含大豆油的豌豆蛋白-果胶乳液凝胶对非乳脂植脂奶油搅打性能的影响

《Foods》：Impact of Pea Protein–Pectin Emulsion Gels Containing Soybean Oil on the Whipping Performance of Non-Dairy Whipping Cream

　　

研究人员通过用含大豆油的豌豆蛋白-高甲氧基果胶（PP-HMP）乳液凝胶部分替代可可脂替代品，开发了一种非乳脂植脂奶油（non-dairy whipping cream）。系统研究了替代水平（10%、20%、30%、40%和50%）对预搅打奶油乳液及所得搅打奶油特性的影响，并与商业搅打奶油进行了比较。预搅打乳液的性质（表观粘度（apparent viscosity）和粒径（particle size））以及搅打奶油的性质（硬度（hardness）、粘附性（adhesiveness）、弹性模量（elastic modulus）和触变环面积（thixotropic loop area））随着PP-HMP乳液凝胶替代水平的增加而下降。过充度（overrun）和脂肪部分聚结（partial coalescence of fat）在20%替代水平时达到最高值，此时搅打奶油还表现出均匀的微观结构和优异的形状保持性。含有20% PP-HMP乳液凝胶的非乳脂植脂奶油的过充度、硬度和泡沫稳定性（foam stability）与商业搅打奶油相当。这些发现证明了PP-HMP乳液凝胶作为脂肪替代品在开发减少氢化脂肪含量的非乳脂植脂奶油方面的潜力。

非乳脂植脂奶油（non-dairy whipping cream）通常以氢化棕榈仁油为脂肪来源，富含饱和脂肪酸，过量摄入与肥胖、心脑血管疾病相关。因此，开发脂肪替代品成为研究热点。乳液凝胶（emulsion gel）作为半固体体系，可模拟饱和脂肪酸的质构特性。豌豆蛋白（Pea Protein, PP）营养均衡、低致敏性，但凝胶性能弱；与多糖（如果胶）复合可增强凝胶强度。前期研究表明，含大豆油的PP-高甲氧基果胶（High-Methoxyl Pectin, HMP）乳液凝胶可部分替代非乳脂植脂奶油中的氢化油，但替代比例对搅打性能的影响尚需系统研究。本研究的目的是确定最佳替代水平，以开发低氢化脂肪的非乳脂植脂奶油。研究人员制备了不同替代水平（10%-50%）的PP-HMP乳液凝胶部分替代可可脂替代品的非乳脂植脂奶油，系统评价了预搅打乳液和搅打奶油的性质，并与商业产品比较。得出结论：20%替代水平最优，可得到与商业产品相当的过充度、硬度和泡沫稳定性。论文发表在《Foods》。

主要关键技术方法包括：制备PP-HMP乳液凝胶（将PP分散于水，加入HMP，调节pH至6.0，加入体积分数20%的大豆油均质，经转谷氨酰胺酶（transglutaminase, TG）交联和加热处理，4℃冷藏过夜）。制备预搅打奶油乳液（将含可可脂替代品、乳化剂等的油相与水相混合，高压均质于50 MPa，-18℃冷冻24 h，使用前4℃解冻12 h）。使用流变仪（HR10，40 mm平行板）测定预搅打乳液的表观粘度，并用Herschel-Bulkley模型（τ = τ₀ + Kγⁿ）拟合；使用纳米粒径分析仪（BeNano 90）测定粒径和Zeta电位。测定搅打奶油的脂肪部分聚结度（油红O染色法，520 nm吸光度）、过充度、泡沫崩塌率、质构（TA.XT Plus，P25探头，压缩距离20 mm）、流变特性（频率扫描0.1–100 Hz，1%应变；触变性剪切速率0.01–100 s^?1）及光学显微镜微观结构（10×物镜）。与两种商业搅打奶油（商业奶油1：氢化棕榈仁油，脂肪含量16.7 g/100 g；商业奶油2：氢化植物油，脂肪含量14.4 g/100 g）进行比较。

研究结果：

3.1.1 表观粘度：通过流变测量发现，所有预搅打乳液均呈现剪切稀化行为。当替代水平超过30%时，表观粘度随替代水平增加而降低；20%替代水平时，表观粘度与对照相当或更高，且屈服应力（τ₀）从0%替代水平时的0.134 Pa增至20%时的0.304 Pa，稠度系数（K）在20%时达到峰值（0.171 Pa·sⁿ），流变行为指数（n）在20%时最小（0.579），表明20%替代水平优化了结构强度与剪切稀化行为的平衡。

3.1.2 粒径与Zeta电位：通过粒径分析发现，随着替代水平增加，粒径逐渐减小，粒径分布呈单峰且向左偏移。所有样品的Zeta电位绝对值均超过50 mV，高于公认的30 mV静电稳定阈值，表明乳液通过强静电排斥稳定。

3.2.1 脂肪部分聚结：通过油红O染色法测定，脂肪部分聚结度随替代水平先增后减，在20%替代水平时达到最大值48.83%，显著高于对照的37.18%。

3.2.2 搅打时间、过充度与泡沫崩塌率：搅打时间随替代水平增加而延长。过充度在≤30%替代水平时与对照无显著差异，20%替代水平时最高；超过30%时过充度下降。泡沫崩塌率随替代水平增加而升高，20%替代水平时为6.85%。光学显微镜显示，20%替代水平时气泡小而均匀，形状保持良好；替代水平超过30%时气泡变大，泡沫稳定性下降。

3.2.3 质构特性：通过质构分析发现，硬度与粘附性在20%替代水平后显著下降，尤其在20%-30%之间急剧降低，表明泡沫结构强度不足，难以满足食品加工的形状保持要求。

3.2.4 流变特性：通过频率扫描发现，所有样品的储能模量（G^′）均大于损耗模量（G^″），呈现弹性凝胶特征。G^′和G^″随替代水平增加而降低。触变环面积随替代水平增加而减小，表明结构恢复能力下降。

3.3 与商业搅打奶油比较：自制预搅打乳液的表观粘度低于商业产品，但粒径无显著差异，Zeta电位绝对值最高。自制搅打奶油的搅打时间（227.5 s）长于商业产品，但过充度（378%）高于商业产品1（312%）和商业产品2（363%），硬度与商业奶油2相当，泡沫崩塌率（6.85%）介于两者之间。总体性能与商业产品可比。

总结讨论：适度的替代水平（20%）在脂肪部分聚结、泡沫形成和结构完整性之间取得最佳平衡，从而获得理想搅打性能和良好形状保持性。过高的替代水平降低了可结晶脂肪球浓度，削弱了网络结构，导致硬度和泡沫稳定性下降。结论：增加PP-HMP乳液凝胶替代水平降低了预搅打乳液的表观粘度和粒径，脂肪部分聚结在20%替代水平时达到最大值48.83%。更高的替代水平降低了搅打奶油的硬度、粘附性、G^′和触变环面积，同时增加了搅打时间。20%替代水平提供了最佳平衡，使得搅打性能与形状保持性良好。与商业产品相比，自制奶油表现出相当的过充度、硬度和泡沫稳定性。推荐用含大豆油的PP-HMP乳液凝胶替代20%的可可脂替代品作为最优配方。未来研究应调查其风味、消化、营养素生物利用度和代谢效应。