《Food Chemistry》：How do sorbitan esters with different hydrocarbon chain lengths affect the quality of whipped cream by regulating fat crystallization and interfacial properties?
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•作为杂质的司盘 20 稀释了结晶并诱导生成大块板状晶体。•作为晶核的司盘 40 和司盘 60 形成了小棒状和微小球形晶体。•司盘 20 与界面蛋白竞争，而司盘 40 和司盘 60 与界面蛋白共存。•随着烃链长度的增加，脂肪部分融合速率降低。•司盘 20 和司盘 60 增强了
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作为杂质的司盘 20 稀释了结晶并诱导生成大块板状晶体。
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作为晶核的司盘 40 和司盘 60 形成了小棒状和微小球形晶体。
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司盘 20 与界面蛋白竞争，而司盘 40 和司盘 60 与界面蛋白共存。
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随着烃链长度的增加，脂肪部分融合速率降低。
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司盘 20 和司盘 60 增强了打发奶油的稳定性，而司盘 40 降低了其稳定性。
引言
打发奶油是一种由部分结晶脂肪、蛋白质和乳化剂组成的充气乳液，广泛用于传统烘焙食品工业 (Chen et al., 2025)。打发是充气的核心方法，进入的空气泡在初期主要由蛋白质稳定 (Adhikari et al., 2018)。同时，发生剪切诱导的脂肪部分融合，部分油滴随后会粘附在气泡表面，继续表面介导的脂肪部分融合，直到建立稳定的泡沫结构。因此，脂肪部分融合是打发奶油形成的关键 (Han, Zhu, Karrar, et al., 2023)。
许多因素影响脂肪球的部分融合，其中乳化剂的作用最为复杂 (Wang et al., 2021)。疏水性乳化剂在打发奶油中发挥多重作用，包括调节脂肪结晶、调控界面蛋白层、辅助乳液形成和修饰最终产品质量。不同乳化剂的效果各异，这在很大程度上取决于它们的结构特征。例如，Zeng 等人 (2022) 证明蔗糖酯 S1570 通过阻碍表面介导的部分融合速率降低了打发奶油的稳定性。Yan 等人 (2025) 报道 0.10 wt% 的单甘酯乳酸酯提高了结晶起始温度，促进了中等大小脂肪晶体的形成，从而增强了打发奶油的质地和稳定性。Jiang 等人 (2018) 发现硬脂酰乳酸钠、磷脂和蔗糖酯表现出不同的界面特性，并影响了最终产品的质地。此外，其他研究操纵乳化剂结构以进一步调查此问题。Blankart 等人 (2020) 证明饱和单酰基甘油在泡沫稳定性方面有效，且中链饱和单酰基甘油的泡沫构建能力比长链饱和单酰基甘油更强。Zeng 等人 (2024) 发现蔗糖月桂酸酯 L195 和蔗糖油酸酯 O170 由于形成不均匀的脂肪部分融合网络而稳定性降低，而单酯含量从 1% 增加到 30% 的蔗糖硬脂酸酯 S170、S370 和 S570 由于脂肪晶体尺寸更小和界面层更强而增加了打发奶油的稳定性。山梨醇酐酯作为典型的亲脂性非离子食品乳化剂，广泛用于乳液、糖果和面团中，然而，鲜有研究报告它们对打发奶油质量的影响 (Mustan et al., 2022)。
