趙 雯，張 健，姜蕓云，趙 笑，郝曉娜，李 柳，趙 娟，楊貞耐*

（北京食品營(yíng)養(yǎng)與人類(lèi)健康高精尖創(chuàng)新中心，食品質(zhì)量與安全北京實(shí)驗(yàn)室，北京工商大學(xué)，北京 100048）

軟冰淇淋加工中使用預(yù)拌粉具有快捷方便和易于操作的特點(diǎn)，受到廣大商家和消費(fèi)者的青睞。冰淇淋預(yù)拌粉常見(jiàn)的生產(chǎn)方法有干混法和噴粉法，干混法更為簡(jiǎn)單，節(jié)約成本，但卻限制了傳統(tǒng)冰淇淋中奶油的添加。奶油對(duì)軟冰淇淋的理化性質(zhì)和口感風(fēng)味起到至關(guān)重要的作用，尤其影響冰淇淋的黏稠感、順滑感和油脂感[1]。隨著消費(fèi)者對(duì)低脂或無(wú)脂軟冰淇淋需求的不斷增加，如何通過(guò)使用適宜的脂肪替代品模擬脂肪帶來(lái)的順滑細(xì)膩口感，生產(chǎn)健康美味的低脂軟冰淇淋預(yù)拌粉成為亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

食物在口腔咀嚼過(guò)程中的動(dòng)態(tài)流變特性對(duì)實(shí)際口感產(chǎn)生重要影響。半固態(tài)食物在唾液參與下逐漸降解為小顆粒，當(dāng)顆粒大小、流變特性以及顆粒間的聚集程度滿(mǎn)足人體口腔的吞咽要求時(shí)，便產(chǎn)生吞咽行為并引發(fā)口腔觸感[2]。軟冰淇淋進(jìn)入口腔后，緩慢融化成小的顆粒，經(jīng)舌頭、牙齒與上下顎同時(shí)與唾液相互作用，小顆粒聚集在一起產(chǎn)生特定的流變行為，該流變特性與冰淇淋的順滑感和油脂感顯著相關(guān)[3]。因此，食物顆粒粒徑分布是影響食品本質(zhì)特性及最終產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素，顆粒的理化特性（大小和形狀）與其聚集行為（流變特性）是影響與脂肪相關(guān)口感的關(guān)鍵指標(biāo)[4]。在眾多食品如巧克力、咖啡的加工制作過(guò)程中，粒徑分布對(duì)其絲滑口感至關(guān)重要?？Х鹊牧椒植疾粌H影響其流變特性、融化率和口感，甚至還會(huì)影響其色澤和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)[5]。冰淇淋中的脂肪球經(jīng)高壓均質(zhì)被打破后重新聚合，形成直徑為200～500 nm的微粒，該微粒聚集在一起賦予順滑細(xì)膩的口感[6]。Liu Kun等[3]研究表明小的脂肪球更容易發(fā)生聚集行為進(jìn)而降低口腔摩擦力，產(chǎn)生更為濃郁的脂肪口感與風(fēng)味。Engelen等[7]研究表明不同溫度條件顯著影響蛋黃醬和乳脂蛋糕的黏彈性與口感。Godoi等[8]結(jié)合流變特性與粒徑分布對(duì)半固態(tài)乳制品的油脂感進(jìn)行分析，然而結(jié)果表明二者之間并無(wú)顯著相關(guān)性。

由于原料組成、濃度、加工方式和參數(shù)等對(duì)顆粒降解程度與聚集行為具有重要影響[9]，針對(duì)不同種類(lèi)食品選取適宜的脂肪替代物是當(dāng)前低脂食品的研究熱點(diǎn)。目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的脂肪替代品為蛋白質(zhì)類(lèi)和碳水化合物類(lèi)。濃縮乳蛋白（milk protein concentrate，MPC）在經(jīng)過(guò)均質(zhì)之后顆粒直徑可以達(dá)到10 μm以下，小于人體口腔能感受到的閾值范圍，會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似脂肪一般的順滑口感，是研究最早的蛋白質(zhì)基脂肪替代品。已經(jīng)商品化的蛋白質(zhì)基脂肪替代品有SimplesseTM、Dairy Lo、Prolo 11等。菊粉和葡聚糖是常用的碳水化合物基質(zhì)的脂肪替代品。這些大分子聚合物具有良好的結(jié)合水能力，起到增稠、乳化、凝膠的作用，可以產(chǎn)生類(lèi)似脂肪的流動(dòng)特性[10]。但是，單獨(dú)使用一種脂肪替代品往往不能滿(mǎn)足冰淇淋的所有特征要求[11]。

本研究基于蛋白質(zhì)和多糖在食品基質(zhì)中的相互作用，選用MPC、菊粉和葡聚糖3 種常見(jiàn)蛋白質(zhì)和碳水化合物基質(zhì)的脂肪替代品，并將菊粉和葡聚糖分別與MPC混合，以乳脂肪制作的冰淇淋為對(duì)照，經(jīng)過(guò)巴氏殺菌、均質(zhì)、老化、攪打、凝凍等步驟，以冰淇淋漿料的膨脹率、融化率、穩(wěn)定性、粒徑分布、黏度和動(dòng)態(tài)流變學(xué)性質(zhì)為指標(biāo)，通過(guò)比較2 種類(lèi)型脂肪替代品的差異及其是否產(chǎn)生良好的類(lèi)似脂肪感官效果，研制適于低脂軟冰淇淋加工的脂肪替代物。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

