米糠膳食纤维脂肪替代物的性质研究

刘羽萌，窦博鑫，宋丹丹

（哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江省高校食品科学与工程重点实验室，黑龙江哈尔滨 150076）

脂肪为人体重要的三大营养物质之一，可以提供给食物良好的口感和风味，增加人们对食品的满意程度。但是，由于人们过多地摄入脂肪，直接引起了高血脂、高血压等患病几率的增加，所以脂肪替代物逐渐引起了人们的关注[1-3]。

脂肪替代物是一种在感官性质和理化性质上模拟脂肪并且具有类似脂肪口感的物质，通常脂肪替代物所含有的热量较低，但其并不能完全替代脂肪[1,4-5]。米糠含有大量的不溶性膳食纤维，并且通过改变其与水分子的亲和力，从而达到了避免其口感粗糙的效果，模拟了脂肪的特性，达到了替代脂肪的目的[6-8]。菊粉也是一种优良的脂肪替代品，菊粉可以与水结合，形成一种弱凝胶状态，形成类似奶油的结构，会产生润滑细腻的口感，从而达到模拟脂肪的目的，为食物提供良好的风味。

试验由米糠膳食纤维制备脂肪替代物，并对其理化性质进行分析，同时与由30%的菊粉制备的脂肪替代物性质进行比较分析，为将脂肪替代物添加到食品中提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

脂肪替代物，实验室自制；菊粉，比利时公司提供；大豆油，哈尔滨九三集团有限公司提供。

DHG-9141A型电热鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司产品；JA1003N型电子天平，上海菁海仪器有限公司产品；TA New Plus质构仪，Isenso Inteligent Technology公司产品；TDZ4-WS型医用离心机，湖南湘仪仪器产品；PHS-3C型pH计，上海仪电科学仪器产品。

1.2 试验方法

1.2.1 脂肪替代物吸湿性的测定

将盛有NaCl溶液的干燥器恒温干燥24 h，将制备的脂肪模拟物称质量后放入干燥器中恒温保存，称质量直到不再变化。按下列公式计算吸湿率，并与30%菊粉脂肪替代物进行比较[9]。

1.2.2 脂肪替代物溶解性的测定

将样品配制成30%的溶液，恒温下水浴30 min后离心，取上清液干燥至恒质量，按下列公式计算溶解性，将测定结果与30%菊粉脂肪替代物进行比较[10]。

式中：C——脂肪替代物溶解离心后所得到的上清液烘干后的质量，g；

W——被溶解的脂肪替代物质量，g；

S——脂肪替代物的溶解度，%。

1.2.3 脂肪替代物乳化性和乳化稳定性的测定

取适量样品溶于水，取乳状液加入到质量分数为0.1%的SDS溶液中摇匀，于波长500 nm下测吸光度（A0），得到脂肪替代物乳化性[11]，10 min后再取适量样品溶于水，按照同样的方法对样品的吸光度进行第2次测定，此测定结果为乳化稳定性，同时对菊粉脂肪替代物的乳化性和乳化稳定性进行测定，并将测定得到的结果相互比较。

1.2.4 粒径分布

使用Mastersizer 2000，以乙醇为分散剂，采用粒度分析仪对样品进行粒度分布和平均粒度测定[12]，将测定结果与30%菊粉脂肪替代物进行比较。

1.2.5 扫描电镜观察脂肪替代物超微结构

使用扫描电镜在不同放大倍数下对不同取代度样品进行观察，将测定结果与30%菊粉脂肪替代物进行比较。

2 结果与分析

2.1 米糠膳食纤维脂肪替代物吸湿性分析

不同样品的吸湿率见图1。

图1 不同样品的吸湿率

由图1可知，不同取代度样品吸湿率均高于菊粉脂肪替代物，随着取代度的增加，吸湿率逐渐增加，这是由于样品结构的改变使其与水的接触面积增大，与水分子充分接触反应，并且随着反应时间的逐渐延长，提高了样品的吸水率，从而使得其吸湿率增大[13]。

2.2 脂肪替代物水溶性及溶解性的分析

水溶性和溶解性的分析见图2。

由图2可知，不同取代度样品的水溶性和溶解性均比膳食纤维的水溶性及溶解性高，并且比菊粉脂肪替代物低。这是由于样品分子逐渐被降解，并且分子量降低，形成小颗粒与水的亲和力加强。小颗粒的分子结构较为脆弱，所以其溶解性增加，发生部分溶解。

2.3 脂肪替代物乳化性（EA） 和乳化稳定性（ES）的测定

不同样品的乳化性和乳化稳定性见图3。

图3 不同样品的乳化性和乳化稳定性

由图3可知，样品取代度越大，其乳化性和乳化稳定性越高。这是由于分子链经过化学反应后断裂形成了许多小分子链，从而增加了反应强度，所以其乳化性和乳化稳定性得到了提高，并且样品的乳化性和乳化稳定性均比菊粉制备的脂肪替代物乳化性和乳化稳定性高，所以膳食纤维脂肪替代物性质更好，更适合应用到食品中，从而起到替代脂肪的作用[11]。

2.4 粒径分布

不同样品的粒径分布见图4。

脂肪替代物粒径的大小通常与其性质相关，并决定着脂肪替代物应用到食品中的口感，当粒径小于10 μm时，脂肪替代物才可以模拟脂肪的性质和口感，如果粒径过大，会使脂肪替代物应用到食品中时的口感降低，产生粗糙感，但是当脂肪替代物粒径小于0.05 μm时，则不会形成稳定的弱凝胶状态，从而无法达到模拟脂肪细腻口感的效果[12]。

不同样品的粒径分布的影响见表1。

图4 不同样品的粒径分布

表1 不同样品的粒径分布的影响

由表1可知，所制备样品的粒径分布范围较广，且90%以上的粒径在479.165 μm以上。与菊粉脂肪替代物相比（平均粒径为8.93 μm） 平均粒径还要小，可以达到脂肪替代物的粒径要求。

2.5 扫描电镜下观察脂肪替代物超微结构

1 000倍下的电镜扫描见图5。

图5 1 000倍下的电镜扫描

由图5可以看出，菊粉颗粒表面光滑，菊粉颗粒间无空隙，并且菊粉颗粒粒度较大。膳食纤维的扫描电镜可以看出，膳食纤维的表面致密、粗糙，颗粒尺寸大小分布不一，并且颗粒表面出现明显的孔洞和空穴且孔洞大小不一，分布无规律，膳食纤维颗粒的平均粒径与菊粉颗粒相比明显变小，此电镜扫描结果与之前测得的粒径分布结果相一致，所以试验制得的脂肪替代物可以替代脂肪应用到食品加工中。

3 结论

不同取代度的样品吸湿率均高于菊粉脂肪替代物，且随着取代度的逐渐增加，吸湿率也逐渐增加，同时其水溶性和溶解性、乳化性和乳化稳定性均显著增加。制备得到的样品粒径均小于10 μm，性质良好，可以起到替代脂肪、模拟脂肪口感的作用，且制备得到的脂肪提替代物粒径小于菊粉脂肪替代物的粒径。扫描电镜得到的结果显示，菊粉颗粒表面光滑、颗粒较大，制备所得到的样品表面疏松并且有明显的、大小不一的孔洞，生成小分子物质明显增多，颗粒粒径与菊粉颗粒相比明显变小，与测定结果一致。

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