水包油型乳液在无乳脂酸乳中的应用研究

王 然，项铁男，孙明哲，吴 威，刘晓强

（1.长春职业技术学院 食品与生物学院，吉林 长春130033；2.吉林大学 生物与农业工程学院，吉林 长春130022；3.吉林工程职业学院 粮油食品学院，吉林 四平136001）

酸乳是以生牛（羊）乳为原料，经过乳酸菌发酵而制成的一种富含益生菌的发酵乳制品。酸乳具有丰富的营养价值和益于人体健康的功能特性。有研究表明，酸乳有助于改善肠道菌群[1-2]、促进肠胃健康[3-4]、缓解乳糖不耐受[5]、促进睡眠[6]、提高免疫力[7]以及降低心血管疾病患病风险[8]等多种功效。近年来，人们对功能性乳制品、低脂或无脂乳制品的需求量明显提高。为改善全乳脂酸乳中脂肪酸组成单一的缺点，研究在酸乳中引入功能性油脂，制备富含多不饱和脂肪酸的无乳脂酸乳已然成为功能性酸乳未来主要发展方向之一[9-11]。解冰心[12]研究了添加不同植物油对益生菌酸奶发酵特性及品质的影响，发现添加植物油对酸奶的持水性、硬度和黏度等物理性质有显著影响，并且添加植物油使酸奶中不饱和脂肪酸含量升高；关丰睿[13]研究了利用林蛙油制备低脂酸奶，通过试验确定凝固型林蛙油营养低脂酸奶的最佳配方，发现由林蛙油制备的低脂酸奶在贮藏21 d后，仍然表现出良好的稳定性；金磊等[14]通过在脱脂乳中添加亚油酸制备酸奶，研究表明，亚油酸的添加量与酸奶的黏度、活菌数和共轭亚油酸的产量密切相关；随着亚油酸添加量的增加，酸奶的黏度、活菌数和共轭亚油酸的产量显著增加，当脱脂乳中亚油酸添加量为0.1%，发酵时间为36 h时，可以获得品质优良的共轭亚油酸酸奶。然而，由于无乳脂酸乳的凝乳品质明显逊色于全乳脂酸乳，所以限制了无乳脂酸乳产品的开发与普及。

葡萄籽油是葡萄酒酿造的副产品葡萄种子，经压榨而制成的液态油。其富含亚油酸、植物甾醇和生育三烯酚，可以增加对人体有益的高密度脂蛋白胆固醇，并降低有害的低密度脂蛋白胆固醇，从而有助于预防心血管疾病[12]。因此，本研究利用水包油型乳液包覆葡萄籽油，用于制备无乳脂酸乳，以期提高无乳脂酸乳中和多不饱和脂肪酸的含量，并且通过研究水包油型乳液对无乳脂酸乳凝乳品质特性的影响，以期提高无乳脂酸乳的凝乳品质，开发出富含多不饱和脂肪酸的新型功能性酸乳。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

全脂牛乳：黑龙江完达山阳光乳业有限公司；脱脂牛乳：德国好沃德食品有限公司；果葡糖浆：中粮生化能源（公主岭）有限公司；酸奶发酵剂（保加利亚乳杆菌∶嗜热链球菌=2∶1）：安琪酵母有限公司；葡萄籽油：上海奕乾贸易有限公司；辛烯基琥珀酸酐（octenyl succinic anhydride，OSA）淀粉酯微粒：实验室自制；酪蛋白酸钠（蛋白含量95%）：郑州华峰食品科技有限公司；羟丙基甲基纤维素（hydroxy propyl methyl cellulose，HPMC）（食品级）：济南云飞化工有限公司。实验所用化学试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

TA-XTplus2质构仪：英国SMS公司；AR500流变仪：美国TA公司；CRS300实验室乳化机：上海驰翔新能源设备科技有限公司；HN-1000Y超声波细胞破碎仪：上海汗诺仪器有限公司；GNP9080恒温培养箱：常州菲普实验仪器厂；HH-W600电热恒温水浴箱：金坛市医疗仪器厂。

