CN114190538B - 一种促β′晶型形成的油脂促结晶剂及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种促β'晶型形成的油脂促结晶剂及应用，以重量百分比计，油脂促结晶剂中脂肪酸甘油三酯的含量≥30％；所述脂肪酸甘油三酯中脂肪酸为碳原子数16‑24的饱和脂肪酸，其中sn‑2位酯化的脂肪酸碳链比sn‑1位酯化的脂肪酸碳链多两个或两个以上的‑CH2‑基团，sn‑2位酯化的脂肪酸碳链比sn‑3位酯化的脂肪酸碳链多两个或两个以上的‑CH2‑基团。该促结晶剂可用于人造奶油、起酥油、代可可脂等塑性脂肪的制造和品质改良，加速油脂结晶的形成，促进结晶网络的结构改善，使制品形成的β'晶型更为稳定，不易出现起砂现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种油脂促结晶剂，具体涉及一种促β′晶型形成的油脂促结晶剂及应用。
背景技术
随着科研手段的发展，人们对于油脂的结晶有了逐步的认知。研究揭示出油脂的结晶状态对其物理化学性质、产品质构、外观品质的重要影响。例如，巧克力中的主要成分可可脂，其最佳品质需要维持在V型晶型(也称为β2型)，以使其具有合适的硬度、光泽和入口即化的熔点。而人造奶油则需要维持在β′晶型，该晶型的结晶颗粒细小均匀，产品质地细腻，具有良好的塑性。
由于反式脂肪酸与心血管疾病高发病率的相关性，在煎炸用油、人造奶油、烘焙用油、夹心用油、代可可脂等食用油脂中不含反式脂肪酸或者反式脂肪酸含量低的油脂得到普遍应用。但这些反式脂肪的替代品具有结晶速度慢、易起砂(生成粗大砂状结晶颗粒)等问题，导致食品加工时的操作性变差，影响了生产效率和产品的最终品质。研究如何提高此类油脂的结晶速度，并促进β′晶型的生成和稳定，是本发明要解决的问题。
饱和脂肪酸甘油三酯具有结晶速度快的特点，也被额外添加于油脂中以研究其促结晶作用。但目前被用来作为促结晶研究的甘油三酯多为饱和同酸甘油三酯，如PPP(棕榈油甘油三酯)、SSS(硬脂酸甘油三酯)、LLL(月桂酸甘油三酯)等，这类甘油三酯的最稳定晶型为β晶型，因此，会在油脂混合物中促进β晶型的生成，对于要求β′晶型稳定的油脂，会影响产品的品质。
油脂产品的主要成分为甘油三酯(98％)，作为多种甘油三酯的混合物，油脂的结晶行为相当复杂。同时，由于具有同质多晶现象(即同一种物质具有多种不同的晶体形态)，使得其结晶行为的控制变得更为困难。促结晶剂的种类、添加量、底物油脂类型都会对最终的结晶行为产生影响。
现有研究表明，促结晶效果与促结晶剂的结构密切相关，特别是其脂肪酸组成以及甘油的酯化位置。同时，要考虑促结晶剂的同质多晶特性，特别是热力学稳定晶型，以保证产品结晶品质的稳定性。针对低反式脂肪人造奶油、植物基起酥油、代可可脂、乳脂、改性猪脂、牛脂等产品，为保证其良好的塑性、均一的质地，产品的结晶状态需稳定在β′晶型。针对这些产品，需要提高其结晶速度而又同时保证产品稳定在β′晶型。因此，需要通过促结晶剂的结构设计和合理配比，满足该类产品的需求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种促β′晶型形成的油脂促结晶剂及应用，该促结晶剂可用于人造奶油、起酥油、代可可脂等塑性脂肪的制造和品质改良，加速油脂结晶的形成，促进结晶网络的结构改善，使制品形成的β′晶型更为稳定，不易出现起砂现象。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种促β′晶型形成的油脂促结晶剂，以重量百分比计，油脂促结晶剂中脂肪酸甘油三酯的含量≥30％；所述脂肪酸甘油三酯中脂肪酸为碳原子数16-24的饱和脂肪酸，其中sn-2位酯化的脂肪酸碳链比sn-1位酯化的脂肪酸碳链多两个或两个以上的-CH2-基团，sn-2位酯化的脂肪酸碳链比sn-3位酯化的脂肪酸碳链多两个或两个以上的-CH2-基团。