脫脂奶粉 恒天然有限公司；淡奶油 雀巢有限公司；復(fù)合冰淇淋乳化穩(wěn)定劑 北方霞光有限公司；白砂糖、果糖、MPC、菊粉、葡聚糖、麥芽糊精 河北百味有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

GJJ-0.03/100小型實(shí)驗(yàn)室均質(zhì)機(jī) 上海諾尼輕工機(jī)械由限公司；BQ7225軟質(zhì)冰淇淋機(jī) 黃石東貝制冷有限公司；DV-II黏度計(jì) 英國(guó)Brookfield公司；ALV/LSE-500動(dòng)靜態(tài)激光光散射儀 北京賽普瑞生科技開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司；MAC302動(dòng)態(tài)流變儀 奧地利安東帕有限公司。

1.3 方法

1.3.1 冰淇淋的生產(chǎn)工藝

將120 g脫脂奶粉、105 g白砂糖、65 g果糖、23 mL奶油（含35%乳脂肪）、5 g冰淇淋乳化穩(wěn)定劑、478 mL純凈水加熱至45 ℃緩慢攪拌，混合均勻。分別使用4% MPC、4%菊粉、4%葡聚糖、2% MPC+2%菊粉（M-I組）、2% MPC+2%葡聚糖（M-D組）代替23%奶油（添加量參考已有研究[12-16]，稍作修改），使用4%麥芽糊精補(bǔ)充總固形物含量。將混合物在74 ℃水浴中巴氏殺菌15 min，10.5 MPa均質(zhì)，于4 ℃老化4 h。將漿料倒入軟冰淇淋機(jī)中，15 min左右即成軟質(zhì)冰淇淋。

表1 冰淇淋實(shí)驗(yàn)分組配料Table1 Grouping and ingredients of ice cream

1.3.2 理化指標(biāo)的測(cè)定

1.3.2.1 軟冰淇淋漿料pH值和滴定酸度的測(cè)定

稱(chēng)取冰淇淋樣品10 g，加入10 mL蒸留水，混勻后，加入0.5 mL 0.5%酚酞指示劑，用0.1 mol/L NaOH溶液滴定，直到粉紅色出現(xiàn)。記錄已消耗的NaOH溶液體積。用數(shù)顯pH計(jì)測(cè)定發(fā)酵冰淇淋樣品的pH值。滴定酸度按公式（1）進(jìn)行計(jì)算：

式中：V為NaOH溶液體積/mL；M為樣品質(zhì)量/g。

1.3.2.2 軟冰淇淋漿料穩(wěn)定性的測(cè)定

將老化4 h后的冰淇淋漿料置于4 ℃冰箱中，保存21 d。測(cè)定軟質(zhì)冰淇淋漿料分層后的乳清相高度d1及其總高度d2。根據(jù)公式（2）對(duì)冰淇淋的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算：

1.3.2.3 軟冰淇淋漿料黏度的測(cè)定

使用布氏旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)，25 ℃、5 r/min旋轉(zhuǎn)120 s，對(duì)老化4 h后的軟冰淇淋漿料表觀黏度進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)試樣重復(fù)3 次。

1.3.2.4 軟質(zhì)冰淇淋融化率的測(cè)定

經(jīng)軟質(zhì)冰淇淋擠壓出的冰淇淋成品，稱(chēng)取30 g后置于室溫下篩孔大小為3 mm×3 mm金屬網(wǎng)上。分別記錄第1滴滴落時(shí)的質(zhì)量M0，150 min后滴落的質(zhì)量為M150；每隔10 min記錄冰淇淋滴落質(zhì)量，根據(jù)公式（3）和（4）計(jì)算融化率和融化速率：

1.3.2.5 軟冰淇淋膨脹率的測(cè)定

分別稱(chēng)取一定體積的冰淇淋漿料和等體積的成品，根據(jù)公式（5）對(duì)軟冰淇淋的膨脹率進(jìn)行計(jì)算：

1.3.3 軟質(zhì)冰淇淋粒徑分布的測(cè)定

將軟質(zhì)冰淇淋樣品于4 ℃融化2 h，將融化后的冰淇淋以1∶1 000比例稀釋?zhuān)肈SL動(dòng)靜態(tài)同步激光光散射儀在90°角下分別測(cè)定4 ℃和37 ℃的粒徑分布情況。

1.3.4 軟質(zhì)冰淇淋動(dòng)態(tài)流變學(xué)的測(cè)定

使用流變儀對(duì)軟質(zhì)冰淇淋樣品的流變特性進(jìn)行測(cè)定。將4 ℃老化后的冰淇淋漿料，迅速放入流變儀的樣品盤(pán)上，刮去邊緣樣品，掃描溫度25 ℃，選用夾具為圓錐形夾具（直徑為25 mm），平行板間距為1 mm，測(cè)定樣品隨頻率變化（0.01～10 Hz）的彈性模量（G’）、黏性模量（G”）和相位角（tanδ）變化。

將冰淇淋成品4 ℃靜置2 h，取一定量的冰淇淋樣品，放置在樣品測(cè)試盤(pán)上，刮去旁邊多余樣品，壓力1 N，選用夾具為圓錐形夾具（直徑為25 mm），平行板間距為1 mm，測(cè)定樣品隨溫度變化（4～37 ℃）的G’、G”和tanδ變化。