1.3 方法

1.3.1 水包油型乳液及油胶的制备

参照王然等[15-16]的方法并做适当修改。水包油型乳液由20 g/100 mL葡萄籽油、0.05 g/100 mL OSA淀粉酯微粒、1 g/100 mL酪蛋白酸钠、1 g/100 mL HPMC配制而成。将酪蛋白酸钠置于去离子水中搅拌2 h，然后将HPMC和OSA淀粉酯微粒置于上述去离子水中搅拌30 min，再将混合液倒入葡萄籽油中，使用乳化机以9 000 r/min进行乳化处理15 min，制成水包油型乳液。用体积分数2%的HCl将乳液pH调至5.0，静置2 h，待乳液分层并稳定后，用注射器把乳液底部的液相抽除，得到水包油型乳液油胶，简称乳液油胶（emulsion oleogels，EO）。

1.3.2 无乳脂酸乳的制备工艺流程及操作要点

调配、均质：向脱脂牛乳分别加入质量分数为3.2%、3.6%、4.0%和4.4%的乳液油胶，再加入质量分数为8%的果葡糖浆，搅拌均匀，利用实验室乳化机8 000 r/min均质处理12 min。

杀菌、冷却：将乳液加热至95 ℃，保温5 min杀菌；然后将乳液冷却至42 ℃。

接种：按质量分数0.1%的接种量，加入酸奶发酵剂，搅拌均匀后，置于洁净、灭菌的带盖玻璃容器中。

发酵、后熟：在42 ℃恒温培养箱中发酵8 h；然后在4 ℃冰箱中冷藏12 h后熟，即制得无乳脂酸乳。

1.3.3 无乳脂酸乳理化性质的测定

根据GB 19302—2010《食品安全国家标准发酵乳》[17]，对无乳脂酸乳的脂肪含量、酸度进行检测。无乳脂酸乳的持水性测定参照陈峰青等[18]方法。

1.3.4 无乳脂酸乳质构的测定

使用质构仪对六种酸乳样品（全乳脂酸乳，无乳脂酸乳，添加3.2%、3.6%、4.0%、4.4%EO制备的无乳脂酸乳）进行质构检测，选择物性指标硬度和黏稠度作为主要检测数据。选择直径35 mm的压力盘为检测探头，质构仪检测参数设置为下降速度3mm/s，检测速度1mm/s，上升速度10 mm/s，下降距离30 mm，触发力10 g[19]。

1.3.5 无乳脂酸乳流变性的测定

参考王磊等[20]的方法使用应力控制型流变仪对六种酸乳样品的流变性进行检测，选择直径40 mm圆形平板夹具，夹具与样品空隙设为1 000 μm，检测温度设为20 ℃。在剪切速率从2 s-1增加至200 s-1过程中，检测无乳脂酸乳样品的表观黏度。

1.3.6 无乳脂酸乳感官质量评价方法

选择有感官评价经验的品评员10人，从凝乳外观、凝固状态、乳清析出和口感四个方面对无乳脂酸乳进行感官评分，每项评价指标最低分为0分，最高分为25分，样品感官评价满分为100分；每位品评员对编号不同的同一样品进行平行评价3次，评分结果取平均值，具体评价标准及分数等级分配见表1[21]。

表1 无乳脂酸乳感官评价标准Table 1 Sensory evaluation standards of cream-free yoghourt

1.3.7 模糊数学评价模型的构建

本研究以凝乳外观、凝固状态、乳清析出和口感为因素集，以优、良、劣为评语集，依据感官评价结果，构建4因素感官评价矩阵模型，采用模糊数学评价法对感官评价模型进行分析。

因素集E=｛e1，e2，e3，e4｝=｛凝乳外观，凝固状态，乳清析出，口感｝；评语集R=｛r1，r2，r3｝=｛优，良，劣｝。由于4个评价因素（凝乳外观、凝固状态、乳清析出、口感）共同反映无乳脂酸乳感官品质，并且4因素之间相互联系、同等重要，所以，设计4因素的权重系数为W=｛w1，w2，w3，w4｝=｛0.25，0.25，0.25，0.25｝，权重系数总和为1。

