CN101098627A - 乳状液制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供于无附加乳化剂存在下制备稳定的含未胶凝淀粉的水包油乳状液的方法,所述方法包括使面粉和/或淀粉、油和水性液体的混合物经历高剪切。也提供可通过上述方法获得的稳定的含未胶凝淀粉的水包油乳状液、以及可通过加热该乳状液获得的食品。
Description
本发明涉及于无附加乳化剂存在下制备稳定的含未胶凝淀粉的水包油乳状液的方法。
背景及现有技术
在生产基于淀粉的沙司(例如白汁沙司)期间,厨师将组合天然(未修饰的)面粉、黄油(油)和乳。然而,将配料混合在一起的方式对于防止结块和生产块状沙司至关重要。按照惯例,厨师将把面粉和黄油混合在一起,同时加热以形成黄油面酱。然后将乳加入黄油面酱,并且必须将该混合物搅拌并加热至85℃至少20分钟以生产白汁沙司。
该方法在多年中得到发展,并且尽管各阶段的科学重要性尚未得到充分理解,但研究已显示,仅在使用黄油面酱并采取上述加热方案时才能产生高质量的白汁沙司。然而,可以理解,传统方法耗时并且复杂。此外,生产具有良好质地的光滑沙司要求相当大量的技能。
GB 2 267 207公开了通过传统黄油面酱方法制备白汁沙司的方法。黄油面酱中的淀粉通过在低温与乳组分混合而保持未胶凝形式,所述未胶凝形式提供了低粘度产物。可以将该低粘度产物保存,且仅在加热后淀粉胶凝以形成食品。然而,因为该方法使用黄油面酱途径,所以该方法花费长时间并包括加热。
已进行诸多尝试以寻找避免使用黄油面酱生产这类沙司的替代方法。例如,US 5895676描述了生产用于食品的黄油面酱样粘合剂的方法,所述方法中将粉质材料的细粒运送到密闭的颗粒包被区,熔化的高熔点脂肪在所述颗粒包被区以细滴形式喷雾到颗粒上将其包被。同时,使用冷冻气体将包被的颗粒冷却到脂肪熔点以下的温度。所述包被的颗粒可流动并且易于在热水中分散。
US 2001/0026833公开了通过在高剪切下将水、脂肪和预胶凝淀粉混合在一起而制备食品的方法。该方法产生均质沙司而不需乳化剂或加热。然而,因为淀粉被预胶凝,所以其在高剪切过程中分解。由此产生与通过黄油面酱制备的沙司不同的质地。
US 4,689,239公开了制备基于乳制品的沙司的方法,其包括将乳、黄油和玉米淀粉混合在一起,从140加热至190(60至88℃)10分钟,及然后将该混合物匀浆。因此淀粉在匀浆之前及之后胶凝。
JP 62186769和JP 10327822公开了生产食物沙司的高温匀浆方法。
JP 59109143公开了制备白汁沙司的方法,其中淀粉胶凝,这导致所生产的沙司质地为胶粘的。
JP 8294375描述了从油或脂肪组分、谷类面粉、乳组分和/或水的混合物制备均质沙司的方法,据说该方法不要求熟练工人。在该方法中,油或脂肪组分、乳组分和/或水的混合物经历第一次匀浆处理。然后将谷类面粉加入匀浆混合物中,并通过加热将得到的混合物部分胶凝。然后通过第二次匀浆热胶凝的液体混合物来生产沙司。
JP 7265022描述了制备具有光滑质地的均一胶凝白汁沙司的方法,所述白汁沙司可用于奶汁干酪烙菜、炖菜等。通过向粗液体混合物鼓入蒸汽将其加热、同时使液体沙司混合物经受20-50kHz超声波而生产所述白汁沙司。
由上文讨论的所选代表性文献显而易见,避免制备黄油面酱的大多数现有技术方法其本身相对复杂并且耗时。因此本发明的目的是提供可行的黄油面酱替代物,所述替代物能够缩短加工时间同时保持或增加加工适应性。
发明概述
目前令人惊讶地发现可以在无附加乳化剂存在下制备稳定的水包油乳状液,所述水包油乳状液可以在冰箱内保存,并然后在需要生产最终食品(例如沙司)时加热。
