CN102907746B

CN102907746B - 利用辛烯基琥珀酸淀粉钠制备橙油饮料乳液的方法

Info

Publication number: CN102907746B
Application number: CN2012104216487A
Authority: CN
Inventors: 黄强; 扶雄; 罗发兴; 李超
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2012-10-29
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2032-10-29
Also published as: CN102907746A

Abstract

本发明公开了利用辛烯基琥珀酸淀粉钠制备橙油饮料乳液的方法，该方法将辛烯基琥珀酸淀粉钠，柠檬酸，苯甲酸钠溶解于去离子水中，升温到60～70℃，缓慢搅拌2～3h，冷却至室温，再加入小分子表面活性剂，得水相；然后将密闭容器中的橙油升温到30～40℃，加入增重剂，得油相；将配制好的油相倒入水相中，加去离子水定量至100％，缓慢搅拌20～30min得粗乳液；将粗乳液均质，得橙油饮料乳液。本发明小分子表面活性剂有利于油相破裂形成较小的油滴，而吸附在油滴表面的辛烯基琥珀酸淀粉钠具有较大的空间位阻和静电斥力来减缓油滴的絮凝、聚合，获得稳定性好的乳液，延长了乳液的保质期。

Description

利用辛烯基琥珀酸淀粉钠制备橙油饮料乳液的方法

技术领域

本发明涉及辛烯基琥珀酸淀粉钠在橙油饮料乳液中的应用，特别涉及小分子表面活性剂协同辛烯基琥珀酸淀粉钠制备橙油饮料乳液的方法。

背景技术

饮料乳液是一类在食品工业中应用广泛的水包油（O/W）乳液，在连续水相中分散着微小油滴形式的不连续油相。饮料乳液中的组分一般包括水、酸、乳化稳定剂、增重剂、防腐剂、风味油和色素等，无论是浓缩或稀释的形式（软饮料成品），必须具有良好的稳定性。

饮料乳液的不稳定现象主要包括重力分离、絮凝、聚合和奥氏熟化。目前，主要通过缩减分散油滴的大小和增大油滴间相互斥力来提高乳液的稳定性。乳液稳定性主要取决于均质过程中油相破裂时形成液滴的大小；以及乳化剂快速吸附到分散油滴表面阻止油滴絮凝和重聚的能力。油滴形成后的相互斥力大小由乳化剂的特性和含量决定。

使用乳化剂稳定饮料乳液是目前最有效的方法之一。常使用的乳化稳定剂包括小分子表面活性剂、磷脂、蛋白质和低聚糖类等。小分子表面活性剂和蛋白质在均质化过程中能有效形成较小的分散油滴，但是当乳液贮存环境条件发生改变时，不能很好预防油滴的聚集。相反，一些低聚糖能够形成抗环境干扰的乳液，但在均质化过程中不易形成较小的油滴。

辛烯基琥珀酸淀粉钠是一种应用广泛的食用变性淀粉。具有价格低廉，资源丰富的优势，在食品工业中代替阿拉伯胶被广泛使用。1984年，WHO/FDA批准其可用于食品中；1997年，我国批准该变性淀粉作为食品添加剂使用，2012年6月，我国卫生部颁布了辛烯基琥珀酸淀粉钠的产品质量国家标准(GB 28303-2012)。

在应用方面，美国发明专利US2011052780公开了酶水解淀粉的方法，涉及酶解淀粉在乳液稳定剂的应用。美国发明专利US005935826A公开了葡萄糖淀粉酶酶解淀粉衍生物用作乳化剂和包埋剂的方法，特别涉及到辛烯基琥珀酸酐改性淀粉的应用。但是上述专利侧重淀粉酯衍生物的制备方法，说明了该类变性淀粉有良好的乳化性和稳定性，没有涉及在饮料乳液应用中存在的缺点及解决措施。本发明人研究发现，尽管辛烯基琥珀酸淀粉钠具有较好稳定乳液的特性，但是由于其表面活性不高，不能形成较小的分散油滴，所形成乳液稳定性还存在明显不足；需要较高的均质压力才能形成较小的分散油滴，对生产设备要求较高。

