CN106665865A - 玉米淀粉超微细粒型皮克林乳液制备低脂搅打奶油的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了玉米淀粉超微细粒型皮克林乳液制备低脂搅打奶油的方法，采用如下实施步骤：步骤1，玉米淀粉超微细粒的制备；步骤2，双亲性玉米淀粉超微细粒的制备；步骤3，对步骤2所得的双亲性玉米淀粉超微细粒，改变其表面电位，提高双电层厚度；步骤4，对步骤3所得的混合液进行固形处理；步骤5，对步骤4所得的混合液进行超声乳化和杀菌处理；步骤6，对步骤5所得的乳液进行物料平衡；步骤7，对步骤6所得的乳液进行低温静置，使乳液成分间的物化反应趋于稳定；步骤8，对步骤7所得的乳液进行搅打充气，制备搅打奶油；本发明以玉米淀粉超微细粒稳定皮克林乳液，对皮克林乳液应用到真实食品体系中具有借鉴意义。

Description

玉米淀粉超微细粒型皮克林乳液制备低脂搅打奶油的方法

技术领域

本发明涉及利用皮克林乳液制备食品搅打奶油的方法，特别涉及玉米淀粉超微细粒型皮克林乳液制备低脂搅打奶油的方法。

背景技术

乳液通常是指通过表面活性剂和机械力作用，降低液滴间的界面能，促使油相以极微小油滴的形式分散于水相中所形成的分散体系；而皮克林乳液不采用表面活性剂来降低界面张力，而是采用胶体尺寸范围的固体颗粒稳定乳液，稳定机制是固体颗粒聚集到油水两相界面上发生热力学不可逆吸附所形成的致密界面膜，阻碍液滴间的相互聚结；皮克林乳液的基本成分是水相、油相和固体颗粒；与传统表面活性剂稳定的乳液相比，皮克林乳液具有特有的优势：可以有效减少乳化剂的使用量，节约成本；对人体毒性作用小于表面活性剂；对环境清洁友好；乳液聚结稳定性强；受环境pH值、盐浓度、温度及油相组成等因素的影响较小，因此皮克林乳液在化学和材料学等理论研究中具有重要意义，在石油、造纸、日化、医药、食品等工业技术领域也具有重要的应用价值。

目前，关于皮克林乳液的绝大部分研究均集中在石油、化工等领域，通常采用的固体粒子有阴离子粘土、高岭土、蒙脱石、二氧化硅等无机粒子；由于二氧化硅有极高的表面能密度和黏着力，将其制成双亲性的纳米颗粒可以有效的稳定乳液；近来，将皮克林乳液应用到食品中成为新的研究热点，但是，所有研究均是在模型体系中进行，均是利用十二碳烷或十四碳烷等非食品原料作为油相，考察食品级颗粒与十二碳烷或十四碳等非食品原料之间的相互作用关系，这些研究还处于理论研究阶段，很难真正应用到真实食品乳液的生产和加工中；因此，寻找和制备能用于稳定皮克林乳液食品的食品级颗粒，以及将水包油型的皮克林乳液制成食品搅打奶油的工艺方法，具有重要的应用价值；作为装饰类奶油食品，搅打奶油因其润滑的口感深受广大消费者喜爱，但是搅打奶油脂肪含量最高可达60%以上，并且市面上绝大部分搅打奶油均为植脂氢化油，食用过多会对人体造成负面影响，长期食用易导致高血脂、肥胖症、糖尿病以及心脑血管疾病等。因此，研制口感润滑的低脂搅打奶油具有重要的现实意义和广阔的市场前景。