显然,由于本发明的乳状液可以在冰箱内保存备用,并然后经简单加热以生产终产物,所以总的加工时间缩短。同样,可能简单地通过加入多种不同的其它配料而从相同的基础乳状液开始生产多种食品。加工适应性因此增加。
根据本发明的第一方面,由此提供无附加乳化剂存在下制备稳定的含未胶凝淀粉的水包油乳状液的方法,其包括将未胶凝的面粉和/或淀粉、油和水性液体的混合物进行在低于50℃的温度下的高剪切。
另一方面,本发明提供可通过第一方面的方法获得的稳定的水包油乳状液。
另一方面,本发明提供无附加乳化剂存在下稳定的含未胶凝淀粉的水包油乳状液,其特征在于其具有含有油-蛋白质复合物或缔合物的微结构。
图1是本发明的未胶凝未加热乳状液的透射电子显微镜术(TEM)图片。
发明详述
在本发明上下文中,术语“脂肪”和“油”可互换使用。术语油包括甘油三酯油和甘油二酯油两者。
因本发明起见,除非另外指出,将重量%或wt%定义为关于总产物重量的重量百分比。
在本发明上下文中,如果乳状液在冷冻条件下保存后至少三个月不分离为其组分相,则将其视为“稳定的”。
通常,为了形成稳定的水包油乳状液,必须向基础油和水组分添加乳化剂。可以添加以形成水包油乳状液的合适的乳化剂是HLB值在8至18范围内的乳化剂。这类乳化剂的合适实例包括聚山梨醇酯(例如Tweens)、乙氧基单酸甘油酯、甘油酯、大豆卵磷脂、硬脂酰乳酸钠及其混合物。术语“附加乳化剂”因而指任何单独加入该乳状液的基本油和水组分的那类乳化剂。
淀粉
通过本发明方法制备的乳状液和食品在配料及那些所利用的配料量的方面变化可能相当大。例如,根据乳状液或所得食品的所需稠度(粘度),面粉和/或淀粉的量可以变化。然而,优选面粉和/或淀粉构成乳状液或食品的1至15重量%,更优选5至10重量%。
可以使用多种面粉和/或淀粉,包括天然(未修饰的)、修饰的和热处理的面粉和/或淀粉。然而,优选使用天然面粉和/或淀粉。优选的面粉包括软质小麦粉、硬质小麦粉、马铃薯粉、米粉、玉米粉、木薯粉、粗粒小麦粉及其混合物。优选的淀粉包括小麦淀粉、马铃薯淀粉、米淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉及其混合物。然而,优选面粉和/或淀粉是小麦粉和/或小麦淀粉,尤其是小麦粉。
小麦粉和/或淀粉优选为天然小麦粉和/或淀粉,即未修饰的小麦粉和/或淀粉。
淀粉必须是未胶凝的。尽管各个淀粉品种具有不同性质,但淀粉在水性介质中可以于约55℃的温度开始部分胶凝,并且于约64或65℃的温度迅速胶凝。
油
油量将影响乳状液及所得食品的质地。油优选构成乳状液或食品的1至15重量%,更优选5至10重量%。优选的油包括乳制品脂肪,例如乳脂和人造黄油,和植物油,例如椰子油、棕榈油、芝麻油、核桃油、大豆油、花生油、葵花油、玉米油、油菜籽油、橄榄油及其混合物。尤其优选黄油、澄清黄油(clarified butter)、葵花油、玉米油、油菜籽油、橄榄油及其混合物。
水性液体
水性液体的量可以根据乳状液或所得食品所需的稠度(粘度)而变化。然而,水性液体优选构成乳状液或食品的70至95重量%,优选75至90重量%。水性液体可以是含有或包含水的任何液体。优选地,水性液体选自水、调味水(flavoured water)(例如原汤(stock))及其混合物。如果使用原汤,则其可为蔬菜原汤或肉原汤,例如牛肉或鸡肉原汤。
方法
该方法涉及将油、未胶凝面粉和/或淀粉及水性液体于高剪切下掺合,以生产稳定的含有未胶凝面粉和/或淀粉的水包油乳状液。
在低于50℃的温度实施本发明的方法。优选于室温实施该方法。室温可以是10至30℃,优选15至25℃。然而,室温一般在20℃左右。
