《International Dairy Journal》：Crystallization behavior modulation as a strategy for improving reduced-fat whipping cream quality
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摘要本研究探讨了脱脂对打发奶油结晶行为、乳液性能和打发性能的影响，并评估了甘油单硬脂酸酯（GMS）在低脂体系中潜在的作用。随着脂肪含量从29 wt%降至19 wt%，乳液中可结晶脂肪的量减少，伴随脂肪结晶减弱、乳液黏度降低和稳定性变差。在宏观水平上，低脂体系表现出相对较高的膨
摘要
本研究探讨了脱脂对打发奶油结晶行为、乳液性能和打发性能的影响，并评估了甘油单硬脂酸酯（GMS）在低脂体系中潜在的作用。随着脂肪含量从29 wt%降至19 wt%，乳液中可结晶脂肪的量减少，伴随脂肪结晶减弱、乳液黏度降低和稳定性变差。在宏观水平上，低脂体系表现出相对较高的膨胀率（223%）和增加的乳清损失（16.92%），表明打发后泡沫结构稳定性减弱。GMS的添加以浓度依赖的方式部分缓解了这些缺陷。在适当浓度下，GMS的添加与较高的结晶温度、增加的固态脂肪含量和脂肪晶体形态的改变相关。同时，观察到界面蛋白分布、液滴特性和乳液稳定性的变化，这可能对打发过程中的部分凝聚变化有所贡献。在所测试的配方中，含0.15 wt% GMS的样品表现出最佳的整体性能，与低脂对照组相比，其硬度改善、乳清损失减少，感官质量更佳。这些结果表明，适度添加GMS可能通过脂肪结晶和界面性质的协同变化，改善低脂打发奶油的结构发展和功能性品质。研究结果为混合乳基-植脂低脂打发奶油体系的配方设计和质量控制提供了实践指导。
引言
消费者对健康的日益关注增加了对低脂、低卡路里食品的需求，然而传统打发奶油脂肪含量高（30%–40%），长期过量摄入与慢性代谢疾病风险增加密切相关（Abete等，2011；McClements，2015），使得打发奶油的减脂成为重要的研究焦点（Blankart等，2023；Zembyla等，2020）。值得注意的是，脂肪作为食品体系中的关键组分，在塑造产品的感官特性、流变学性能和加工特性方面发挥着至关重要的作用（Carrapiso，2007；Ningtyas等，2017）。对于打发奶油体系，泡沫的结构稳定性主要由气-泡表面形成的脂肪球网络支撑（Zeng等，2024）。在打发过程中，突出的脂肪晶体可能破坏脂肪球界面并促进部分凝聚，从而有助于在气泡周围形成脂肪网络（Fredrick等，2010；Han等，2023；Wang等，2025）。因此，充足的SFC（固态脂肪含量）和适当的晶体形态通常被认为是形成稳定泡沫结构的重要条件（Cui等，2025；Xie等，2025）。当乳液中的脂肪含量大幅降低时，不仅可用于构建结构骨架的固态脂肪总量减少，分散脂肪液滴的结晶行为也可能发生改变（Akal?n等，2008；Feng等，2025；McClements，2012；Wang等，2013）。
当前改善低脂打发奶油质量的策略主要包括添加亲水胶体或稳定剂以及掺入基于蛋白或多糖的脂肪替代物以补偿减脂造成的缺陷（Feng等，2025；Han等，2023；Wang等，2022）。这些方法可以增加连续相的黏度、增强持水性或提高乳液分散稳定性。然而，其主要作用靶点是水相或界面层，因此在直接恢复脂肪晶体在打发过程中的结构功能方面效果较差（Li等，2026）。在打发奶油体系中，脂肪晶体不仅触发脂肪球的部分凝聚，还是支持气泡网络形成的必需结构元素（Xie等，2025，2026）。因此，在低脂体系中，仅提高乳液稳定性不足以完全解决打发后硬度降低和乳清损失增加的问题。相反，脂肪结晶调控针对的是低脂乳液中分散脂肪液滴的成核受限和晶体生长，旨在通过促进脂肪结晶来增强部分凝聚和泡沫网络形成。
