异。其中，丙二醇脂肪酸酯、乳酸脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯的加入，椰浆的胶粘性低于原始椰浆，不宜于于作为椰浆的乳化剂。

2.2.2 单一乳化剂对椰浆稳定性的影响

对同一乳化剂，随着加入量的增大，椰浆分子间的作用力增大，形成的乳状液稳定性提高，离心沉淀率显著降低，脂肪上浮高度减小，两者是负相关关系。随着乳化剂量的继续增大，椰浆的稳定性反而下降，原因是具有亲水亲油性质的乳化剂，随着加入量增大，使其形成的乳液分子体积增大，不利于乳液保持均匀稳定。对于不同种类的乳化剂来说，加入相同量，丙二醇脂肪酸酯、乳酸脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯，椰浆的胶黏性均低于原始椰浆，分子间作用力较小，稳定性明显低于其他几种乳化剂。

图3 单一乳化剂对椰浆稳定性的影响Fig.3 Effects of single emulsifier on stability of vacuum concentrated coconut milk

综上，单硬脂酸甘油酯(HLB值约为3.8)乳化效果高效，蔗糖酯((HLB值为3～15)亲水亲油范围广，可以有效提高椰浆的品质和稳定性;酪蛋白酸钠(HLB值约为3.5)不仅乳化效果显著，还是天然的营养成分，没有添加量的限制;Span 60(HLB值为4.7)乳化能力强，且与其它乳化剂复配有较好的协同增效作用［16］。

2.3 乳化剂复配对浓缩椰浆质构及乳化稳定性的影响

生产实践中，单一乳化剂的加入，对产品功能性质改善存在一定局限性，因而常选用复配乳化剂，因其协同效应能赋予产品以更好品质［17］。根据乳化剂的单因素实验结果，选取以上4种乳化剂的3个水平进行椰浆乳化剂复配，其正交试验设计及其实验结果见下表3。

表3 乳化剂复配的正交试验设计结果Table 3 The result of orthogonal experiment ofmixed emulsifiers

用SPSS 19对乳化剂正交试验结果进行方差分析［18］，结果如表4 所示。

表4 正交试验结果方差分析表Table 4 The variance analysis of mixed emulsifiers

由正交试验结果方差分析表可以看出，各个因素对乳液胶粘性的影响力大小分别是:单硬脂酸甘油酯＞酪蛋白酸钠＞Span 60＞蔗糖酯;而对于离心稳定性来说，则是蔗糖酯＞Span 60＞单硬脂酸甘油酯＞酪蛋白酸钠。这是由于椰浆中还含有一定量的水分，亲水性乳化剂蔗糖酯的加入，使形成的W/O型乳状液更为稳定，能够长久地保存［19］。因此，胶黏性最优实验组合为 A1B2C2D1，而对于离心稳定性为A1B1C2D1。因加入蔗糖酯0.10%与0.15%时胶黏性相差不大，而0.10%时沉淀率最小，所以选择A1B1C2D1即单硬脂酸甘油酯0.15%、蔗糖酯0.10%、酪蛋白酸钠0.09%、Span 600.06%作为最优的浓缩椰浆乳化剂配方。由最优乳化剂配方制得的浓缩椰浆，与原始椰浆相比，颜色更为鲜亮，质地均匀，稳定性良好，长久放置不分层，是品质优良的乳状液。

图4 复配乳化剂对真空浓缩椰浆的作用Fig.4 The effect of mixed emulsifiers on the vacuum concentrated coconut milk

3 结语

通过对真空浓缩椰浆温度的考察，确立了实验室较优浓缩条件:真空度0.095 MPa，转速60 r/min，温度55℃，该条件下可将椰浆中水分含量降低至30%左右。之后，对浓缩椰浆的乳化剂进行了筛选与复配，得到了最优乳化剂组合:单硬脂酸甘油酯0.15%、蔗糖酯0.10%、酪蛋白酸钠0.09%、Span 60 0.06%，乳化得到的椰浆为雪白色的膏状固体，置于低温下(4℃)保存不凝固，颗粒细腻，椰香味浓郁，质构及稳定性与原始椰浆相比，均比较优良。

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