所述脂肪酸甘油三酯为一种构型的脂肪酸甘油三酯，或两种及两种以上构型的脂肪酸甘油三酯混合组成。
所述脂肪酸甘油三酯为PBP、PSP、BSB、PBS、ABA、PAP、SAS、PLiP、ALiA、SLiS、PAS、ALiB中任一种，或两种及两种以上的组成；其中，P代表棕榈酸，S代表硬脂酸，A代表花生酸，B代表山嵛酸，Li代表木蜡酸。
所述油脂促结晶剂中还含有山嵛酸单甘酯。
以重量百分比计，油脂促结晶剂中山嵛酸单甘酯的含量≤70％。
所述山嵛酸单甘酯为1-山嵛酸单甘酯或3-山嵛酸单甘油酯。
以重量百分比计，脂肪酸甘油三酯中山嵛酸的含量≥30％。
所述的油脂促结晶剂在塑性脂肪中的应用。
所述塑性脂肪为具有β′晶型的塑性油脂产品。
所述具有β′晶型的塑性油脂产品为人造奶油、涂抹用奶油、起酥油、代可可脂、糖果用脂、冷冻食品用油或食品夹心馅料。
本发明有益效果：
本发明提供一种油脂促结晶剂，可促进油脂β′晶型的形成和快速稳定，可用于加快人造奶油、起酥油、代可可脂等糖果和烘焙产业常用脂肪产品的快速结晶和稳定，减少起砂现象。
本发明促结晶剂对主要成分中的甘油三酯构型有特别的要求，必须满足中间sn-2位比sn-1位和sn-3位至少多两个碳，以保证该促结晶剂促进β′晶型生成，如果最长的碳链不在sn-2位，则不能保证β′晶型的生成。
本发明促结晶剂主要成分中甘油三酯的脂肪酸链长度，为16-24个碳饱和脂肪酸，长碳链保证了晶体结构和较高的结晶温度，作为晶种用于β′晶型的油脂具有理想的使用效果。
本发明促结晶剂还可选用甘油三酯与1-单山嵛酸甘油酯混合而成，两者协同增效，可加快油脂的结晶与稳定。
本发明促结晶剂可加快塑性脂肪的结晶速度，提高初始结晶温度，并稳定油脂的β′晶型，减少产品的起砂现象，改善产品的晶体网络结构，并提高塑性脂肪的熔点。
本发明促结晶剂能稳定底物油脂的β′晶型，抑制β′晶型向β晶型的转换。使用本发明促结晶剂后，油脂产品在经历长期贮存或温度波动的情况下，仍能保持细腻的结构和品质。
附图说明
图1为本发明实施例2棕榈油样品在添加不同促结晶剂后的偏光显微图像。
其中，A，对照组；B，实验组1；C，实验组2；D，实验组3；E，对比例1；F，对比例2；G，对比例3；图中标尺为50μm。
图2为本发明实施例3棕榈油样品的X-射线衍射图谱。
其中，A，未添加促结晶剂；B，添加促结晶剂1。
图3本发明几种促结晶剂主要成分1-MB、PBP及PSP的分子结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
本发明实施例所用脂肪酸甘油三酯和1-山嵛酸单甘酯样品均购自瑞典Larodan公司。
实施例1促结晶剂对结晶起始温度和结晶出现时间的影响
将PBP(1，3-二棕榈酸-2-山嵛酸甘油酯)和1-MB(1-山嵛酸单甘油酯)按照1：1的质量比混合，制备促结晶剂1。
取相同质量的代可可脂样品11份，分别于不同的烧杯中，放置于100℃的加热板加热至完全熔化，保温15分钟以消除结晶记忆。一份不添加任何物质，其余的分别加入促结晶剂1，促结晶剂1的添加量分别为0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、4％、5％、6％、7％(w/w)，使用涡旋振荡器震荡混合。放置于100℃的加热板上再次加热1h，再次使用涡旋振荡器震荡混合30s，以保证促结晶剂1与代可可脂充分混合均匀，待测。
仪器：TA Q20差示扫描量热仪(DSC)(TAInstruments-Water LLC,USA).