加热是不必需的,且这也保证了淀粉保持未胶凝。与其可以通过加热变成的食品相比,该方法的未胶凝产物具有低粘度。
高剪切
可以通过使用能量超声体系(power ultrasound system)使混合物经历超声处理而产生本发明方法中采用的高剪切。能量超声一般于20-200kHz的频率范围内运行,且其主要是压力波。声空化(acousticcavitation)总是与能量超声关联,并且可以将两种主要类型区别为惯性(inertial)(或瞬时)或稳定空化。瞬时空化泡可以产生压力冲击波、高剪切及高温。另外,也可以产生自由基。认为在本发明方法中引起大部分声化学改变的是空化的瞬时型。合适的能量超声体系包括可通过商业途径获得的超声波喇叭形辐射体(ultrasonic horn),例如Branson 450L喇叭形辐射体。
应用能量超声促进乳化作用已经众所周知多年了。例如,可以将油分散在水中,且滴的大小分布降低(Abismail,B.,Canselier,J.P.,Wilhelm,A.M.,Delmas,H.和Gourdon,C.1999,“Emulsificationby ultrasound:drop size distribution and stability”,UltrasonicsSonochemistry,第6卷,第1-2期,第75-83页,以及Behrend,O.和Schubert,K.Ax.H.1999,“Influence of continuous phase viscosityon emulsification by ultrasound”,Ultrasonics Sonochemistry,第7期,第77-85页)。然而,这些乳状液仅在其于附加乳化剂存在下经超声处理时才恒久稳定。不存在附加乳化剂时,该乳状液的稳定性一般是暂时的,因为分散的滴最终将结合以形成较大的油滴。这些滴然后易于凝成奶油,从而导致相分离。与本发明的乳状液形成对比,结合的颗粒不能通过简单振荡而重新分散。
至今,在文献中尚未发现在未修饰的面粉、油和水体系中存在或形成油和蛋白质的复合物或缔合物。
也可以通过使混合物经历高压匀浆而产生本发明方法中采用的高剪切。匀浆优选发生在20-2000巴压力,更优选50-900巴。适于进行这类高压匀浆的设备包括可以通过商业途径获得的匀浆器,例如由Niro Soavi制造的那些,比如“Panda”型NS 1001 L。
也可以在加工过程中通过使用小麦面粉/淀粉和油标准强度的双倍浓度、并随后用水性液体稀释产生的浓缩物而产生稳定的乳状液。例如,当经稀释并随后加热至95℃20分钟时,使用能量超声体系产生的双倍浓缩物(即,含有面粉和/或淀粉或油的正常量的两倍)似乎与标准乳状液具有相同的性质。本发明的方法因此可以包括将小麦面粉/淀粉和油浓缩以产生浓缩物的进一步的步骤,以及将该浓缩物用水性液体(优选水)稀释的进一步的步骤。
乳状液
本方法具有引起油与面粉和/或淀粉蛋白质之间形成复合物或缔合物的作用。已知面粉由淀粉颗粒和蛋白质组成。例如,小麦淀粉由淀粉颗粒和小麦蛋白质麦谷蛋白和麦醇溶蛋白组成。淀粉颗粒在其表面也由蛋白质包被。淀粉颗粒一般在蛋白质周围聚集在一起。然而,使用显微镜术已显示本发明方法从面粉蛋白质去除了淀粉颗粒。本发明方法也乳化并稳定油相以形成水包油乳状液。油滴出现在蛋白质周围及淀粉颗粒表面。油滴的大小随时间推移保持恒定,并且不需要任何附加乳化剂,所述乳化剂一般是防止油滴结合及不可逆相分离所需的。在本发明方法过程中,随着淀粉从蛋白质表面去除,也已观察到面粉蛋白质逐渐收缩而且大小更加浓缩。本方法产生蛋白质和油之间独特且持久的缔合物或复合物,而且认为这种‘缔合物’负责该乳状液的稳定性。