发明内容

本发明针对目前采用单一乳化剂制备饮料乳液稳定性的不足，提供一种不同乳化剂协同制备高稳定乳液的方法，延长乳液的保质期。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种利用辛烯基琥珀酸淀粉钠制备橙油饮料乳液中的方法，包括如下步骤：

（1）水相的配制：将辛烯基琥珀酸淀粉钠，柠檬酸，苯甲酸钠溶解于去离子水中，升温到60～70℃，缓慢搅拌2～3h，冷却至室温，再加入小分子表面活性剂，继续搅拌20～45min混匀，放置备用；所述小分子表面活性剂为食品级的烷基糖苷（HLB8～16）、吐温80或蔗糖脂肪酸酯；

（2）油相的配制：将密闭容器中的橙油升温到30～40℃，加入增重剂，搅拌至完全溶解，冷却至室温备用；

（3）粗乳液的制备：将配制好的油相倒入水相中，加去离子水定量至100％，缓慢搅拌20～30min得粗乳液；

（4）精细乳液的制备：将粗乳液均质，得橙油饮料乳液。

以质量百分比计，原料的组成为：10～14％的辛烯基琥珀酸淀粉钠、0.15～0.30％的柠檬酸、0.02～0.15％的苯甲酸钠、0.1～0.5％的小分子表面活性剂、5.0～9.0％的橙油、3.0～4.8％的增重剂，其余为去离子水。

为进一步实现本发明的目的，所述辛烯基琥珀酸淀粉钠为以蜡质玉米淀粉为原料制备，分子量分布在6～20Kda之间，取代度小于0.03，其质量标准参考GB 28303-2012。

所述的增重剂为松香甘油酯或乙酸异丁酸蔗糖酯。

所述橙油为巴西橙萜，折光指数为1.4700～1.4760。

所述均质的条件为：一级均质压力500psi，均质1～2次；二级均质压力4200psi，均质2～3次。

所述步骤（1）和步骤（3）缓慢搅拌速度为100～300rpm。

本发明根据辛烯基琥珀酸淀粉钠和表面活性剂的不同特性，将两者以不同的配比进行组合来协同制备饮料乳液，其中小分子表面活性剂主要降低界面张力，有利于油相在均质过程中破裂形成较小的分散油滴，而吸附在分散油滴表面的辛烯基琥珀酸淀粉钠由则于具有较大的分子量和枝杈结构，具有空间位阻和静电斥力，能防止或减缓油滴的絮凝、聚合，从而可以获得一种含较小分散油滴且稳定性较好的乳液。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、相比传统法采用单一类型乳化剂制备的乳液，本发明采用两种类型的食品乳化剂来协同制备饮料乳液，其分散油滴粒径更小，其中乳液滴平均粒径均小于1.0μm，乳液的稳定性得到了显著提高。

2、相比采用单级高压进行均质，本发明采用采用二级高压均质，能够获得更加精细的乳液，分散油滴大小更加均匀。

3、相比采用冷水来制备辛烯基琥珀酸淀粉钠溶液，本发明采用60～70℃的热水进行水合熟化，淀粉分散效果更好，并且大大缩短了水合的时间（低于2小时），提高了生产效率。

4、经过大量实验，本乳液制备使用的辛烯基琥珀酸淀粉钠的最佳分子量范围为6～20KDa，此分子量解决了分子量过大溶解性不佳及水化时间较长，分子量过小不能有效稳定乳液的问题。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的实施方式及形式不限于此。

下面实施例中有关所得橙油饮料乳液表征方法如下：

（1）粒度分布

乳液粒度分布采用马尔文2000粒度仪（马尔文仪器有限公司，英国）进行测定：甜橙油和水的折光指数分别设定为1.474和1.330，光吸收指数设定为0.001；乳液样品稀释1000倍后进行测定，每个样品重复测定三次；液滴平均粒径用体积平均直径（d[4,3]）表示。

（2）液滴形貌

乳液液滴形貌通过Olympus BH-2光学显微镜观测：取适量新制备的乳液滴在载玻片上，盖上盖玻片，放在光学显微镜样品台，观测乳液中分散小油滴的形貌，放大倍数为500倍。

