CN115886120A - 一种低油相乳液凝胶脂肪替代品、低脂冰淇淋及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低油相乳液凝胶脂肪替代品、低脂冰淇淋及其制备方法。所述脂肪替代品为利用细菌纤维素纳米纤维/大豆分离蛋白复合颗粒稳定的低油相Pickering乳液凝胶。相比于传统商品冰淇淋5％～30％的脂肪含量，本发明通过用低油相Pickering乳液凝胶替代奶油，使制得的冰淇淋的脂肪含量可以降低到1.5％以下，并且该冰淇淋抗融性强、保形性好，质地与商品化产品接近，具有良好的应用和市场前景。

Description

一种低油相乳液凝胶脂肪替代品、低脂冰淇淋及其制备方法

技术领域

本发明属于食品加工技术领域，涉及低油相Pickering乳液凝胶及将其作为脂肪替代品制备低脂冰淇淋。

背景技术

冰淇淋一般是以饮用水、乳品、蛋、糖、食用植物油等为原辅料制成。脂肪是冰淇淋的重要成分，在冷冻过程后影响冰淇淋的抗融性、保形性和平滑度。现行标准《GB/T3114-2014》规定的所有种类的冰淇淋，其脂肪添加量均大于或等于5％。一般来说，商品冰淇淋含有10％～16％的脂肪，并且实际生产中为了保证冰淇淋的口感，脂肪含量甚至会高达30％。高脂肪摄入会带来严重的健康隐患，增加肥胖和冠心病等代谢疾病风险。食品工业中通过寻找有潜力的脂肪替代品以降低冰淇淋中的脂肪含量。目前，在冰淇淋产品中已经使用的脂肪替代品包括菊粉、麦芽糊精、聚葡萄糖、牛奶蛋白、大豆蛋白、膳食纤维和淀粉，然而这些脂肪替代品会不同程度地造成冰淇淋口感、质地和风味的缺陷。

乳液凝胶为具有凝胶样网络结构和固体样机械性能的乳液，其兼具乳液和水凝胶的优点，在食品加工和生物活性成分输送方面表现出许多有益的特性，在改善食品结构、减少反式脂肪、开发健康食品等方面受到广泛关注和应用。其中，低油相乳液凝胶(油相的体积分数一般是30％以下)适合直接膳食，并且有助于减少高脂摄入带来的各种健康问题。

在食品工业中，低油相乳液凝胶的制备过程分为两个步骤：一是通过乳化形成乳液，二是将液体乳液转化为凝胶状乳液。并且由于乳液凝胶连续相中存在过量粒子，容易发生沉降和絮凝而无法长时间稳定，限制了其应用。因此，探索制备稳定乳液凝胶的方法，并简化乳液凝胶的制备过程是迫切需要的。

中国专利CN111205479A制得的高内相Pickering乳液稳定性高，但内相植物油的体积分数超过74％，相比于这一具有良好的流变性能和稳定性高内相乳液(特性的获得主要是由高油相体积分数决定，油相体积分数越高，乳液凝胶越稳定，胶凝性越强)，但对于低油相乳液凝胶，则既要使油相含量低，又要使乳液保持凝胶状，这并不容易实现。中国专利CN107296260A通过加入亲水胶体如黄原胶、魔芋葡甘聚糖、低甲氧基果胶等，利用纤维素水分散体与亲水胶体混合形成乳液凝胶，并利用该乳液凝胶对油相进行固化，但固化之后需要干燥脱水，导致实际油相含量明显提高(油凝胶含油量通常大于92％)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低油相乳液凝胶脂肪替代品、低脂冰淇淋及其制备方法，达到去除冰淇淋中的反式脂肪酸、降低饱和脂肪酸的目的，从而满足人们对健康饮食的追求，同时改善冰淇淋的品质。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种低油相乳液凝胶脂肪替代品，该脂肪替代品为利用细菌纤维素纳米纤维(BCNs)/大豆分离蛋白(SPI)复合颗粒稳定的低油相Pickering乳液凝胶，所述低油相Pickering乳液凝胶中，油相为体积分数3％～25％(例如4％～5％)的植物油，余量为水相，水相中的SPI和BCNs的总浓度(即复合颗粒的浓度)范围在1％～3％。