1.3.5 感官評(píng)價(jià)

在保證冰淇淋完全符合國(guó)家食品安全要求的基礎(chǔ)上，邀請(qǐng)9 名經(jīng)過(guò)一定感官培訓(xùn)的人員，對(duì)冰淇淋樣品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，呈遞順序和品評(píng)順序隨機(jī)并根據(jù)評(píng)分表打分。使用的描述詞匯、定義及參照物見(jiàn)表2。去掉一個(gè)最高分和去掉一個(gè)最低分后計(jì)算平均分。每項(xiàng)指標(biāo)占總比例1/4，計(jì)算總的感官評(píng)分。

表2 冰淇淋感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table2 Criteria for sensory evaluation of ice cream

1.3.6 感官評(píng)價(jià)與粒徑分布及流變特性的相關(guān)性分析

應(yīng)用SPSS 19.0軟件對(duì)感官指標(biāo)中方差較大的幾組與粒徑分布和流變特性的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行皮爾遜相關(guān)性分析。最后進(jìn)行回歸分析，建立回歸預(yù)測(cè)模型。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

數(shù)據(jù)處理使用SPSS 19.0軟件進(jìn)行方差分析，P＜0.05時(shí)表示具有顯著差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 冰淇淋的理化指標(biāo)分析

表3 冰淇淋pH值、滴定酸度和穩(wěn)定性測(cè)定結(jié)果Table3 pH value, titrable acidity and stability of different types of ice cream

由表3可知，6 組冰淇淋漿料的pH值變化范圍為6.22～6.48，滴定酸度范圍為0.33～0.48 °T。除菊粉組與葡聚糖組滴定酸度較低之外，其他幾組并沒(méi)有顯著差別。通常而言，pH值降低，蛋白質(zhì)-多糖-水之間的相互作用力減弱，靜電平衡力減弱，形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定。pH值升高，蛋白質(zhì)之間聚合力增強(qiáng)，影響蛋白質(zhì)與多糖之間的相互作用[12]。對(duì)照組穩(wěn)定性最好，其次為菊粉組和葡聚糖組，MPC組穩(wěn)定性最差。75 ℃、15 min的巴氏殺菌過(guò)程可能導(dǎo)致MPC變性，降低穩(wěn)定性。菊粉組與葡聚糖組冰淇淋漿料穩(wěn)定性較好，這可能是由于多糖類(lèi)物質(zhì)的糖鏈之間易形成穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此賦予漿料較好的穩(wěn)定性[13]。M-I、M-D組的穩(wěn)定性居于兩種類(lèi)型的脂肪替代品之間，表明菊粉和葡聚糖的加入可以對(duì)MPC的弱穩(wěn)定性起到改善作用。

表4 冰淇淋融化特性與膨脹率測(cè)定結(jié)果Table4 Melting rate and overrun of different types of ice cream

由表4可知，各組冰淇淋樣品之間的膨脹率并沒(méi)有顯著差異。融化率結(jié)果表明，MPC組冰淇淋最先開(kāi)始融化但融化率最低，菊粉組和葡聚糖組冰淇淋融化率最高，MPC組融化較慢可能歸因于其較高的漿料黏度進(jìn)而延緩其融化速率。對(duì)照組冰淇淋中，脂肪球群集和團(tuán)聚可以穩(wěn)定冰淇淋結(jié)構(gòu)中的氣泡，延緩冰淇淋的融化速率。Roland等[14]研究同樣表明，加入MPC制作的冰淇淋融化速率低于葡聚糖和脂肪制作的冰淇淋。Akbari等[15]指出菊粉的加入可以延緩冰淇淋的融化速率。王立楓等[16]研究表明融化速率與冰淇淋漿料的穩(wěn)定性呈正相關(guān)。穩(wěn)定性越好，冰淇淋各個(gè)組成成分之間形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，延緩冰淇淋在室溫條件下的形變速率，使第1滴滴落時(shí)間變晚。

2.2 黏度特性分析

圖1 不同實(shí)驗(yàn)組冰淇淋漿料的表觀黏度Fig.1 Apparent viscosity of different types of ice cream mixes

如圖1所示，在所有組別中，添加MPC制作的無(wú)脂冰淇淋漿料黏度最高（680～850 Pa·s），菊粉組和葡聚糖組漿料黏度最低，分別為40～60、60～80 Pa·s，M-I組、M-D組與對(duì)照組黏度更為接近（200～300 Pa·s）。MPC制備過(guò)程的透析過(guò)濾使得磷酸鈣膠束聚集在一起，不易溶解，可以更大程度地增加容積度進(jìn)而增加其黏度[16-19]。此外，奶粉中的鈣離子也會(huì)加強(qiáng)該凝膠網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)固性，表現(xiàn)出較高的黏度。Ohmes等[17]使用3 種商業(yè)蛋白基質(zhì)的脂肪替代品（Prolo11、Dairy Lo、SimplesseTM）制作低脂冰淇淋，結(jié)果表明使用蛋白質(zhì)基脂肪替代品制作的冰淇淋具有較高的黏度。Daw等[18]同樣指出蛋白質(zhì)含量增加，會(huì)增加溶液的稠度系數(shù)和表觀黏度[18]。