在寻找适用于维持食品体系皮克林乳液稳定性的颗粒之中，玉米淀粉颗粒来源广泛，价格低廉，并且易被改性而具有很大的应用前景；然而，天然玉米淀粉颗粒亲水性强，难以吸附在油水界面上形成稳定的乳液；通过改性可以增加其疏水性，使其成为双亲性颗粒，以满足皮克林乳液颗粒能被油水两相部分润湿的要求；此外，通过改性来提高玉米淀粉颗粒表面粗糙程度、改变颗粒粒径大小，提高相对表面能和黏着力，使其成为一种良好的稳定皮克林乳液的颗粒；本发明通过制备具有高相对表面能和黏着力的食品级双亲性玉米淀粉超微细粒，使其能够吸附在油水界面之间，维持皮克林乳液的稳定性，而且，在制备搅打奶油的过程中，玉米淀粉超细微粒不会刺破乳液在搅打充气过程中产生的气泡，而是能够附着于气泡的表面，代替结晶脂肪维持气泡的稳定性；与此同时，本发明着重考虑和解决了玉米淀粉超微细粒型皮克林乳液制备的搅打奶油的工艺方法，使其能够适合于食品企业实际生产加工的需要，并且改性试剂对人体安全、无毒，以及改性后没有形成对人体有害聚合物等问题；因此，玉米淀粉超微细粒型皮克林乳液制备的食品搅打奶油，不仅脂肪含量低、口感润滑、形态挺拔，而且在制备过程中，食品成分没有被化学污染、食品营养特性得以保存，并且以玉米淀粉和蛋白增强食品营养功能；本发明不仅具有广阔的市场应用前景，还可以为皮克林乳液在真实食品体系的应用提供参考借鉴。

发明内容

本发明的目的是提供一种对食品分子结构无化学损害、对食品成分无化学污染、对食品营养特性无化学破坏、以玉米淀粉和蛋白增强食品营养功能的食品搅打奶油的物理制备方法，利用玉米淀粉超微细粒的优异相对表面能和黏着效应提高皮克林乳液的稳定性，并以食品级皮克林乳液为基质制备食品搅打奶油。

本发明所采用的技术方案按照如下步骤实施：

步骤1，玉米淀粉超微细粒的制备：

把浓度为10g～50g/L的普通玉米淀粉分散液置于80～100℃温度条件的恒温水浴箱中进行热处理，使玉米淀粉分散液呈现溶胶状态；利用可调速滴定器将玉米淀粉溶胶以微滴的形式滴入到5～10倍体积的玉米淀粉不良溶剂中，利用可调速磁力搅拌器以1rad/s的转速对玉米淀粉不良溶剂充分搅拌，利用离心分离机对玉米淀粉不良溶剂进行离心处理，离心力使玉米淀粉颗粒沉淀，回收上清液用于再次提取对玉米淀粉的不良溶剂；在沉淀的淀粉颗粒中加入与回收上清液同体积的玉米淀粉不良溶剂进行二次混合搅拌和分离，最终得到沉淀物即为玉米淀粉超微细粒；此步骤重复2～5次。

步骤2，双亲性玉米淀粉超微细粒的制备：

对步骤1得到的玉米淀粉超微细粒分散在含有辛烯基琥珀酸酐（占淀粉质量3%）的1～5倍体积的无水乙醇里，在室温条件下，反应体系保持弱碱性，反应2h；反应结束后用浓度为75%～95%的乙醇洗涤2～5次，利用离心分离机对玉米淀粉超微细粒分散液进行离心处理，将得到的沉淀物用冷冻干燥机进行低温干燥，从而获得双亲性玉米淀粉超微细粒；利用激光粒度仪筛选玉米淀粉超微细粒（粒径不超过220nm）。

步骤3，对步骤2所得的双亲性玉米淀粉超微细粒，改变其表面电位，提高双电层厚度：

利用蛋白与双亲性玉米淀粉超微细粒发生静电效应；蛋白液浓度为10～30g/L，淀粉超微细粒在溶液中的浓度为20～50g/L，利用可调速磁力搅拌器在1rad/s的转速下对玉米淀粉超微细粒和蛋白的混合液进行搅拌，搅拌时间为2～4h；利用激光粒度仪筛选混合液表面Zata电位（电位不低于30mV绝对值）。

步骤4，对步骤3所得的混合液进行固形处理：

利用浓度为0.1～0.9g/L的魔芋甘露聚糖，对步骤3所得的混合液进行固形，防止混合液轻易流动，有利于对乳液进行理化性质检测，并能促进搅打后形成的奶油形态挺拔、不塌陷以及口感润滑。