（3）乳液浊度

乳液浊度用浊度计（WGZ-200，上海昕瑞仪器仪表有限公司）进行测定：称取新制备的乳液0.05g，加入100g蒸馏水，充分摇匀，用蒸馏水进行调零校准。每个样品重复测量三次。

（4）乳液稳定性测定

新制备的立即转移到10mL的试管（高度75mm，内径13mm）中，试管口用薄膜密封以防止水分蒸发，在室温环境中放置60天后，观察乳液的分层情况，乳液的分层程度用分层指数表示（CI，％），Cl=（H_S/H _E）×100％，H_S表示清液的高度，H _E为乳液的总高度；乳液的平均粒度变化用粒度仪进行测定。

实施例1

第一步将辛烯基琥珀酸淀粉钠，柠檬酸，苯甲酸钠溶解于去离子水中，升温至60℃，此温度下搅拌2h（转速100rpm），停止搅拌冷却至室温，随后加入烷基糖苷，继续搅拌20min后，静置备用；辛烯基琥珀酸淀粉钠为以蜡质玉米淀粉为原料制备，分子量分布在6～20Kda之间，取代度为0.019，其质量标准参考GB 28303-2012。

第二步将橙油（巴西橙萜，折光指数为1.4700～1.4760）升温到30℃，加入松香甘油酯，搅拌使其完全溶解，冷却至室温；橙油用薄膜封口，防止氧化；

第三步将第二步制备的油相倒入第一步制备的水相中，加离子水定量至100％，缓慢搅拌（转速100rpm）20min后即获得粗乳液；

第四步将粗乳液立即用高压均质机(美国埃弗雷特单通道实验型，Model 15MR-8TBA)进行均质，一级均质压力500psi，均质1次；二级均质压力4200psi，均质2次，得到最终橙油饮料乳液。

以质量百分比计，本实施例原料的组成为：10％的辛烯基琥珀酸淀粉钠、0.15％的柠檬酸、0.02％的苯甲酸钠、0.1％的烷基糖苷、5.0％的橙油、3.0％的松香甘油酯，其余81.73％为去离子水。

经马尔文粒度仪检测，新制备乳液的平均粒径（d[4,3]）为0.251μm，光学显微镜观测显示液滴大小分布均匀，浊度为170NTU；放置2个月后乳液平均粒径d[4,3]为0.332μm，没有出现分层。

实施例2

第一步将辛烯基琥珀酸淀粉钠，柠檬酸，苯甲酸钠溶解于一定量的去离子水中，升温至70℃，此温度下搅拌2.5h（转速200rpm），停止搅拌冷却至室温，随后加入烷基糖苷，继续搅拌45min后，静置备用；辛烯基琥珀酸淀粉钠为以蜡质玉米淀粉为原料制备，分子量分布在6～20Kda之间，取代度为0.022，其质量标准参考GB 28303-2012。

第二步将橙油缓慢升温到30℃，加入松香甘油酯，搅拌使其完全溶解，用薄膜封口冷却至室温；

第三步将第二步制备的油相倒入第一步制备的水相中，加水定量至100％，缓慢搅拌（转速200rpm）30min后即获得粗乳液；

第四步将粗乳液立即用高压均质机进行均质，一级均质压力500psi，均质2次；二级均质压力4200psi，均质3次即获得最终乳液。

以质量百分比计，本实施例原料的组成为：11％的辛烯基琥珀酸淀粉钠、0.30％的柠檬酸、0.15％的苯甲酸钠、0.5％的烷基糖苷、9.0％的橙油、4.0％的松香甘油酯，其余为去离子水。

经马尔文粒度仪检测，新制备乳液的平均粒径（d[4,3]）为0.452μm，光学显微镜观测显示液滴大小分布均匀，浊度为157NTU；放置2个月后乳液平均粒径d[4,3]为0.571μm，没有出现分层。

实施例3

第一步将辛烯基琥珀酸淀粉钠，柠檬酸，苯甲酸钠溶解于一定量的去离子水中，升温至64℃，此温度下搅拌2h（转速200rpm），停止搅拌冷却至室温，随后加入吐温80，继续搅拌30min后，静置备用；辛烯基琥珀酸淀粉钠为以蜡质玉米淀粉为原料制备，分子量分布在6～20Kda之间，取代度为0.018，其质量标准参考GB 28303-2012。