如何稳定油滴尚未得到最终理解。然而,乳化的油滴似乎与浓缩的蛋白质和淀粉颗粒周围的蛋白质包被都牢固结合。使用其他加工技术(例如搅拌),还没有观察到产生这种独特的缔合物或复合物。因此,不希望受理论束缚,认为水包油乳状液可能是由蛋白质和脂磷脂(lipophospholipids)稳定的,所述脂磷脂以高浓度天然存在于蛋白质和淀粉表面。
通过本发明方法形成的稳定乳状液是非常独特的,其独特在于其可以仅由使用面粉和/或淀粉、油和水性液体形成,即,不需要附加乳化剂。乳状液优选包含小麦面粉、油和水。该乳状液可以用作黄油面酱的替代物,并从而消除在食品(例如白汁沙司)生产中对黄油面酱的需要。
一经制备,可任选地将稳定的乳状液保存在冰箱中。在保存期间可能发生一些沉降。然而,这可以通过温和振荡而去除。当需要产生终食品(例如白汁沙司)时,可以从冰箱取出未胶凝的乳状液,并加热以引起胶凝。本发明的方法因此可以包括将乳状液加热以形成食品(例如沙司)的进一步的步骤。
也可以将乳产品加入该乳状液中。优选在加热乳状液以形成食品之前将乳产品加入到冷的乳状液中。乳产品可以是新鲜乳产品,例如全脂乳、半脱脂乳、脱脂乳或奶油。另外,乳产品可以是干燥乳产品,例如奶粉,特别是脱脂奶粉。也可以使用新鲜和干燥乳产品的混合物。应当正视的是,家庭使用将优选新鲜乳产品,而工业使用将优选干燥乳产品。为了给食品赋予奶油质地,乳产品的存在是有用的。同样,乳产品的存在可以起到增稠剂作用,从而增加食品最终的粘度。乳产品优选构成终食品的2至70重量%,更优选5至55重量%。
在一些实例中,可能需要增加乳状液连续相的粘度以防止沉降。这可以通过加入增稠剂实现。合适的增稠剂包括多糖和/或树胶,例如刺槐豆胶、黄原胶、角叉菜聚糖、藻酸盐和果胶。
形成食品
可以通过加热本方法的产品、从而可以发生淀粉胶凝而获得食品。
可以通过常规方法进行加热,例如使用煤气炉或电炉。在此情况下,一般将乳状液加热到至少85℃,优选95℃。另外,可以在家用微波炉中进行加热(一般600-1200W)。在加热期间,特别是使用常规加热方法时,需要进行搅拌。
食品可以选自沙司、蛋奶冻、汤、肉汁和沙锅菜。然而,优选食品是沙司,特别是白汁沙司。也优选白汁沙司的调味形式。可以通过加入合适的调味剂而制备这些。另外,可以通过使用调味原汤或引入另外的组分(例如药草、香料、干酪、坚果、酒精或其混合物)实现调味。可以加入糖以产生甜沙司。也可以包括例如盐和胡椒的调味品和食用色素。
如上所述,本发明也涉及通过上述方法获得的稳定水包油乳状液。如前所述,该乳状液具有包含油-蛋白质复合物或缔合物的独特微结构。同样,乳状液和终产物中的油滴一般具有比通过常规方法制备的类似产品更小的大小。
实施例
实施例1
匀浆(Niro Soavi)生产
称出50g葵花油、50g小麦面粉和900g水。然后通过温和搅拌将配料分散,并置于台式高压匀浆器(Niro Soavi“Panda”NS 1001 L型)的入口漏斗中。然后将机器接通并于20、50、100、350和860巴的压力设置以10升/小时的流速收集样品。然后收集产生的未胶凝乳状液并在1-5℃于冰箱内保存。该乳状液的任何沉降都易于通过温和振荡而分散。在保存3个月后仍然可以观察到缔合、分散和乳化作用。搅拌加热产生具有与常规生产的沙司相似粘度的胶凝沙司。
实施例2
超声(Branson probe)生产
称出5g葵花油、5g小麦面粉(或淀粉)和90g水到温度受控制的容器中。将Branson 450L,直径12.7mm超声波喇叭形辐射体降到该混合物中,并以5,100%工作循环(连续的,能量约等于100W)的输出设置应用超声0.5至5分钟。然后收集产生的未胶凝乳状液并在1-5℃于冰箱内保存。该乳状液的任何沉降都易于通过温和振荡而分散。在保存3个月后仍然可以观察到缔合、分散和乳化作用。搅拌加热产生具有与常规生产的沙司相似粘度的胶凝沙司。