模糊数学评价模型F=W×M，其中F为模糊数学评价集，W为权重系数，M为模糊数学矩阵。根据表1感官评价标准，品评员对六种酸乳样品进行感官评价，并确定评分等级。采用归一化法对全部评价结果进行处理，得到六个四阶模糊数学矩阵Mi（其中i为样品编号）。

1.3.8 试验数据统计分析

采用SPSS Statistics 20.0统计分析软件对试验数据进行分析。选择Duncan分析，在95%的置信水平范围内，计算试验数据之间差异的显著性。试验结果取自3个平行样品的检测结果，表示为“平均值±标准差”。

2 结果与分析

2.1 乳液油胶添加量对无乳脂酸乳理化指标的影响

在乳液体系发酵过程中，乳酸菌通过生长、代谢和繁殖，持续地分解乳糖生成乳酸，使乳液体系的酸度升高，当体系酸度达到酪蛋白等电点时，体系中的酪蛋白开始凝固形成凝胶网络结构，进而提高酸乳的持水性。不同乳液油胶添加量对无乳脂酸乳理化性质的影响，结果见表2。由表2可知，在脱脂牛乳中添加乳液油胶，对无乳脂酸乳的酸度产生了显著的影响（P＜0.05）。当乳液油胶添加量为3.2%时，酸乳样品的酸度达到最高，为107.41°T；继续增加乳液油胶，酸乳样品的酸度反而呈现下降的趋势。这可能是因为乳液油胶中含有大量的葡萄籽油，葡萄籽油富含能够对乳酸菌产生抑制作用的亚油酸，导致酸乳样品酸度降低[22]。脱脂酸乳的酸度（89.35°T）高于全乳脂酸乳（78.66°T），这可能与脱脂酸乳中较高的乳糖含量有关。乳液油胶添加量为4.0%和4.4%的酸乳样品，其持水性优于全乳脂酸乳，而脱脂酸乳的持水性最低，脱脂酸乳在发酵中没有形成凝块，这可能与酪蛋白凝胶网络结构不完善有关。根据理化指标结果，最佳乳液油胶添加量为4.4%。

表2 不同乳液油胶添加量对无乳脂酸乳理化指标的影响Table 2 Effect of different emulsion oleogels additions on physicochemical indexes of cream-free yoghourt

2.2 乳液油胶添加量对无乳脂酸乳质构的影响

质构仪是通过模拟人体口腔对食物的咀嚼行为，将食物的物性量化为硬度、黏稠度等具体数据，因此质构检测能够反映酸乳的感官品质，质构特性是食品能否被消费者接受的重要考量依据。不同乳液油胶添加量对无乳脂酸乳质构的影响，结果见图1。

图1 不同乳液油胶添加对无乳脂酸乳质构的影响Fig. 1 Effect of different emulsion oleogels additions on the texture of cream-free yoghourt

由图1可知，添加了乳液油胶的无乳脂酸乳样品其硬度和黏稠度明显高于全乳脂酸乳和脱脂酸乳（P＜0.05），并且随着乳液油胶添加量的增加，无乳脂酸乳样品的硬度和黏稠度均呈现升高的趋势。这表明添加乳液油胶能稳定无乳脂酸乳的凝胶网络结构，对提升酸乳质构特性具有重要作用。解冰心[12]通过研究在复原乳中加入葡萄籽油制备植物油酸乳，发现葡萄籽油酸乳的硬度随体系中葡萄籽油含量的增加而增加，这与本试验结果一致。根据质构指标结果，最佳乳液油胶添加量为4.4%。

2.3 乳液油胶添加量对无乳脂酸乳流变性的影响

通过检测不同剪切速率下酸乳的表观黏度，可以了解在储藏、运输中酸乳对受到外力的耐受性和凝乳结构稳定性。不同乳液油胶添加量对无乳脂酸乳流变性的影响，结果见图2。由图2可知，随着剪切速率的增加，六种酸乳样品的表观黏度均呈现出先下降而后趋于平稳的趋势。无乳脂酸乳样品的表观黏度随着乳液油胶添加量的增加而增加，并且当乳液油胶添加量为4.4%时，无乳脂酸乳的表观黏度最大，而且在剪切过程中，其表观黏度始终高于另外五组样品。全乳脂酸乳的表观黏度高于脱脂酸乳，但是低于添加了乳液油胶的四组酸乳样品。这表明乳液油胶可以代替乳脂肪增加酸乳的表观黏度。魏月媛[23]研究使用火麻仁油制备凝固型酸乳，发现火麻仁油酸乳与全乳脂酸乳具有相似的黏度，并且添加适宜比例的火麻仁油可以促进由益生菌发酵并使酸乳凝乳结构得到优化。根据表观黏度结果，最佳乳液油胶添加为4.4%。