2 種碳水化合物類(lèi)脂肪替代品冰淇淋漿料的黏度沒(méi)有顯著差異。Li等[19]研究表明使用精煉葡聚糖作為脂肪替代品會(huì)降低冰淇淋漿料表觀黏度，并且隨其添加量增加，表觀黏度持續(xù)下降[19]。Niness等[20]也曾經(jīng)報(bào)道過(guò)菊粉的添加不能增加冰淇淋漿料的黏度[20]，且糖類(lèi)的濃度和分子鏈長(zhǎng)不同，對(duì)黏度的影響不同[21]。但是也有報(bào)道指出，將5%菊粉加入低脂的發(fā)酵型冰淇淋中，冰淇淋漿料的黏度明顯增加，這可能是由于菊粉作為益生元能促進(jìn)漿料中益生菌的生長(zhǎng)并產(chǎn)生胞外多糖，進(jìn)而增加了菊粉-低脂冰淇淋漿料的黏度[22]。M-I組和M-D組無(wú)脂冰淇淋漿料的黏度與對(duì)照組較為接近，可能是由于高黏度的MPC與低黏度的菊粉或葡聚糖混合，使?jié){料具有與對(duì)照組相似的黏度范圍。

2.3 粒徑分布

表5 不同實(shí)驗(yàn)組冰淇淋漿料在4 ℃條件下的粒徑分布Table5 Particle size distribution of different types of ice cream at 4 ℃

表6 不同實(shí)驗(yàn)組冰淇淋漿料在37 ℃條件下的粒徑分布Table6 Particle size distribution of different type ice cream at 37 ℃

如表5所示，在4 ℃條件下，對(duì)照組冰淇淋漿料的平均粒徑分布在233.7 nm左右。該溫度為冰淇淋的老化溫度，在老化過(guò)程中，冰淇淋漿料中的多種成分發(fā)生水合，聚集成膠束，該膠束直徑范圍分布較為寬泛。通常認(rèn)為100～300 nm之間為酪蛋白膠束，乳脂肪球的粒子直徑分布于1～2 μm，Innocente等[26-27]指出當(dāng)冰淇淋經(jīng)過(guò)均質(zhì)后，其乳脂肪球分布位于200～500 nm范圍內(nèi)，同時(shí)也指出顆粒直徑分布與脂肪含量、均質(zhì)壓力顯著相關(guān)，脂肪含量越低，均質(zhì)壓力越高，直徑越小。37 ℃條件下對(duì)照組粒徑變小，可能與蛋白質(zhì)膠束解聚合相關(guān)（10～100 nm）（表6）。

葡聚糖組與M-I組冰淇淋漿料粒徑分布情況與對(duì)照組較為接近，在4 ℃條件下呈單峰分布，平均粒徑分布分別為214 nm和276.7 nm。37 ℃條件下，粒子間的聚集能力減弱，小的顆粒從體系中分離出來(lái)，形成平均粒徑分別為68.09 nm和124.8 nm的雙峰，表明溫度升高使得部分聚集在一起的顆粒解聚合。相對(duì)于葡聚糖而言，M-I組粒徑分布主要集中于100～1 000 nm范圍。

4 ℃條件下，MPC組、菊粉組和M-D組均出現(xiàn)分別位于10～100 nm和100～1 000 nm之間的雙峰，表明部分小顆粒在老化等加工過(guò)程中不傾向于發(fā)生聚集行為。其中葡聚糖組顆粒分布范圍較為集中。37 ℃條件下，大的顆粒聚集完全松散開(kāi)，出現(xiàn)位于30 nm附近的單峰。與菊粉相比，葡聚糖具有更多疏水性外端、更為復(fù)雜的支鏈結(jié)構(gòu)和更多的陰離子基團(tuán)以及更小的分子質(zhì)量，這些都可能影響多糖類(lèi)物質(zhì)與蛋白質(zhì)之間的相互作用，使得M-I組和M-D組具有不同類(lèi)型的峰分布。Wang Xiaomiao等[23]闡明食品顆粒越小，其在口腔中停留時(shí)間越短，能夠最大程度保持其顆粒完整性。同時(shí)，與小顆粒相比，大顆粒需要更長(zhǎng)的咀嚼時(shí)間與咀嚼力，因此集中分布的小顆粒可能具有更為順滑、細(xì)膩的口感[23]。

2.4 動(dòng)態(tài)流變學(xué)測(cè)定結(jié)果

2.4.1 掃描頻率對(duì)冰淇淋樣品G’、G”和tanδ的影響

儲(chǔ)能模量（G’）和損耗模量（G”）是常用來(lái)表征物質(zhì)黏彈性質(zhì)的2 個(gè)參數(shù)[24]。如圖2所示，所有冰淇淋漿料的G’和G”都隨著頻率的增加而增加，表明樣品屬于黏彈性體。Kurt等[25]將黃芪膠加入冰淇淋的制作過(guò)程，G’和G”隨著剪切速率增加而增加，同時(shí)使用水為對(duì)照組，結(jié)果顯示牛奶制作的冰淇淋G’和G”更高，表明牛奶中的組分可能與黃芪膠發(fā)生了相互作用[25]。楊玉玲等[26]研究同樣表明使用淀粉基質(zhì)的脂肪替代品制得冰淇淋漿料，其G’和G”隨著剪切頻率的升高而升高。Innocente等[27]則探究了不同均質(zhì)條件對(duì)冰淇淋漿料動(dòng)態(tài)流變性質(zhì)的影響，在所有壓力組下均為G’和G”隨剪切頻率升高而增大，tanδ保持平衡。