实施例3
除了使用810g水、并在加热前向乳状液加入90g脱脂奶粉之外,重复实施例1的方法。
实施例4
除了使用81g水、并在加热前向乳状液加入9g脱脂奶粉之外,重复实施例2的方法。
实施例5
除了将乳状液在家用微波炉内于1kW加热1分钟之外,重复实施例2的方法。
实施例6
材料和方法
(i)超声
将可通过商业途径获得的超声波喇叭形辐射体(Branson 450L,直径12.7mm的喇叭形辐射体)浸没到含有5g小麦面粉、5g黄油(或葵花油)和90g蒸馏水的双壁玻璃烧杯中。使用磁子(magnetic flea)将配料混合,并应用超声。超声处理期间温度保持在20℃。在这些实例中,使用Branson probe喇叭形辐射体以5,100%的输出设置应用超声0-10分钟。
(ii)对照
(a)仅搅拌
也实施多个对照实验以检查从其他混合及乳化方法得到的差异。在第一个对照实验中,实施上述实验,但是不应用超声。在此情况下,仅以磁力搅拌器进行混合。
(b)混合
使用Silverson L4R混合器于室温对下列组合进行混合:
1.混合的小麦面粉、油和水
2.超声处理的小麦面粉+与油混合的水
3.超声处理的油+与小麦面粉混合的水
(c)稳定空化体系
将配料置于(在水中)主要仅产生稳定空化的超声室中,并于20℃超声处理45分钟。
结果
在以高能超声(Branson)进行超声处理期间,样品中有若干改变。首先,样品颜色从奶油黄色变为白色。这最可能是由于油相乳化为较小的滴,所述较小的滴比含有较大油滴的未超声处理样品折射更多的光。超声处理后,产物不含可见的小麦面粉块。光学显微镜术显示淀粉颗粒与小麦蛋白质的分离,淀粉颗粒不再聚集在一起,并且保持未胶凝(这是通过颗粒在偏振光下的双折射而检测的)。小麦蛋白质的结构也在大小上表现为浓缩的。油滴被乳化为较小的滴。小麦淀粉从小麦蛋白质分离、小麦蛋白质收缩以及油滴乳化的程度均随超声处理时间在0至10分钟内增加。使用光学显微镜观察到不寻常的黑色聚集体(aggregated assembly)。使用共焦分析,可以鉴定该产物的蛋白质和油组分,且该黑色聚集体(assembly)似乎是油滴与蛋白质相的缔合物。油滴看起来主要与浓缩的小麦蛋白质及淀粉颗粒周围的蛋白质二者缔合。在小麦淀粉样品(该样品不含有小麦面粉蛋白质:谷蛋白和麦醇溶蛋白)中也观察到个别油滴与蛋白质包被的淀粉颗粒缔合,尽管在此情况下存在更多的游离油。也可以使用透射电子显微镜术(TEM)以更高的放大倍数观察到油滴与小麦淀粉表面周围的蛋白质包被的聚集。
在含有小麦面粉的体系中,尽管淀粉颗粒从小麦蛋白质分离、乳化及缔合的量在超声处理10分钟后更加显著,但即使超声处理0.5秒后也可观察到该缔合。在冷冻样品中,蛋白质和油的复合物或聚集体保持3个月以上。未胶凝乳状液在超声处理1小时后的确出现一些沉降。然而,与对照样品不同,该乳状液可以通过温和振荡重新分散。于冰箱中保存3个月后,该乳状液仍然可以通过温和振荡重新分散。在家用微波中于1000W加热1分钟后,淀粉经历胶凝,而且产生的食品具有与常规产品相当的粘度。
乳状液之间的结构差异概括于下表1中:
表1
超声 | 对照 | |
外观 | 白色液体-无可见团块。约1小时后出现沉降,但是可轻易地通过振荡分散。 | 在1小时后出现相分离的黄色浆液。不能通过振荡分散。 |
光学显微镜术 | 淀粉与小麦面粉蛋白质分离且油乳化。暴露的小麦蛋白质表现为大小浓缩。大面积的黑色缔合物。淀粉未胶凝(双折射) | 淀粉向蛋白质聚集。蛋白质未浓缩。无油乳化。无黑色缔合物。淀粉未胶凝(双折射) |