步骤5，对步骤4所得的混合液进行超声乳化和杀菌处理：

在55～65℃的条件下，对步骤4所得的混合液添加油相进行超声乳化处理，利用超声波清洗机在超声功率比为60～80%的条件下，进行超声处理，超声时间为10～20min；同时利用电动剪切搅拌机在转速为600～1000rad/min条件下进行搅拌处理，超声搅拌时间为0.5～1h；在乳化处理结束前15min提高体系加热温度至72℃进行杀菌处理；经乳化和杀菌处理后，乳液放置0.5～1h，观察筛选乳液是否分层，确定乳化效果。

步骤6，对步骤5所得的乳液进行物料平衡：

在温度为40～60℃的条件下，对步骤5所得的乳液进行物料平衡，利用常压均质机在转速为8000～12000rad/min的条件下进行物料平衡5～15min，平衡后乳液细致均匀；利用激光粒度仪筛选乳液的表面积平均直径和体积平均直径（表面积平均直径不高于2微米，体积平均直径不高于4微米）。

步骤7，对步骤6所得的乳液进行低温静置，使乳液成分间的物化反应趋于稳定：

在温度为4～10℃的条件下，对步骤6所得的乳液静置12～24h后，利用黏度计筛选乳液，乳液在25℃的温度条件下，黏度不小于7Pa·s；在4℃的温度条件下，黏度不小于10Pa·s，干物质含量为18%～20%。

步骤8，对步骤7所得的乳液进行搅打充气，制备搅打奶油：

在温度为4～10℃的条件下，对步骤7所得的乳液进行搅打充气，利用可调速搅打器在转速为600～1000rad/min条件下搅打1～5min，使乳液的起泡率不低于320%。

本发明中皮克林乳液的成分包括：浓度为20～50g/L的食品级双亲性玉米淀粉超微细粒、浓度为10～30g/L的蛋白液、浓度为0.1g～0.9g/L的魔芋甘露聚糖、浓度为120g～150g/L的油脂，其余均为水。

玉米淀粉超微细粒稳定皮克林乳液和搅打起泡的机理：本发明制备的双亲性玉米淀粉超微细粒具有优越的相对表面能和黏着效应，在皮克林乳液中能够吸附到油滴的表面而不脱落，使油滴在液相体系中均匀分散而不凝聚、分层。本反应基于水、双亲性玉米淀粉超微细粒和奶油三相之间存在的一种重要的相互作用力-毛细力，在毛细力的作用下，水和奶油之间存在相互排斥作用，而双亲性玉米淀粉超微细粒能同时被水和油脂润湿，所以双亲性玉米淀粉超微细粒能够维持皮克林乳液的稳定性。其中，影响毛细力的最重要的两个物理参数是表明张力和接触角。在水和奶油的分界线上，存在水、双亲性玉米淀粉超微细粒和奶油三个界

面相互接触，每个界面都有相应的表面张力在作用。接触角是0到180°中任意角度，这取决于双亲性玉米淀粉超微细粒和水的相对表面能、双亲性玉米淀粉超微细粒和奶油的相对表面能、奶油和水的相对表面能。本发明通过德国dataphysics公司型号为OCA20视频光学接触角测量仪，在Sessile drop工作模式下进行检测，检测出双亲性玉米淀粉超微细粒在皮克林乳液体系中与油水界面的接触角为73.26°。接触角小于90°，从机理上证明了奶油和水均能润湿双亲性玉米淀粉超微细粒表面，这与本发明方法制备的玉米淀粉超微细粒型皮克林乳液的稳定效果相符。

本发明的有益效果是：将广泛应用医药、化工等领域的利用无机纳米粒子稳定的皮克林乳液应用到真实的食品乳液体系中，仅以有机的食品级的双亲性玉米淀粉超微细粒维持乳液的稳定性，不添加任何乳化剂，制备成可食用的以皮克林乳液为基质的食品搅打奶油。此外，由于双亲性淀粉超微细粒能够替代结晶脂肪颗粒维持泡沫的稳定性，所以以皮克林乳液为基质制备的搅打奶油既能保证脂肪含量低、口感润滑、形态挺拔，又能保证良好的稳定性和起泡率，适合于作为装饰涂抹类奶油应用于糕点的生产和加工中，尤其适合于患有肥胖症、高血脂、动脉硬化、糖尿病等人群的食用。