圖2 不同實(shí)驗(yàn)組冰淇淋漿料在掃描頻率（0.01～10 Hz）條件下的G’（A）、G”（B）和tanδ（C）變化Fig.2 Changes in storage energy (G’) (A), loss energy (G”) (B) and phase angle (tanδ) (C ) of different types of ice cream mixes as a function of frequency (0.01–10 Hz)

對(duì)照組具有最高的G’和G”，剪切頻率小于1 Hz時(shí)，G”＞G’；頻率大于1 Hz時(shí)，G’＞G”，二者在1 Hz的剪切頻率下有交點(diǎn)。表明溶液由黏性行為（G”＞G’）向彈性行為（G’＞G”）轉(zhuǎn)變。其他幾組冰淇淋漿料為G”＞G’，并且沒(méi)有交點(diǎn)存在。G’與G”越大，其黏彈性越好，與脂肪相關(guān)的口感越明顯[28]。

在0.01 Hz的剪切條件下，tanδ由大到小依次為：菊粉組＞M-I組＞葡聚糖組＞MPC組＞M-D組＞對(duì)照組。由于tanδ=G”/G’，tanδ越大，樣品更趨向于黏性/流體行為，tanδ越小，樣品越趨向彈性/固體性質(zhì)[29]。所有實(shí)驗(yàn)組tanδ均大于1并且呈遞減趨勢(shì)，表明不論使用蛋白質(zhì)類(lèi)或者碳水化合物類(lèi)或?qū)⒍呋旌献鳛橹咎娲?，體系均由黏性行為主導(dǎo)并逐漸轉(zhuǎn)為彈性行為，當(dāng)剪切頻率大于1 Hz，趨于穩(wěn)定。研究表明盡管在剪切過(guò)程中G’和G”變大，但是tanδ沒(méi)有顯著變化，表明在咀嚼過(guò)程中顆粒結(jié)構(gòu)保持，在口腔中產(chǎn)生順滑感，tanδ變化大，體系在口腔中流變行為發(fā)生變化，需要口腔施加的力改變，順滑感降低[30]。

2.4.2 溫度對(duì)冰淇淋樣品G’、G”和tanδ的影響

圖3 不同實(shí)驗(yàn)組冰淇淋漿料在溫度掃描（4～37 ℃）條件下的G’（A）、G”（B）和tanδ（C）變化Fig.3 Changes in storage energy (G’) (A) , loss energy (G”) (B) and phase angle (tanδ) (C) of different types of ice cream mixes as a function of temperature

由圖3可知，隨著溫度升高，對(duì)照組冰淇淋的G’和G”略有上升，相對(duì)較為穩(wěn)定。隨著溫度升高，蛋白質(zhì)解螺旋，作為穩(wěn)定劑的多糖分子長(zhǎng)鏈打開(kāi)，與脂肪形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，體系對(duì)機(jī)械剪切的阻力增大，表現(xiàn)為G’和G”逐漸增加[31]。葡聚糖組、M-I組和M-D組均隨著溫度上升，其G’和G”先下降后上升。經(jīng)過(guò)老化、凝凍等過(guò)程，葡聚糖組、M-I組和M-D組均形成不同程度的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在低溫條件下對(duì)剪切強(qiáng)力抵抗，表現(xiàn)出相對(duì)較高的黏度。隨著溫度增加，分子間布朗運(yùn)動(dòng)加劇，分子間距離增大，流動(dòng)阻力降低，流動(dòng)性增強(qiáng)，導(dǎo)致原來(lái)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)破裂，黏彈性下降，G’和G”降低。隨著溫度持續(xù)升高，體系水分子部分蒸發(fā)，溶液中溶質(zhì)含量增加，溶質(zhì)分子之間相互作用加劇，黏度上升，G’和G”增加[2]。3 組中以葡聚糖組轉(zhuǎn)變最為顯著，而菊粉組和MPC組則是隨著溫度升高持續(xù)下降。

光散射結(jié)果表明，隨著溫度升高，葡聚糖組、M-I組和M-D組冰淇淋漿料的粒徑分布由較大的直徑范圍向較小的直徑范圍移動(dòng)。結(jié)果表明經(jīng)過(guò)老化之后，冰淇淋漿料中的顆粒發(fā)生團(tuán)聚，隨溫度升高，大的團(tuán)聚體逐漸變得松散，顆粒和顆粒之間產(chǎn)生空隙，整個(gè)體系的黏彈性下降。當(dāng)溫度持續(xù)升高，小的顆粒逐漸聚集在一起，解聚的糖鏈和變性的蛋白質(zhì)之間發(fā)生纏結(jié)，形成更為緊密的團(tuán)聚體，此時(shí)體系的黏彈性發(fā)生急劇上升[32]。而菊粉組與MPC組在4 ℃老化后，出現(xiàn)小尺寸的顆粒峰，當(dāng)溫度升高時(shí)顆粒間不易發(fā)生相互作用，球形結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)趨向于橢球形轉(zhuǎn)變，菊粉糖鏈由無(wú)序變?yōu)橛行颍珿’和G”持續(xù)降低[33]。