第二步将橙油缓慢升温到35℃，加入乙酸异丁酸蔗糖酯，搅拌使其完全溶解，用薄膜封口冷却至室温；

第三步将第二步制备的油相倒入第一步制备的水相中，加水定量至100％，缓慢搅拌（转速200rpm）25min后即获得粗乳液；

第四步将粗乳液立即用高压均质机进行均质，一级均质压力500psi，均质1次；二级均质压力4200psi，均质2次即获得最终乳液。

以质量百分比计，本实施例原料的组成为：11％的辛烯基琥珀酸淀粉钠、0.2％的柠檬酸、0.1％的苯甲酸钠、0.3％的吐温80、7.0％的橙油、3.5％的乙酸异丁酸蔗糖酯，其余为去离子水。

经马尔文粒度仪检测，新制备乳液的平均粒径（d[4,3]）为0.313μm，光学显微镜观测显示液滴大小分布均匀，浊度为161NTU；放置2个月后乳液平均粒径d[4,3]为0.412μm，没有出现分层。

实施例4

第一步将辛烯基琥珀酸淀粉钠，柠檬酸，苯甲酸钠溶解于一定量的去离子水中，升温至67℃，此温度下搅拌3h（转速300rpm），停止搅拌冷却至室温，随后加入吐温80，继续搅拌35min后，静置备用；辛烯基琥珀酸淀粉钠为以蜡质玉米淀粉为原料制备，分子量分布在6～20Kda之间，取代度为0.023，其质量标准参考GB 28303-2012。

第二步将橙油缓慢升温到40℃，加入乙酸异丁酸蔗糖酯，搅拌使其完全溶解，用薄膜封口冷却至室温；

第三步将第二步制备的油相倒入第一步制备的水相中，加水定量至100％，缓慢搅拌（转速300rpm）20min后即获得粗乳液；

第四步将粗乳液立即用高压均质机进行均质，一级均质压力500psi，均质1次；二级均质压力4200psi，均质3次即获得最终乳液。

以质量百分比计，本实施例原料的组成为：13％的辛烯基琥珀酸淀粉钠、0.25％的柠檬酸、0.05％的苯甲酸钠、0.2％的吐温80、8.0％的橙油、4.5％的乙酸异丁酸蔗糖酯，其余为去离子水。

经马尔文粒度仪检测，新制备乳液的平均粒径（d[4,3]）为0.284μm，光学显微镜观测显示液滴大小分布均匀，浊度为165NTU；放置2个月后乳液平均粒径d[4,3]为0.332μm，没有出现分层。

实施例5

第一步将辛烯基琥珀酸淀粉钠，柠檬酸，苯甲酸钠溶解于一定量的去离子水中，升温至64℃，此温度下搅拌2h（转速200rpm），停止搅拌冷却至室温，随后加入烷基糖苷，继续搅拌25min后，静置备用；辛烯基琥珀酸淀粉钠为以蜡质玉米淀粉为原料制备，分子量分布在6～20Kda之间，取代度为0.026，其质量标准参考GB 28303-2012。

第三步将第二步制备的油相倒入第一步制备的水相中，加水定量至100％，缓慢搅拌（转速200rpm）20min后即获得粗乳液；

以质量百分比计，本实施例原料的组成为：11％的辛烯基琥珀酸淀粉钠、0.30％的柠檬酸、0.15％的苯甲酸钠、0.3％的烷基糖苷、6.0％的橙油、4.8％的乙酸异丁酸蔗糖酯，其余为去离子水。

经马尔文粒度仪检测，新制备乳液的平均粒径（d[4,3]）为0.167μm，光学显微镜观测显示液滴大小分布均匀，浊度为177NTU；放置2个月后乳液平均粒径d[4,3]为0.231μm，没有出现分层。

实施例6

第一步将辛烯基琥珀酸淀粉钠，柠檬酸，苯甲酸钠溶解于一定量的去离子水中，升温至69℃，此温度下搅拌2.5h（转速100rpm），停止搅拌冷却至室温，随后加入蔗糖脂肪酸酯，继续搅拌40min后，静置备用；辛烯基琥珀酸淀粉钠为以蜡质玉米淀粉为原料制备，分子量分布在6～20Kda之间，取代度为0.023，其质量标准参考GB 28303-2012。