优选的，所述植物油选自大豆油、菜籽油、葵花籽油、花生油或玉米油等。

优选的，所述复合颗粒中，细菌纤维素纳米纤维与大豆分离蛋白的质量比为15:1～10:1。

上述低油相乳液凝胶脂肪替代品的制备方法，包括以下步骤：

将细菌纤维素纳米纤维(BCNs)/大豆分离蛋白(SPI)复合颗粒胶体(水相)与植物油(油相)，按照3～25:1的体积比例混合，然后在10000～20000rpm下剪切1～3分钟，得到低油相Pickering乳液凝胶。

优选的，所述细菌纤维素纳米纤维/大豆分离蛋白复合颗粒胶体的制备方法，具体包括以下步骤：将浓度为0.08％～0.15％细菌纤维素纳米纤维水溶液与浓度为1％～2％的大豆分离蛋白乙醇水溶液，按照2:1～3:1的体积比混合后剪切均质，然后依次经浓缩、离心，得到浓度为1％～3％的细菌纤维素纳米纤维/大豆分离蛋白复合颗粒胶体。

优选的，所述剪切均质的条件为：使用高速剪切设备在5000～8000rpm下均质3～5min。

优选的，所述浓缩的条件为(主要目的是去除乙醇)：旋转蒸发仪的压力为0.8～1.0MPa，旋转蒸发仪的转速为90～110rpm，旋转蒸发仪的加热温度为40～50℃，旋转蒸发时间为10～20分钟。

优选的，所述离心的条件为(主要目的是去除水)：离心机的转速为3000～5000rpm，时间为10～20分钟。

一种低脂冰淇淋，该冰淇淋按重量百分比计包括以下组分：40％～50％的动物乳、10％～40％的上述低油相乳液凝胶脂肪替代品、10％～20％的甜味剂、5％～15％的蛋黄和0～20％的稀奶油(稀奶油的脂肪含量为30％～40％)。

优选的，所述甜味剂为蔗糖(例如白砂糖)。

优选的，所述动物乳为来源于牛或羊的液体乳(例如灭菌牛乳)。

上述低脂冰淇淋的制备方法，包括以下步骤：

1)按照比例称取各原材料(例如灭菌牛乳、蛋黄、白砂糖、稀奶油、低油相乳液凝胶脂肪替代品)；

2)将所述蛋黄、稀奶油和低油相乳液凝胶脂肪替代品混合，或者将所述蛋黄和低油相乳液凝胶脂肪替代品混合，混合后打发5～10分钟，再加入动物乳(例如灭菌牛乳)和甜味剂(例如白砂糖)继续打发，直至产生绵密气泡(例如打发时间5～10min)，得混合物；

3)在60～80℃条件下，搅拌混合物15～30分钟，得混合液(本步骤相当于均质)；

4)将混合液依次经加热灭菌(例如巴氏灭菌)、冷却、老化后进行硬化，即制得低脂冰淇淋。

优选的，所述加热灭菌的条件为：在80～100℃下灭菌30～60秒。

优选的，所述冷却的条件为：0～4℃。

优选的，所述老化的条件为：待灭菌后的混合液冷却至20～25℃，再在2～6℃下静置4～8小时。

优选的，所述硬化的条件为：在-18～-20℃下静置48～72小时。

本发明的有益效果体现在：

本发明的脂肪替代品为低油相Pickering乳液凝胶，具有与奶油相似的物理性质，包括具有良好的流变性能和稳定性，在食品体系中能模拟脂肪产生较好的润滑感，并赋予食品良好的质地，达到替代食品体系中的固态油脂的效果，从而减少脂肪和热量摄入，有利于降低肥胖、代谢疾病和心血管疾病的风险。

进一步的，本发明的低油相Pickering乳液凝胶含有一定比例的细菌纤维素纳米纤维/大豆分离蛋白复合颗粒，能长时间保持稳定。

本发明通过一步乳化法形成具有一定塑性的低油相乳液凝胶脂肪替代品(使低油相乳液形成凝胶状)，简化了传统低油相乳液凝胶的两步法工艺，可降低生产时间和成本，并且其制备过程中不产生反式脂肪酸，降低了饱和脂肪酸的含量。

本发明的低脂冰淇淋利用低油相Pickering乳液凝胶替代传统商品冰淇淋的稀奶油，脂肪含量降低到1.5％以下，而且在降低冰淇淋脂肪含量、避免引入反式脂肪酸的同时，还能保证冰淇淋具有良好的抗融性和稳定性，从而作为一种零反式、低饱和脂肪酸的健康低脂冰淇淋，满足消费者对低脂食品的需求和食品产业健康化发展的要求。