由圖3C可知，隨著溫度升高，對(duì)照組tanδ始終小于1并保持穩(wěn)定，體系表現(xiàn)為良好的彈性行為。所有實(shí)驗(yàn)組tanδ均是隨著溫度先升高后降低，表明隨溫度上升，冰淇淋漿料在口腔中緩慢融化，由固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變，呈現(xiàn)流體狀態(tài)，當(dāng)漿料融化完全，水分子開(kāi)始蒸發(fā)，體系密度增大，逐漸由液態(tài)向凝膠態(tài)轉(zhuǎn)變[34]。

2.5 感官評(píng)價(jià)結(jié)果

圖4 冰淇淋黏稠度、順滑感、口融性、顆粒感感官評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.4 Consistency, smoothness, oral melting and granular perception of ice cream

由圖4可知，MPC組冰淇淋具有較高的黏稠感和口融性，這與上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。M-I和M-D組口融性較差，可能是由于蛋白質(zhì)-多糖混合后可以產(chǎn)生類(lèi)似奶油般良好的打發(fā)性，在口腔中具有一定的飽滿(mǎn)度，因而在口腔中停留時(shí)間較長(zhǎng)，致使感官評(píng)價(jià)人員感覺(jué)其融化時(shí)間較長(zhǎng)[35]。菊粉組、M-I組、M-D組具有較好的順滑感，菊粉對(duì)產(chǎn)品順滑感的改善歸因于其良好的結(jié)合水分子能力，同時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)一系列加工過(guò)程，菊粉組冰淇淋具有最小的粒徑分布且經(jīng)過(guò)口腔溫度處理后，菊粉組冰淇淋的粒徑分布更小且均勻，這可能與其順滑的口感相關(guān)[15]。溫度依賴(lài)的動(dòng)態(tài)流變學(xué)測(cè)定結(jié)果顯示，M-I組、M-D組具有與對(duì)照組相似的G’和tanδ，掃描頻率條件下，M-D組動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性與對(duì)照組更為接近，表明在溫度逐漸升高的過(guò)程中，M-I組與M-D組的融化程度、融化方式以及對(duì)口腔產(chǎn)生力的作用與脂肪組冰淇淋極為相似，這可能與其良好的順滑感相關(guān)。在顆粒感方面，幾組脂肪替代品具有細(xì)小的差異，MPC組和葡聚糖組顆粒感相對(duì)明顯，該結(jié)果與粒徑分布的測(cè)定結(jié)果大體一致，MPC組與葡聚糖組在4 ℃條件下，粒徑分布較大且寬泛不集中，導(dǎo)致終產(chǎn)品具有相對(duì)明顯的顆粒感。MPC使得冰淇淋漿料的非脂乳固形物含量增加，融化過(guò)程中產(chǎn)生較大的顆粒聚集[36]。此外，研究表明葡聚糖會(huì)影響冰淇淋漿料冰點(diǎn)，產(chǎn)生較多的冰結(jié)晶，這些細(xì)小的冰晶可能會(huì)影響其順滑感進(jìn)而使得評(píng)價(jià)人員產(chǎn)生顆粒感[2]。溫度掃描結(jié)果同樣顯示葡聚糖組G’變化最為顯著，這可能與其體系中冰晶含量較多相關(guān)。體系中的冰晶受熱融化、蒸發(fā)，對(duì)儀器測(cè)定的數(shù)值產(chǎn)生影響。冰晶越多，該影響越顯著。對(duì)4 組感官評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行綜合分析，結(jié)果表明M-I組、M-D組感官評(píng)價(jià)得分最高。

2.6 感官評(píng)價(jià)與粒徑分布、動(dòng)態(tài)流變學(xué)指標(biāo)相關(guān)性分析

將4 組感官指標(biāo)加和后取平均值作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，以不同溫度下的平均粒徑分布，1 Hz掃描頻率和8 ℃的G’和tanδ為自變量，用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件，建立多元回歸方程：Y=59.85-0.005X1-0.661X2-0.398X3-6.557X4-7.682X5，R2=0.997。Y為感官評(píng)價(jià)中4 項(xiàng)指標(biāo)的加和；X1為平均粒徑分布；X2為1 Hz下的G’；X3為1 Hz下的tanδ；X4為8 ℃的G’；X5為8 ℃的tanδ。

自變量系數(shù)絕對(duì)值越大，表明該變量與因變量的相關(guān)性越強(qiáng)。結(jié)果表明軟質(zhì)冰淇淋口感與不同溫度條件下動(dòng)態(tài)流變學(xué)參數(shù)相關(guān)性較強(qiáng)，而與頻率相關(guān)的流變學(xué)參數(shù)和粒徑分布具有弱相關(guān)性。這可能是由于軟質(zhì)冰淇淋經(jīng)過(guò)均質(zhì)后，其粒徑較小，在極小范圍內(nèi)口腔不易覺(jué)察到差異。此外，軟冰淇淋樣品通常入口即化，需要較少的咀嚼過(guò)程，這可能是其掃描頻率下G’和G”與口感相關(guān)性較小的原因。Cayot等[35-36]表明低脂酸奶的顆粒尺寸與1 Hz下測(cè)得G’/G”與低脂酸奶的順滑感具有良好的線性相關(guān)，頻率掃描條件下，復(fù)合模量越高（G＞250 Pa），凝膠體系越傾向于流體行為（G’＜G”），低脂酸奶越具有脂肪類(lèi)似的順滑感和乳脂感。同樣的結(jié)論也適用于巧克力慕斯和人造奶油[37]。對(duì)于速溶咖啡而言，已經(jīng)有較為成熟的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)其平均粒徑與動(dòng)態(tài)流變學(xué)參數(shù)進(jìn)行模擬其絲滑醇厚的口感[38]。研究表明，粒徑分布和頻率相關(guān)的動(dòng)態(tài)流變學(xué)參數(shù)不能很好地模擬軟質(zhì)冰淇淋與乳脂肪相關(guān)的口感，溫度依賴(lài)的動(dòng)態(tài)流變學(xué)參數(shù)可能具有更好的參考價(jià)值。