附图说明

图1为本发明的具体实施流程。

图2为与酪蛋白混合后双亲型纳米淀粉颗粒在显微镜下的形态。

图3为乳液中油脂的分布。

具体实施方式

请参阅图1、图2和图3所示，

步骤1：把浓度为10g/L的普通玉米淀粉分散液置于100℃温度条件的恒温水浴箱进行热处理，使玉米淀粉分散液呈现溶胶状态；利用可调速滴定器将玉米淀粉溶胶以微滴的形式滴入到5倍体积的无水乙醇中，利用可调速磁力搅拌器以1rad/s的转速对无水乙醇充分搅拌，利用离心分离机对含有玉米淀粉颗粒的无水乙醇溶液进行离心处理，离心力使玉米淀粉颗粒沉淀，回收上清液用于再次从中提取无水乙醇；在沉淀的玉米淀粉颗粒中加入与回收上清液同体积的无水乙醇进行二次混合搅拌和分离，最终得到沉淀物即为玉米淀粉超微细粒；此步骤重复2～5次。

步骤2：对步骤1得到的玉米淀粉超微细粒分散在含有辛烯基琥珀酸酐（占淀粉质量3%）的2.5倍体积的无水乙醇里，在室温条件下，反应体系保持pH8.0，反应2h；反应结束后用浓度为75%的乙醇洗涤3次，利用离心分离机对玉米淀粉超微细粒分散液进行离心处理，利用冷冻干燥机对得到的沉淀物进行低温干燥，从而获得双亲性玉米淀粉超微细粒；利用激光粒度仪进行测试，玉米淀粉超微细粒的粒径主要集中在150～200nm的范围内。

步骤3：利用与羰基接枝改性卵白蛋白与双亲性玉米淀粉超微细粒发生静电效应；改性蛋白液浓度为10g/L，淀粉超微细粒在溶液中的浓度为30g/L，利用可调速磁力搅拌器在1rad/s的转速下对玉米淀粉超微细粒和改性卵白蛋白的混合液进行搅拌，搅拌时间为4h；利用激光粒度仪测试混合液表面Zata电位为-25mV。

步骤4：利用浓度为0.4g/L的魔芋甘露聚糖，对步骤3所得的混合液进行固形，防止混合液轻易流动，有利于对乳液进行理化性质检测，并能促进搅打后形成的奶油形态挺拔、不塌陷以及口感润滑。

步骤5：在65℃的温度条件下，对步骤4所得的混合液添加奶油，进行超声乳化处理，利用超声波清洗机在超声功率比为80%的条件下，进行超声处理，超声时间为15min；同时利用电动剪切搅拌机在转速为800rad/min条件下进行剪切搅拌处理，剪切搅拌时间为0.5h；在乳化处理结束前15min提高体系加热温度至72℃进行杀菌处理；经乳化和杀菌处理后，乳液放置1h，不凝聚、不分层。

步骤6：在温度为40℃的条件下，对步骤5所得的乳液进行物料平衡，利用常压均质机在转速为10000rad/min的条件下进行物料平衡5min，平衡后乳液细致均匀；利用激光粒度仪测试，乳液的体积平均直径3.50微米，表面积平均直径1.91微米。

步骤7：在温度为4℃的条件下，对步骤6所得的乳液静置12h后，利用黏度计测试乳液，乳液在25℃的温度条件下，黏度为7.5Pa·s，乳液在4℃的温度条件下，黏度12Pa·s，干物质含量为18%～20%。

步骤8：在温度为4℃的条件下，对步骤7所得的乳液进行搅打充气，利用可调速搅打器在转速为800rad/min条件下搅打3min；采用体积重量比测试，乳液的起泡率为340%。

经过以上具体实施步骤，玉米淀粉超微细粒型皮克林乳液制备的低脂搅打奶油被加工完成，其脂肪分布如图3所示。

Claims (8)

