真空浓缩椰浆乳化稳定性探究

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【摘要】浓缩椰浆是由新鲜椰肉榨汁浓缩所得,是生产椰子制品的重要原料.由于浓 缩椰浆脂肪含量高，易出现分层等质量问题.为此，经过反复试验优化了真空浓缩制备 椰浆条件，且通过乳化剂筛选及复配，得到了使其形成稳定W/O乳状液的乳化剂配 比:单硬脂酸甘油酯0.15%、蔗糖酯0.10%、酪蛋白酸钠0.09%、Span 600.06%. 所得浓缩椰浆浓缩系数较高，质量稳定,4C下放置为质地均匀的雪白色膏状固体，可 以作为良好的椰子产业原料.【期刊名称】食品与发酵工业 【年(卷)，期】2015(041)004 【总页数】6页(P141-146) 【关键词】真空浓缩;乳化剂;椰浆质构;离心沉淀率 【作者】李晓煜;沈晓君;赵松林;陈卫军【作者单位】海南大学食品学院,海南海口,570228;中国热带农业科学院椰子研究 所，海南文昌,571339;海南省椰子深加工工程技术研究中心，海南文昌,571339;中国 热带农业科学院椰子研究所，海南文昌,571339;海南省椰子深加工工程技术研究中 心，海南文昌,571339;中国热带农业科学院椰子研究所，海南文昌,571339;海南省椰 子深加工工程技术研究中心,海南文昌,571339;中国热带农业科学院椰子研究所,海 南文昌,571339;海南省椰子深加工工程技术研究中心，海南文昌,571339【正文语种】中文椰子(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 科技集团有限公司浮L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-DB,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 C,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4C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)水平试验因素单硬脂酸甘油酯/%蔗糖酯/%Span 60/%酪蛋白酸钠/%1 0.15 0.10 0.06 0.06 2 0.20 0.15 0.09 0.09 3 0.25 0.20 0.12 0.122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55C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一淡黄色一浅黄色一深 黄色变化的原因之一。新鲜的椰浆4C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，55C和60C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55C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 温度/C pH值浓缩前浓缩后黏性/mJ浓缩前浓缩后颜色脂肪上 浮高度/cm 45 6.14 6.12 0.02 0.03 乳白色 2.10 50 6.14 6.09 0.02 0.04 乳白色 1.86 55 6.14 6.06 0.02 0.15 淡黄色 1.26 60 6.14 5.96 0.02 0.17 淡黄色 1.23 65 6.14 5.80 0.02 0.22 浅黄色 1.11 70 6.14 5.79 0.02 0.26 深黄色 1.002.2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 orthogonalexperiment ofmixed emulsifiers序号A单苷酯/%B蔗糖酯/%C酪蛋白酸钠 /%D Span 60/%胶黏性/mJ 离心沉淀率/%1 0.15 0.10 0.06 0.06 0.58 0.087 2 0.15 0.15 0.09 0.09 0.64 0.097 3 0.15 0.2 0.12 0.12 0.62 0.112 4 0.20 0.100.09 0.12 0.52 0.086 5 0.20 0.15 0.12 0.06 0.56 0.115 6 0.2 0.2 0.06 0.09 0.420.126 7 0.25 0.10 0.12 0.09 0.38 0.083 8 0.25 0.15 0.06 0.12 0.39 0.122 90.25 0.2 0.09 0.06 0.4 0.098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单硬脂酸甘油酯蔗糖酯酪蛋白酸钠Span 60水平A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 D1 D2 D3 胶黏性离心沉淀率/%均值 0.613 3 0.500 0 0.390 0 0.493 3 0.530 0 0.480 0 0.463 3 0.520 0 0.520 0 0.513 3 0.480 0 0.510 0 平方 和 0.002 0.015 0.002 0.011 F 0.194 2.923 0.261 1.730 显著性 0.829 0.130 0.778 0.255 均值 0.098 7 0.109 0 0.101 0 0.085 3 0.111 3 0.112 0 0.111 7 0.093 7 0.103 3 0.100 0 0.102 0 0.106 7 平方和 0.002 0.002 0.003 0.001 F 0.220 1.272 4.469 0.110 显著性 0.346 0.897 0.065 0.809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 milk1-原始浓缩椰浆;2-最优乳化剂乳化 后椰浆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55C，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(4C)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。参考文献1 樊伟伟，余锐，黄惠华，等.海南椰奶清补凉饮料的生产工艺研究J.现代 食品科技，2011 , 27(6):691-694.2 Lopez-Vdlalobos , Homung R K W , Peter E Dodds.Fatty acid composition of zygotic embryos of coconut during germination in vitro and ex-vitro J .Acta Horticulture , 2000 , 531(1):237-240.3 罗小成.浓缩椰子浆产品腐败变质原因的研究分析J.实用预防医学， 2007,14(5):1 565-1 566.4赵艳.植物蛋白饮料稳定性的研究进展J.饮料工业，2009 , 12(1):5-7.5 吕心泉，阂健慧，安辛欣.复配乳化稳定剂的研制及其在饮料中的应用J. 中国食品添加剂，2003(1):57-63.6 Kirdsawasd T , Hongsprabhas P.Protein and surfactant 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