图2 不同乳液油胶添加量对无乳脂酸乳表观黏度的影响Fig. 2 Effect of different emulsion oleogels additions on the apparent viscosity of cream-free yoghourt

2.4 模糊数学模型感官评价分析

根据表1无乳脂酸乳感官评价标准，10名品评员对六种酸乳样品进行感官品评并投票，具体评价结果见表3。

表3 无乳脂酸乳感官评价票数Table 3 Sensory evaluation grading votes of cream-free yoghourt

根据10位品评员对无乳脂酸乳样品的评分结果及归属等级，以样品1凝乳外观为例，8人选择优，2人选择良，0人选择劣，所以得到：m凝乳外观=（0.8，0.2，0）；同理，得到：m凝固状态=（0.7，0.3，0）、m乳清析出=（0.7，0.3，0）、m口感=（0.8，0.2，0），因此，样品1感官评价矩阵为同理可以得出样品2～样品6的5个感官评价矩阵：

2.5 建立模糊数学感官评价集

根据模糊数学评价模型F=W×M，其中权重系数W=（0.25，0.25，0.25，0.25），可以得到：F1=W×M1=（0.25，0.25，

同理得到：F2=（0.250，0.325，0.425），F3=（0.625，0.275，0.100），F4=（0.750，0.200，0.050），F5=（0.875，0.125，0），F6=（0.825，0.15，0.025）。

为得出模糊数学感官评价总分，设计感官评价等级区域：优为71～100分，良为36～70分，劣为0～35分；以各等级区域中间数值建立评语集C=（86，53，18），则无乳脂酸乳模糊数学感官评价总分为Gi=Fi×C（i=1，2，3，…，9），因此，G1=F1×C=（0.75，0.25，0）×（86，53，18）=77.75，同理，G2=46.375，G3=70.125，G4=76，G5=81.875，G6=79.35。

根据上述模糊数学感官评价总分可以得出，六种酸乳样品的感官品质从优至劣依次为样品5、样品6、样品1、样品4、样品3、样品2；其中样品1、4、5、6均为优等，样品2、3为良等。虽然样品2凝固状态不佳、凝乳稀薄、颜色暗淡，但是其乳清析出量不大，并且口感相对滑润，因此根据感官评分结果归为等级良。在样品2的基础上，样品3添加了3.2%EO，酸乳在色泽、凝乳质地、凝固状态和润滑程度等方面均得到了明显的改善，并且随着EO添加量的增加，无乳脂酸乳的分值发生了明显的提升，其分值明显高于样品2（NF）；当EO添加量为4.0%时，由其制备的样品5的模糊数学感官评价总分81.875分，明显高于样品1（CF）77.75分；然而继续增加EO，感官评价总分呈下降趋势，这主要因为EO含有大量的葡萄籽油，酸乳体系中葡萄籽油含量增加，导致酸乳颜色变成暗黄色，影响了凝乳外观。因此，根据模糊数学感官评价得分结果，无乳脂酸乳中水包油型乳液油胶添加量为4.0%时，酸乳的感官品质最优。

3 结论

本研究以水包油型乳液油胶为原料，制备无乳脂酸乳，并对无乳脂酸乳的理化指标、质构特性、流变性及感官品质等指标进行检测，研究发现，添加乳液油胶可以提高无乳脂酸乳的酸度、持水性、硬度、黏稠性和表观黏度；随着乳液油胶添加量从3.2%增加至4.4%，无乳脂酸乳的品质得到提升。当乳液油胶添加量为4.0%时，无乳脂酸乳的感官评价得分最高，为81.875分，其具有完整的凝块、良好的凝乳结构和质地，口感滑润、稠厚，并具有淡淡的葡萄清香，是一种极具开发价值的发酵乳制品。