1.玉米淀粉超微细粒型皮克林乳液制备低脂搅打奶油的方法，其特征在于：采用如下步骤实施：

步骤1，玉米淀粉超微细粒的制备：

把浓度为10g～50g/L的普通玉米淀粉分散液置于80～100℃温度条件的恒温水浴箱中进行热处理，使玉米淀粉分散液呈现溶胶状态；利用可调速滴定器将玉米淀粉溶胶以微滴的形式滴入到5～10倍体积的玉米淀粉不良溶剂中，利用可调速磁力搅拌器以1rad/s的转速对玉米淀粉不良溶剂充分搅拌，利用离心分离机对玉米淀粉不良溶剂进行离心处理，离心力使玉米淀粉颗粒沉淀，回收上清液用于再次提取对玉米淀粉的不良溶剂；在沉淀的玉米淀粉颗粒中加入与回收上清液同体积的玉米淀粉不良溶剂进行二次混合搅拌和分离，最终得到沉淀物即为玉米淀粉超微细粒；此步骤重复2～5次。

2.步骤2，双亲性玉米淀粉超微细粒的制备：

对步骤1得到的玉米淀粉超微细粒直接分散在含有辛烯基琥珀酸酐（占淀粉质量3%）的1～5倍体积的无水乙醇里，在室温条件下，反应体系保持弱碱性，反应2h；反应结束后用浓度为75%～95%的乙醇洗涤2～5次，利用离心分离机对玉米淀粉超微细粒分散液进行离心处理，利用冷冻干燥机对得到的沉淀物进行低温干燥，从而获得双亲性玉米淀粉超微细粒；利用激光粒度仪筛选玉米淀粉超微细粒（粒径不超过220nm）。

3.步骤3，对步骤2所得的双亲性玉米淀粉超微细粒，改变其表面电位，提高双电层厚度：

利用蛋白与双亲性玉米淀粉超微细粒发生静电效应；蛋白液浓度为10～30g/L，淀粉超微细粒在溶液中的浓度为20～50g/L，利用可调速磁力搅拌器在1rad/s的转速下对玉米淀粉超微细粒和蛋白的混合液进行搅拌，搅拌时间为2～4h；利用激光粒度仪筛选混合液表面Zata电位（电位不低于30mV绝对值）。

4.步骤4，对步骤3所得的混合液进行固形处理：

利用浓度为0. 1～0. 9g/L的魔芋甘露聚糖，对步骤3所得的混合液进行固形，防止混合液轻易流动，有利于对乳液进行理化性质检测，并能促进搅打后形成的奶油形态挺拔、不塌陷以及口感润滑。

5.步骤5，对步骤4所得的混合液进行超声乳化和杀菌处理：

在55～65℃的条件下，对步骤4所得的混合液添加油相进行超声乳化处理，利用超声波清洗机在超声功率比为60～80%的条件下，进行超声处理，超声时间为10～20min；同时利用电动剪切搅拌机在转速为600～1000rad/min条件下进行搅拌处理，超声搅拌时间为0.5～1h；在乳化处理结束前15min提高体系加热温度至72℃进行杀菌处理；经乳化和杀菌处理后，乳液放置0.5～1h，观察筛选乳液是否分层，确定乳化效果。

6.步骤6，对步骤5所得的乳液进行物料平衡：

在温度为40～60℃的条件下，对步骤5所得的乳液进行物料平衡，利用常压均质机在转速为8000～12000rad/min的条件下进行物料平衡5～15min，平衡后乳液细致均匀；利用激光粒度仪筛选乳液的表面积平均直径和体积平均直径（表面积平均直径不高于2微米，体积平均直径不高于4微米）。

7.步骤7，对步骤6所得的乳液进行低温静置，使乳液成分间的物化反应趋于稳定：

在温度为4～10℃的条件下，对步骤6所得的乳液静置12～24h后，利用黏度计筛选乳液，乳液在25℃的温度条件下，黏度不小于7Pa· s；在4℃的温度条件下，黏度不小于10Pa·s，干物质含量为18%～20%。

8.步骤8，对步骤7所得的乳液进行搅打充气，制备搅打奶油：

在温度为4～10℃的条件下，对步骤7所得的乳液进行搅打充气，利用可调速搅打器在转速为600～1000rad/min条件下搅打1～5min，使乳液的起泡率不低于320%。