取6～10mg待测样品于DSC专用样品盘中，压紧待测，DSC的控温程序为60℃保温5min，再以5℃/min的速度降温至-20℃。分析DSC降温曲线的结晶起始温度和结晶出现的时间。结果见表1。由表1可知，促结晶剂1的添加可显著提高代可可脂的起始结晶温度，缩短结晶出现的时间。
表1促结晶剂1对起始结晶温度和结晶出现时间的影响
| 促结晶剂添加量(wt％) | 0％ | 0.5％ | 1％ | 1.5％ | 2％ | 2.5％ | 3％ | 4％ | 5％ | 6％ | 7％ |
| 起始结晶温度(℃) | 26.34 | 26.70 | 27.78 | 28.21 | 31.01 | 33.48 | 36.39 | 39.00 | 41.59 | 44.27 | 45.35 |
| 结晶出现时间(min) | 12.25 | 11.78 | 11.62 | 11.31 | 10.99 | 10.18 | 9.65 | 9.12 | 8.75 | 8.16 | 7.95 |
实施例2促结晶剂对晶种数量和晶体尺寸的影响
促结晶剂1为50％(wt％)PBP和50％(wt％)1-MB，促结晶剂2为100％PBP(1，3-二棕榈酸-2-山嵛酸甘油酯)，促结晶剂3为100％PSP(1，3-二棕榈酸-2-硬脂酸甘油酯)。
实验分为实验组1-3组、对比例1-3组和对照组共七组，实验组1添加促结晶剂1，实验组2添加促结晶剂2，实验组3添加促结晶剂3，对照组为不添加任何物质的棕榈油样品处理组，对比例1添加单山嵛酸酯，对比例2添加蔗糖脂肪酸酯S-170(三菱化学)，对比例3添加蔗糖脂肪酸酯POS-135(三菱化学)。实验组1-3及对比例1-3的添加量均为1％(wt％)。
实验方法：取相同质量的棕榈油样品7份，分别于不同的烧杯中，放置于100℃的加热板加热至完全熔化，保温15分钟以消除结晶记忆。1份不添加任何物质，另6份分别加入促结晶剂1-3、单山嵛酸酯、蔗糖脂肪酸酯S-170、蔗糖脂肪酸酯POS-135，添加量均为1％(wt％)，使用涡旋振荡器震荡混合。放置于100℃的加热板上再次加热1h，再次使用涡旋振荡器震荡混合30s，充分混合均匀，待测。
将5μL的液态油滴在预热过的(80℃)载体玻璃上，并用预热过的(80℃)盖板玻璃覆盖。然后，样品由恒温箱控制在25℃和30℃之间循环交替变温(6小时变温一次)，以加速油脂的起砂，促进晶型转换，控温24小时后取出样品，通过安装有INSTEC冷热台(TS102GXY，美国)的偏光显微镜(OLYMPUS BX53M，日本)观察样品的微观结构，并使用奥林巴斯彩色相机(OLMPUS，SC50，东京，日本)采集显微图像。用Image J对获得的图像进行分析，测量晶体的最大直径(在一个给定轴上的最大长度)，并取平均值。
图1为棕榈油样品在添加不同促结晶剂后的偏光显微图像。图中标尺为50μm。可见，促结晶剂的添加可显著增加晶种数量并降低棕榈油结晶的尺寸。
表2促结晶剂对晶体尺寸的影响
| 组别 | 对照组 | 实验组1 | 实验组2 | 实验组3 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 |
| 晶体尺寸(μm) | 203.59±8.22 | 16.34±2.17 | 17.63±1.33 | 22.31±6.09 | 31.40±4.26 | 32.76±4.50 | 148.46±10.24 |
由图1中，B图(实验组1)、C图(实验组2)、D图(实验组3)、E图(对比例1)相比，可看出促结晶剂1(实验组1)由于混合了1-MB和PBP，因此，比单纯添加PBP、PSP或单山嵛酸甘油酯的效果都要好，显示出协同增效作用。B图(实验组1)、C图(实验组2)、D图(实验组3)与F图(对比例2)、G图(对比例3)相比，实验组1-3比市售乳化剂(对比例2-3)的促结晶和改善结晶网络结构的效果更显著。
实施例3促结晶剂对油脂结晶β′晶型稳定性的影响
选取易出现起砂(形成β晶型颗粒状结晶)的棕榈油样品，放置于100℃的加热板加热至完全熔化，保温15分钟以消除结晶记忆。加入1％(wt％)的促结晶剂1，使用涡旋振荡器震荡混合。放置于100℃的加热板上再次加热1h，再次使用涡旋振荡器震荡混合30s，充分混合均匀后，恒温贮藏于28℃。以不添加促结晶剂的棕榈油样品为对照实验。
分别在第一天(贮藏24h后)、第一个月和第三个月取样品进行X-射线衍射，以观察样品晶型变化。采用D8 ADVANCE X-射线衍射仪(Bruker,德国)测定各样品的结晶晶型，该设备使用Cu靶工作电压40kV，电流40mA，在25℃条件下，扫描角度2θ为5°～30°，步长为0.02°。
贮藏一个月和三个月后的X-射线衍射图谱如图2所示。晶型变化总结于表3。添加促结晶剂1后，样品对β′晶型的稳定性增强，未添加促结晶剂1的棕榈油样品在保存24小时后即开始有β晶型的出现(如图中箭头所示)，而添加促结晶剂1后，在保温第三个月才开始出现β晶型的衍射峰，而未添加促结晶剂的对照组则完全转换为β晶型。
表3促结晶剂对β′晶型稳定性的影响
Claims (4)
1.一种促β'晶型形成的油脂促结晶剂，其特征在于，所述油脂促结晶剂由1，3-二棕榈酸-2-山嵛酸甘油酯和1-山嵛酸单甘油酯组成，以重量百分比计，二者含量均为50%。
2.如权利要求1所述的油脂促结晶剂在塑性脂肪中的应用。
3.如权利要求2所述的应用，其特征在于，所述塑性脂肪为具有β'晶型的塑性油脂产品。
4.如权利要求3所述的应用，其特征在于，所述具有β'晶型的塑性油脂产品为人造奶油、涂抹用奶油、起酥油、代可可脂、糖果用脂、冷冻食品用油或食品夹心馅料。
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