第三步将第二步制备的油相倒入第一步制备的水相中，加水定量至100％，缓慢搅拌（转速100rpm）20min后即获得粗乳液；

以质量百分比计，本实施例原料的组成为：14％的辛烯基琥珀酸淀粉钠、0.15％的柠檬酸、0.1％的苯甲酸钠、0.4％的蔗糖脂肪酸酯、5％的橙油、4.0％的松香甘油酯，其余为去离子水。

经马尔文粒度仪检测，新制备乳液的平均粒径（d[4,3]）为0.125μm，光学显微镜观测显示液滴大小分布均匀，浊度为181NTU；放置2个月后乳液平均粒径d[4,3]为0.173μm，没有出现分层。

实施例7

第一步将辛烯基琥珀酸淀粉钠，柠檬酸，苯甲酸钠溶解于一定量的去离子水中，升温至64℃，此温度下搅拌2h（转速200rpm），停止搅拌冷却至室温，随后加入蔗糖脂肪酸酯，继续搅拌20min后，静置备用；辛烯基琥珀酸淀粉钠为以蜡质玉米淀粉为原料制备，分子量分布在6～20Kda之间，取代度为0.018，其质量标准参考GB 28303-2012。

以质量百分比计，本实施例原料的组成为：11％的辛烯基琥珀酸淀粉钠、0.30％的柠檬酸、0.15％的苯甲酸钠、0.5％的蔗糖脂肪酸酯、9.0％的橙油、3.5％的松香甘油酯，其余为去离子水。

经马尔文粒度仪检测，新制备乳液的平均粒径（d[4,3]）为0.692μm，光学显微镜观测显示液滴大小分布均匀，浊度为150NTU；放置2个月后乳液平均粒径d[4,3]为0.779μm，没有出现分层。

上述结果说明采用本发明技术制备的饮料乳液十分稳定，没有因重力分离、絮凝、聚合和奥氏熟化等出现分层现象，适合在制备饮料乳液的配方中使用。

Claims

1.一种利用辛烯基琥珀酸淀粉钠制备橙油饮料乳液的方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）水相的配制：将辛烯基琥珀酸淀粉钠，柠檬酸，苯甲酸钠溶解于去离子水中，升温到60～70℃，缓慢搅拌2～3h，冷却至室温，再加入小分子表面活性剂，继续搅拌20～45min混匀，放置备用；所述小分子表面活性剂为食品级的烷基糖苷、吐温80或蔗糖脂肪酸酯；所述辛烯基琥珀酸淀粉钠的分子量分布在6～20Kda之间，取代度小于0.03；

（3）粗乳液的制备：将配制好的油相倒入水相中，加去离子水定量至100%，缓慢搅拌20～30min得粗乳液；

（4）精细乳液的制备：将粗乳液均质，得橙油饮料乳液；所述均质的条件为：一级均质压力500psi，均质1～2次；二级均质压力4200psi，均质2～3次；

以质量百分比计，原料的组成为：10～14%的辛烯基琥珀酸淀粉钠、0.15～0.30%的柠檬酸、0.02～0.15%的苯甲酸钠、0.1～0.5%的小分子表面活性剂、5.0～9.0%的橙油、3.0～4.8%的增重剂，其余为去离子水。

2.根据权利要求1所述的利用辛烯基琥珀酸淀粉钠制备橙油饮料乳液的方法，其特征在于所述辛烯基琥珀酸淀粉钠为以蜡质玉米淀粉为原料制备。

3.根据权利要求1所述的利用辛烯基琥珀酸淀粉钠制备橙油饮料乳液的方法，其特征在于所述的增重剂为松香甘油酯或乙酸异丁酸蔗糖酯。

4.根据权利要求1所述的利用辛烯基琥珀酸淀粉钠制备橙油饮料乳液的方法，其特征在于：所述橙油为巴西橙萜，折光指数为1.4700～1.4760。

5.根据权利要求1所述的利用辛烯基琥珀酸淀粉钠制备橙油饮料乳液中的方法，其特征在于：所述步骤（1）和步骤（3）缓慢搅拌速度为100～300rpm。