附图说明

图1为低油相Pickering乳液凝胶作为脂肪替代品的低脂冰淇淋生产工艺流程图。

图2为通过用5％油相的Pickering乳液凝胶完全及部分替代稀奶油制备的低脂冰淇淋成品(外观呈黄色)。

图3为5％油相的Pickering乳液凝胶贮存模量(G’)和损耗模量(G”)的应力依赖性和5％油相的Pickering乳液凝胶粘度与时间关系(剪切应力一定)，以及用5％油相的Pickering乳液凝胶完全及部分替代稀奶油制备的低脂冰淇淋的融化率和感官评价：10％乳液、20％乳液、30％乳液(即奶油取代率10％、20％、30％)分别表示5％油相的Pickering乳液凝胶的质量分数(添加量)；不同组间小写字母相同表示无显著性差异，小写字母不同表示存在显著性差异。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，所述实施例仅用于解释本发明，而不是对本发明保护范围的限制。

实施例1

一种低油相乳液凝胶替代脂肪制备的低脂冰淇淋，其制备工艺如下(参见图1)：

1)复合颗粒胶体的制备：称取1.25g的SPI粉末溶解在100mL 70％的乙醇水溶液(乙醇:水＝70:30，v/v)中，得到浓度为1.25％(w/v)的SPI乙醇水溶液，称取0.25g的BCNs溶解于250mL水中，得到浓度为0.1％的BCNs水溶液；以2.5:1的体积比混合BCNs水溶液和SPI乙醇水溶液(BCNs水溶液:SPI乙醇水溶液＝2.5:1)，使用高速均质机在6000rpm下均质4分钟。最后，通过旋转蒸发仪(0.1MPa、100rpm、45℃、10分钟)和离心(4000rpm、10分钟)去除混合物中多余的乙醇和水，得到浓度为2％的BCNs/SPI复合颗粒胶体(胶体其余部分是约为98％的水)。

2)低油相Pickering乳液凝胶的制备：取95mL BCNs/SPI复合颗粒胶体和5mL大豆油混合，在20000rpm高速分散剪切作用下剪切3分钟形成5％油相的Pickering乳液凝胶。

3)低脂冰淇淋的制备：首先把10g蛋黄、10g 5％油相的Pickering乳液凝胶以及20g稀奶油(脂肪含量35％)室温混合打发5分钟，然后加入45g灭菌牛乳和15g白砂糖继续打发，直至产生绵密气泡。在70℃条件(水浴)下搅拌具有绵密气泡的混合物20分钟，接着在90℃条件下加热30秒灭菌，灭菌后冰水浴冷却至25℃，之后倒入圆形模具并置于4℃冰箱中老化6小时，最后在-20℃冰箱中硬化保存72小时，使成品具有一定的形态，即制得添加10％的低油相乳液凝胶的低脂冰淇淋，如图2所示。

实施例2

一种低油相乳液凝胶替代脂肪制备的低脂冰淇淋，其制备工艺如下：

首先把10g蛋黄、20g实施例1制备的5％油相的Pickering乳液凝胶以及10g稀奶油(脂肪含量35％)室温混合打发5分钟，然后加入45g灭菌牛乳和15g白砂糖继续打发，直至产生绵密气泡。在70℃条件下搅拌具有绵密气泡的混合物20分钟，接着在90℃条件下加热30秒灭菌，灭菌后冰水浴冷却至25℃，之后倒入圆形模具并置于4℃冰箱中老化6小时，最后在-20℃冰箱中硬化保存72小时，即制得添加20％的低油相乳液凝胶的低脂冰淇淋，成品如图2所示。

实施例3

一种低油相乳液凝胶完全替代脂肪制备的低脂冰淇淋，其制备工艺如下：

首先把10g蛋黄以及30g实施例1制备的5％油相的Pickering乳液凝胶室温混合打发5分钟，然后加入45g灭菌牛乳和15g白砂糖继续打发，直至产生绵密气泡。在70℃条件下搅拌具有绵密气泡的混合物20分钟，接着在90℃条件下加热30秒灭菌，灭菌后冰水浴冷却至25℃，之后倒入圆形模具并置于4℃冰箱中老化6小时，最后在-20℃冰箱中硬化保存72小时，即制得添加30％的低油相乳液凝胶的低脂冰淇淋，成品如图2所示。

如图3所示，制备得到的低油相乳液凝胶(例如实施例1中制得的5％油相的Pickering乳液凝胶)具有良好的凝胶性能和较高的恢复性能，有利于模拟固态油脂(例如奶油)的一些性质：产生较好的润滑感，赋予食品良好的质地。同时，避免传统油脂硬化工艺反式脂肪酸的产生(乳液凝胶在制备中不会形成反式脂肪酸的原因包括：乳液凝胶原料中的植物油如大豆油只是经过简单的乳化形成凝胶)。