3 結(jié) 論

本研究結(jié)果表明，MPC、菊粉和葡聚糖作為脂肪替代品添加不會(huì)顯著影響冰淇淋漿料的pH值和滴定酸度，但會(huì)顯著影響體系的穩(wěn)定性。以葡聚糖組和菊粉組的熱穩(wěn)定性最好，MPC組熱穩(wěn)定性最差，M-I、M-D組居中，表明碳水化合物類(lèi)物質(zhì)的添加可以中和由于高溫殺菌造成蛋白質(zhì)變性而引發(fā)的體系失穩(wěn)現(xiàn)象。

不同脂肪替代品的添加對(duì)冰淇淋漿料的膨脹率影響并無(wú)顯著差異。融化特性測(cè)定結(jié)果表明，MPC組最早融化，但融化速率最慢，M-I、M-D組融化速率最快，其他幾組無(wú)顯著差異。表觀黏度測(cè)定結(jié)果表明MPC組黏度最大，菊粉組和葡聚糖組最小，M-I組和M-D組黏度與對(duì)照組相當(dāng)。

粒徑分布測(cè)定結(jié)果表明葡聚糖組具有與對(duì)照組最為相近的峰分布，而MPC組、菊粉組和M-D組冰淇淋漿料的顆粒尺寸較小且集中，可能具有更為細(xì)膩?lái)樆目诟?。?dòng)態(tài)流變學(xué)測(cè)定結(jié)果顯示表明，M-D組冰淇淋漿料流變特性與對(duì)照組最為接近，隨著剪切頻率和溫度的增加，M-D組的tanδ曲線變化較小，表明在緩慢融化與咀嚼過(guò)程中，體系變化較為柔和，可能是相對(duì)較為合適的脂肪替代品。

感官評(píng)價(jià)結(jié)果表明，MPC組具有最高的黏稠感，菊粉組具有最好的順滑感，葡聚糖會(huì)產(chǎn)生冰晶感，M-I組和M-D組具有較好的打發(fā)特性，順滑感較好。相關(guān)性分析表明，軟質(zhì)冰淇淋的順滑口感與粒徑分布和頻率掃描的動(dòng)態(tài)流變學(xué)參數(shù)不具有顯著相關(guān)性，溫度依賴(lài)的動(dòng)態(tài)流變學(xué)測(cè)定可能具有更好的參考價(jià)值。本實(shí)驗(yàn)以探究具有最適口感的冰淇淋脂肪替代品為目的，對(duì)市場(chǎng)上較為常見(jiàn)的3 種蛋白質(zhì)/碳水化合物基質(zhì)的脂肪替代品通過(guò)粒度與動(dòng)/靜態(tài)流變學(xué)測(cè)定手段進(jìn)行重新測(cè)定，并將二者相互混合，發(fā)現(xiàn)將蛋白質(zhì)和碳水化合物基的脂肪替代品恰當(dāng)?shù)幕セ炜赡芫哂懈玫男Ч?。進(jìn)一步對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，并將測(cè)定結(jié)果與真實(shí)的消費(fèi)者感官相結(jié)合，為通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段評(píng)價(jià)冰淇淋感官提供技術(shù)參考。然而菊粉和葡聚糖與MPC在冰淇淋殺菌、均質(zhì)、老化攪打等加工過(guò)程中如何協(xié)同作用，進(jìn)而影響冰淇淋漿料的流變特性與口感，何種復(fù)合比例可以達(dá)到最好的效果，以及如何使得實(shí)驗(yàn)測(cè)定的參數(shù)更為精準(zhǔn)地模擬脂肪產(chǎn)生的細(xì)膩口感等問(wèn)題還需要進(jìn)一步研究探討。

[1] LIM J, INGLETT G E, LEE S. Response to consumer demand for reduced-fat foods: multi-functional fat replacers[J]. Japan Journal of Food Engineering, 2010, 11(4): 147-152. DOI:10.11301/jsfe.11.147.

[2] FUNAMI T. In vivo and rheological approaches for characterizing food oral processing and usefulness of polysaccharides as texture modifiers: a review[J]. Food Hydrocolloids, 2017, 68: 2-14.DOI:10.1016/j.foodhyd.2017.01.020.

[3] LIU K, STIEGER M, VAN DER LINDEN E, et al. Fat droplet characteristics affect rheological, tribological and sensory properties of food gels[J]. Food Hydrocolloids, 2015, 44: 244-259. DOI:10.1016/j.foodhyd.2014.09.034.