作为一种广泛使用的亲脂性低分子量乳化剂，GMS的分子结构与脂肪酸相似。在脂质结晶过程中，GMS可以作为成核模板并诱导异相成核，启动脂肪结晶并调节晶体形态（Huang等，2025；Liu等，2021；Zhao等，2023）。此外，GMS可以通过改变油水界面性质来提高乳液稳定性（Cheng等，2020），表明其在改善低脂奶油质量方面具有潜力。然而，以往研究主要关注GMS对高脂或常规脂肪乳液体系中脂肪结晶、多晶型转变、晶体形态或乳液稳定性的影响（Chai等，2026；Li等，2025；Yi等，2025）。在这些体系中，脂肪含量相对较高，有充足的结晶脂肪可用，因此在打发过程中更容易形成连续的脂肪晶体网络。相比之下，低脂乳液中脂肪液滴数量较少且空间分布更为分散，有限的可结晶脂肪可能限制单个液滴内的成核和晶体生长，从而削弱打发过程中剪切诱导的部分凝聚（Du & Meng，2025）。因此，在高脂体系中观察到的GMS作用不能直接外推到低脂打发奶油体系中。
更重要的是，在低脂体系中，GMS的功能不应仅从促进脂肪结晶的角度来理解。GMS能否有效补偿减脂造成的结构缺陷，取决于脂肪结晶行为、晶体形态、界面蛋白分布、乳液稳定性以及打发过程中脂肪部分凝聚等相互关联因素的综合作用（Qian等，2025；Wang等，2026）。目前，对于不同浓度GMS如何调节低脂打发奶油中这些相互关联的结构因素，仍缺乏系统的认识。因此，本研究考察了GMS浓度对低脂打发奶油乳液中脂肪结晶行为、界面性质、乳液稳定性和打发性能的影响，旨在阐明结晶调控在低脂条件下重建脂肪支撑泡沫网络中的作用。
章节摘要
材料
精炼植物油（RVO；主要脂肪酸组成：61.2%月桂酸，23.6%肉豆蔻酸，7.6%棕榈酸，4.7%硬脂酸）由嘉吉粮油有限公司（中国东莞）提供。淡奶油（42.0 wt%脂肪和2.0 wt%蛋白；详细脂肪酸组成见表S1）由飞鹤乳业股份有限公司（中国哈尔滨）提供。乳蛋白浓缩物（80.7%蛋白，7.1%灰分，5.6%水分）购自恒天然合作社集团（新西兰奥克兰
GMS对脂肪混合物结晶性质的影响
图1(a)显示了不同GMS浓度下混合脂肪的非等温结晶行为。GMS的添加改变了脂肪混合物的结晶行为。当GMS浓度从0.00 wt%增加至0.15 wt%时，初始结晶温度（Tcr）从13.21°C升至15.23°C，结晶放热峰从宽的双峰型转变为尖锐的单峰型。这些变化表明适当剂量的GMS
结论
本研究探讨了减脂对打发奶油结晶行为、界面性质和打发性能的影响，并进一步评估了GMS在低脂体系中的潜在作用。当脂肪含量从29 wt%降至19 wt%时，乳液表现出较低的起始结晶温度以及降低的结晶峰强度和面积，这与低脂条件下脂肪结晶减弱的现象一致。这些变化
CRediT作者贡献声明
梁宇：撰写—原始稿件，方法论，调查研究，形式分析，数据整理。曹洪芳：方法论，形式分析，数据整理。王晶娥：形式分析，数据整理。王彩云：方法论，调查研究。何剑：项目管理。张英：形式分析。王骏伟：调查研究，资金获取。赵强忠：撰写—审阅与编辑，资金获取。赵谋明：资源提供。
伦理声明
已从所有参与者或其法定代理人处获得书面知情同意，同意参与本研究并发表文章。已尊重参与者的隐私权。
本研究在研究所在地的相关法律、监管框架和指南的合规范围内进行。根据相关法律和机构指南，不需要伦理委员会批准。根据适用的规定，不需要正式的伦理委员会批准。
利益冲突声明
作者声明不存在任何已知的可能影响本文所述工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究得到中国乳业技术创新中心（编号2025-JSGG-005 & 编号2025-KFKT-006）和广东省农业农村厅广东专项支持计划（农业农村振兴人才项目，编号NYLJ2025001）的资助。
梁宇|曹洪芳|王晶娥|王彩云|何剑|张英|王骏伟|赵强忠|赵谋明