另外，以上由复合胶体颗粒稳定制备的5％油相的Pickering乳液凝胶具有较强的稳定性，室温放置7天仍未破乳。使用激光粒度分析仪(LS13320,Beckman,US)测定储藏七天后的5％油相的Pickering乳液凝胶的平均粒径在25～35um内，与新制5％油相的Pickering乳液凝胶粒径相近。

实施例4

一种复合颗粒替代脂肪制备的低脂冰淇淋，其制备工艺如下：

1)复合颗粒胶体的制备：称取1.25g的SPI粉末溶解在100mL 70％的乙醇水溶液中，称取0.25g BCNs溶解于250mL水中；以2.5:1的体积比混合BCNs水溶液和SPI乙醇水溶液，使用高速均质机在6000rpm下均质4分钟。最后，通过旋转蒸发仪(0.1MPa、100rpm、45℃、10分钟)和离心(4000rpm、10分钟)去除混合物中多余的乙醇和水，得到浓度为2％的BCNs/SPI复合颗粒胶体。

2)低脂冰淇淋的制备：首先把10g蛋黄、10g浓度为2％的BCNs/SPI复合颗粒胶体以及20g稀奶油(脂肪含量35％)室温混合打发5分钟，然后加入45g灭菌牛乳和15g白砂糖继续打发，直至产生绵密气泡。在70℃条件下搅拌具有绵密气泡的混合物20分钟，接着在90℃条件下加热30秒灭菌，灭菌后冰水浴冷却至25℃，之后倒入圆形模具中并置于4℃冰箱中老化6小时，最后在-20℃冰箱中硬化保存72小时，即制得添加10％的复合颗粒的低脂冰淇淋，成品如图2所示。

实施例5

一种复合颗粒替代脂肪制备的低脂冰淇淋，其制备工艺如下：

首先把10g蛋黄、20g实施例4制备的BCNs/SPI复合颗粒胶体以及10g稀奶油(脂肪含量35％)室温混合打发5分钟，然后加入45g灭菌牛乳和15g白砂糖继续打发，直至产生绵密气泡。在70℃条件下搅拌具有绵密气泡的混合物20分钟，接着在90℃条件下加热30秒灭菌，灭菌后冰水浴冷却至25℃，之后倒入圆形模具并置于4℃冰箱中老化6小时，最后在-20℃冰箱中硬化保存72小时，即制得添加20％的复合颗粒的低脂冰淇淋，成品如图2所示。

实施例6

一种复合颗粒替代脂肪制备的低脂冰淇淋，其制备工艺如下：

首先把10g蛋黄以及30g实施例4制备的BCNs/SPI复合颗粒胶体室温混合打发5分钟，然后加入45g灭菌牛乳和15g白砂糖继续打发，直至产生绵密气泡。在70℃条件下搅拌具有绵密气泡的混合物20分钟，接着在90℃条件下加热30秒灭菌，灭菌后冰水浴冷却至25℃，之后倒入圆形模具并置于4℃冰箱中老化6小时，最后在-20℃冰箱中硬化保存72小时，即制得添加30％的复合颗粒的低脂冰淇淋，成品如图2所示。

结果如图3所示，相比于复合颗粒胶体取代奶油的冰淇淋，由5％乳液凝胶(5％油相的Pickering乳液凝胶)取代奶油的冰淇淋其融化率明显降低(例如实施例2与实施例5都是取代了20％的稀奶油)。

对照例

传统奶油冰淇淋，其制备工艺如下：

首先把10g蛋黄以及30g稀奶油(脂肪含量35％)室温混合打发5分钟，然后加入45g灭菌牛乳和15g白砂糖继续打发，直至产生绵密气泡。在70℃条件下搅拌具有绵密气泡的混合物20分钟，接着在90℃条件下加热30秒灭菌，灭菌后冰水浴冷却至25℃，之后倒入圆形模具并置于4℃冰箱中老化6小时，最后在-20℃冰箱中硬化保存72小时，成品如图2所示。