山梨醇酐酯是一系列由山梨醇酐与游离脂肪酸酯化合成的乳化剂。山梨醇酐与月桂酸 (C12:0)、棕榈酸 (C16:0) 和硬脂酸 (C18:0) 的单酯分别命名为山梨醇酐单月桂酸酯 (司盘 20)、山梨醇酐单棕榈酸酯 (司盘 40) 和山梨醇酐单硬脂酸酯 (司盘 60) (Smidrkal et al., 2004)。我们之前的研究表明，司盘 60 在改善打发奶油的乳化稳定性和感官特性方面显示出应用潜力，然而，司盘 60 作用于脂肪结晶和界面蛋白层的可能机制仍不清楚 (Zhao et al., 2013)。虽然没有研究直接表明司盘 20 和司盘 40 对打发奶油质量的影响，但有报道指出司盘 20 是一种有效的破乳剂 (El-Aooiti et al., 2023)，而司盘 40 作为结晶改性剂促进了芒果黄油中球形晶体的聚集 (Das et al., 2021)。此外，Korhonen 等人 (2004) 报道司盘 20、司盘 40 和司盘 60 表现出逐渐增强的降低界面张力的能力，从而分别形成粘性、线性粘弹性和弹性乳液。
综上所述，山梨醇酐酯的疏水尾链长度显著影响脂肪结晶以及界面吸附行为，进一步影响乳液和打发奶油的性质。由于缺乏关于山梨醇酐酯在打发奶油中应用的系统研究，本研究旨在填补这一空白。本研究首先调查氢化棕榈仁油 (HPKO，打发奶油中常用的基础油) 和司盘 20、司盘 40、司盘 60 混合物的结晶特性，以探索具有不同烃链长度的山梨醇酐酯如何调节脂肪晶体的热行为和结构。然后，检查界面张力和界面弹性模量，以揭示它们的吸附行为以及与蛋白质成分的相互作用。在此基础上，制备稳定的乳化体系并主要从两个方面测试物理特性，包括打发前乳液的粒径和表观粘度，以及打发奶油的脂肪部分融合速率、打发特性和感官评价。意图是建立山梨醇酐酯链长结构与打发奶油质量特性之间的联系，为山梨醇酐酯在配方中的更好应用提供理论指导。
章节片段
材料
山梨醇酐单月桂酸酯 (司盘 20)、山梨醇酐单棕榈酸酯 (司盘 40) 和山梨醇酐单硬脂酸酯 (司盘 60) 购自广州润华食品添加剂有限公司 (中国广州)。氢化棕榈仁油 (HPKO，由 2.96% C8:0, 3.25% C10:0, 50.17% C12:0, 15.66% C14:0, 9.02% C16:0, 18.93% C18:0 组成) 购自嘉吉谷物与油籽有限公司 (中国东莞)。酪蛋白酸钠 (纯度≥95 wt%) 由恒天然合作集团 (新西兰奥克兰) 提供。葡萄糖购自
脂肪混合物的热行为
与不同山梨醇酐酯混合的 HPKO 的结晶和熔融曲线如图 1A 和 B 所示，相关参数列于表 1。所有结晶曲线均由两个独立的峰组成，较低温度的结晶峰占据了较大的面积 (图 1A)。这可以通过 HPKO 的脂肪酸组成来解释，即不同的脂肪酸烃链长度导致不同的热性质 (Embaby et al., 2022)，且两
结论
本研究系统调查了三种不同山梨醇酐酯对打发奶油质量的影响。在脂肪结晶特性方面，司盘 20 主要与 HPKO 的低熔点组分结合以稀释脂肪结晶。成核受到抑制但二维生长加速，导致形成大而松散的板状晶体。然而，随着烃链长度的增加，司盘 40 和司盘 60 与
CRediT 作者贡献声明
Liao Tao: 写作 – 审查与编辑，写作 – 初稿，可视化，方法论，调查，形式分析，数据管理，概念化。 Zeng Di: 写作 – 审查与编辑，方法论，概念化。 Cai Yongjian: 写作 – 审查与编辑，概念化。 Wang Junwei: 可视化，调查。 Wang Jinge: 调查。 Zhao Mouming: 项目管理。 Zhao Qiangzhong: 写作 – 审查与编辑，监督，资金获取。
伦理声明
华南理工大学人类伦理委员会没有批准食品感官实验的惯例。本研究中的感官评价严格遵循《感官评价研究参与者保护与知情同意标准指南》(ASTM E3314–21)。所有数据均在书面知情同意下收集。作者确认所有参与者的权利和隐私已得到最大程度的保护。
竞争利益声明
作者声明他们没有任何已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文中报告的工作。
致谢
本工作得到了乳业技术创新国家中心 [资助编号 2025-JSCG-005] 的支持。
Tao Liao|Di Zeng|Yongjian Cai|Junwei Wang|Jinge Wang|Mouming Zhao|Qiangzhong Zhao