共焦显微镜术 | 淀粉与小麦面粉蛋白质分离。大面积的黑色缔合物,鉴定为与蛋白质聚集的乳化的油 | 淀粉向蛋白质聚集。无油乳化。无油与蛋白质的缔合。 |
透射电子显微镜术(TEM) | 淀粉与小麦蛋白质分离。乳化的油滴与小麦面粉蛋白质缔合。 | 淀粉向蛋白质聚集。无油乳化。无油与蛋白质的缔合。 |
图1突出了使用TEM观察到的全新的油与蛋白质的聚集结构。通过超声处理小麦淀粉、葵花油和水的混合物产生样品。如图1所示,蛋白质包被的淀粉颗粒(1)在连续的水相中(3)由不连续油滴(2)围绕。使用其他任何方法例如搅拌或混合均不能产生该缔合。
通过能量超声产生的油滴似乎与蛋白质相缔合。即使样品不含有任何附加乳化剂,油滴也不随时间推移改变大小,并因此表现为稳定的。在时间稳定性试验过程中,将样品于冰箱中保存3个月。发生了一些沉降。然而,仍然维持油-蛋白质复合物,且可以通过温和振荡样品而将乳状液重新分散。相反,未用任何超声产生的样品显示不可逆的相分离。乳化的油滴逐渐结合然后凝成奶油。振荡不能重新分散油滴。
使用仅主要地产生稳定型空化的超声体系研究聚集的淀粉-蛋白质复合物的形成。超声处理45分钟后不能在此体系中产生稳定的乳状液产物。认为在稳定乳状液中观察到的结构改变仅可以由占优势的瞬时型空化(由Branson probe设备产生)产生。
超声处理的未胶凝乳状液可以用作常规黄油面酱的替代物。使用家用微波炉的试验显示,该含淀粉的乳状液可以在1 kW加热1分钟后胶凝以产生粘性沙司。于60℃测量的该沙司的粘度与常规厨师的沙司相当。
Claims (18)
1.无附加乳化剂存在且不形成黄油面酱时制备稳定的含未胶凝淀粉的水包油乳状液的方法,其包括使未胶凝面粉和/或淀粉、油和水性液体的混合物经历于低于50℃的温度进行的高剪切。
2.根据权利要求1的方法,其中通过使用能量超声体系使混合物经历超声处理而产生高剪切。
3.根据权利要求2的方法,其中所述能量超声体系主要产生瞬时空化。
4.根据权利要求2或权利要求3的方法,其中所述能量超声体系于20-200kHz频率范围内运行。
5.根据权利要求1的方法,其中通过使混合物经历高压匀浆而产生高剪切。
6.根据权利要求5的方法,其中所述匀浆发生在20-2000巴,优选50-900巴压力。
7.根据任何前述权利要求的方法,其中在油和面粉和/或淀粉蛋白质之间形成复合物。
8.根据任何前述权利要求的方法,其中所述面粉和/或淀粉构成乳状液的1至15重量%,优选5至10重量%。
9.根据任何前述权利要求的方法,所述方法于室温实施。
10.根据任何前述权利要求的方法,其中所述油构成乳状液的1至15重量%,优选5至10重量%。
11.根据任何前述权利要求的方法,其中所述水性液体构成乳状液的70至95重量%,优选75至90重量%。
12.根据任何前述权利要求的方法,其中所述水性液体选自水、原汤及其混合物。
13.根据任何前述权利要求的方法,所述方法包括向乳状液加入乳产品、优选脱脂奶粉的进一步的步骤。
14.根据任何前述权利要求的方法,所述方法包括加热该乳状液以形成食品的进一步的步骤。
15.稳定的水包油乳状液,所述水包油乳状液可以通过根据权利要求1至14中任一项的方法获得。
16.不存在额外乳化剂的、稳定的含未胶凝淀粉的水包油乳状液,其特征在于其具有包含油-蛋白质复合物或缔合物的微结构。
17.食品,所述食品可以通过根据权利要求15或16的方法获得。
18.根据权利要求17的食品,其选自沙司、蛋奶冻、汤、肉汁和沙锅菜。
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