如图3及表1所示，本发明得到的低油相乳液凝胶作为脂肪替代品的低脂冰淇淋(参见实施例1、2、3和对照例)，晶体细腻均匀、抗融性强、保形性(直接观测)及粘弹性佳。

表1.用5％乳液凝胶替代奶油制备低脂冰淇淋的质地分析

本发明具有如下优点：

1)本发明通过一步乳化法制备得到低油相乳液凝胶，既具有乳液的优点，又具有水凝胶的优点，在食品结构上表现出许多有益的特性；且通过一步法制成，可降低生产时间、难度和成本，有利于其作为脂肪替代品在食品工业应用。

2)本发明制备得到的低油相乳液凝胶在食品体系中能模拟固态油脂的一些性质，达到替代食品体系中部分脂肪的目的，避免传统油脂硬化工艺反式脂肪酸的产生，在一定程度上可以减少高油、高饱和脂肪酸和反式脂肪酸摄入带来的各种健康问题。

3)本发明得到的低油相乳液凝胶作为脂肪替代品的低脂冰淇淋产品，将传统商品冰淇淋5％～30％的脂肪含量显著降低到1.5％以下，减少脂肪能量的摄入，从而有利于预防和减轻高血脂、肥胖症等诸多慢性疾病的困扰。

4)本发明得到的低油相乳液凝胶作为脂肪替代品的低脂冰淇淋产品，色、香、味和质地与商品化产品接近，并且在-20℃下储存6个月后依旧能保持稳定，能满足人群对冰淇淋产品的需求，媲美传统商品高脂冰淇淋。

Claims (10)

1.一种低油相乳液凝胶脂肪替代品，其特征在于：该脂肪替代品为利用细菌纤维素纳米纤维/大豆分离蛋白复合颗粒稳定的低油相Pickering乳液凝胶，所述低油相Pickering乳液凝胶中，油相为体积分数3％～25％的植物油。

2.根据权利要求1所述一种低油相乳液凝胶脂肪替代品，其特征在于：所述复合颗粒在水相中的浓度为1％～3％；复合颗粒中，细菌纤维素纳米纤维与大豆分离蛋白的质量比为15:1～10:1。

3.一种低油相乳液凝胶脂肪替代品的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

将细菌纤维素纳米纤维/大豆分离蛋白复合颗粒胶体与植物油，按照3～25:1的体积比例混合，然后在10000～20000rpm下剪切1～3分钟，得到低油相Pickering乳液凝胶。

4.根据权利要求3所述一种低油相乳液凝胶脂肪替代品的制备方法，其特征在于：所述细菌纤维素纳米纤维/大豆分离蛋白复合颗粒胶体的制备方法，具体包括以下步骤：将浓度为0.08％～0.15％细菌纤维素纳米纤维水溶液与浓度为1％～2％的大豆分离蛋白乙醇水溶液，按照2:1～3:1的体积比混合后剪切均质，然后依次经浓缩、离心，得到浓度为1％～3％的细菌纤维素纳米纤维/大豆分离蛋白复合颗粒胶体。

5.根据权利要求3所述一种低油相乳液凝胶脂肪替代品的制备方法，其特征在于：所述剪切均质的条件为：使用高速剪切设备在5000～8000rpm下均质3～5min。

6.根据权利要求3所述一种低油相乳液凝胶脂肪替代品的制备方法，其特征在于：所述浓缩的条件为：旋转蒸发仪的压力为0.8～1.0MPa，旋转蒸发仪的转速为90～110rpm，旋转蒸发仪的加热温度为40～50℃，旋转蒸发时间为10～20分钟。

7.根据权利要求3所述一种低油相乳液凝胶脂肪替代品的制备方法，其特征在于：所述离心的条件为：离心机的转速为3000～5000rpm，时间为10～20分钟。

8.一种低脂冰淇淋，其特征在于：该冰淇淋按重量百分比计包括以下组分：40％～50％的动物乳、10％～40％的如权利要求1所述的低油相乳液凝胶脂肪替代品、10％～20％的甜味剂、5％～15％的蛋黄和0～20％的稀奶油。

9.根据权利要求8所述一种低脂冰淇淋，其特征在于：所述甜味剂为蔗糖；动物乳为来源于牛或羊的液体乳。

10.一种如权利要求8所述的低脂冰淇淋的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

将所述蛋黄、稀奶油和低油相乳液凝胶脂肪替代品混合，或者将所述蛋黄和低油相乳液凝胶脂肪替代品混合，混合后打发5～10分钟，再加入动物乳和甜味剂继续打发，直至产生绵密气泡，得混合物；在60～80℃条件下，搅拌混合物15～30分钟，得混合液；将混合液依次经加热灭菌、冷却、老化后进行硬化，即制得低脂冰淇淋。

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