[4] AHMED J, TAHER A, MULLA M Z, et al. Effect of sieve particle size on functional, thermal, rheological and pasting properties of Indian and Turkish lentil fl our[J]. Journal of Food Engineering, 2016,186: 34-41. DOI:10.1016/j.jfoodeng.2016.04.008.

[5] TOKER O S, SAGDIC O, ?ENER D, et al. The inf l uence of particle size on some physicochemical, rheological and melting properties and volatile compound profile of compound chocolate and cocolin samples[J]. European Food Research and Technology, 2016, 242(8):1253-1266. DOI:10.1007/s00217-015-2629-1.

[6] CHEN J. Food oral processing: a review[J]. Food Hydrocolloids, 2009,23(1): 1-25. DOI:10.1016/j.foodhyd.2007.11.013.

[7] ENGELEN L, DE WIJK R A, PRINZ J F, et al. The effect of oral and product temperature on the perception of fl avor and texture attributes of semi-solids[J]. Appetite, 2003, 41(3): 273-281. DOI:10.1016/S0195-6663(03)00105-3.

[8] GODOI F C, BHANDARI B R, PRAKASH S. Tribo-rheology and sensory analysis of a dairy semi-solid[J]. Food Hydrocolloids, 2017,70: 240-250. DOI:10.1016/j.foodhyd.2017.04.011.

[9] AIME D B, ARNTFIELD S D, MALCOLMSON L J, et al. Textural analysis of fat reduced vanilla ice cream products[J]. Food Research International, 2001, 34(2/3): 237-246. DOI:10.1016/S0963-9969(00)00160-5.

[10] SHOAIB M, SHEHZAD A, OMAR M, et al. Inulin: properties, health benef i ts and food applications[J]. Carbohydrate Polymers, 2016, 147:444-454. DOI:10.1016/j.carbpol.2016.04.020.

[11] SPADA J C, MARCZAK L D F, TESSARO I C, et al. Interactions between soy protein from water-soluble soy extract and polysaccharides in solutions with polydextrose[J]. Carbohydrate Polymers, 2015, 134: 119-127. DOI:10.1016/j.carbpol.2015.07.075.

[12] SYRBE A, BAUER W J, KLOSTERMEYER H. Polymer science concepts in dairy systems: an overview of milk protein and food hydrocolloid interaction[J]. International Dairy Journal, 1998, 8(3):179-193. DOI:10.1016/S0958-6946(98)00041-7.

[13] NAWROCKA A, SZYMA?SKA-CHARGOT M, MI? A, et al. Effect of dietary fi bre polysaccharides on structure and thermal properties of gluten proteins: a study on gluten dough with application of FT-Raman spectroscopy, TGA and DSC[J]. Food Hydrocolloids, 2017, 69: 410-421. DOI:10.1016/j.foodhyd.2017.03.012.

[14] ROLAND A M, PHILLIPS L G, BOOR K J. Effects of fat replacers on the sensory properties, color, melting, and hardness of ice cream[J].Journal of Dairy Science, 1999, 82(10): 2094-2100. DOI:10.3168/jds.S0022-0302(99)75451-2.

[15] AKBARI M, ESKANDARI M H, NIAKOSARI M, et al. The effect of inulin on the physicochemical properties and sensory attributes of low-fat ice cream[J]. International Dairy Journal, 2016, 57: 52-55.DOI:10.1016/j.idairyj.2016.02.040.

[16] 王立楓, 程馬. 乳蛋白質(zhì)組成對(duì)脂肪失穩(wěn)和冰淇淋品質(zhì)的影響[J].中國(guó)乳品工業(yè), 2016, 44(9): 28-30.

[17] OHMES R L, MARSHALL R T, HEYMANN H. Sensory and physical properties of ice creams containing milk fat or fat replacers[J]. Journal of Dairy Science, 1998, 81(5): 1222-1228. DOI:10.3168/jds.S0022-0302(98)75682-6.

[18] DAW E, HARTEL R W. Fat destabilization and melt-down of ice creams with increased protein content[J]. International Dairy Journal,2015, 43: 33-41. DOI:10.1016/j.idairyj.2014.12.001.

[19] LI Z, MARSHALL R, HEYMANN H, et al. Effect of milk fat content on fl avor perception of vanilla ice cream[J]. Journal of Dairy Science,1997, 80(12): 3133-3141. DOI:10.3168/jds.S0022-0302(97)76284-2.

[20] NINESS K N, KATHY R N. Inulin and oligofructose: what are they?[J]. Journal of Nutrition, 1999, 129(7): 1402-1406.

[21] CRAIG S A S, ANDERSON J M, HOLDEN J F, et al. Carbohydrates as organic raw materials III[M]. New Jersey: Wiley-Blackwell, 2008.

[22] EL-NAGAR G C G, TUDORICA C M, KURI V, et al. Rheological quality and stability of yog-ice cream with added inulin[J].Internnational Journal of Dairy Technology, 2002, 55(2): 89-93.DOI:10.1046/j.1471-0307.2002.00042.x.

[23] WANG X M, CHEN J. Food oral processing: recent developments and challenges[J]. Current Opinion in Colloid & Interface Science, 2017,28: 22-30. DOI:10.1016/j.cocis.2017.01.001.

[24] CONDE-PETIT B. Food texture and viscosity-concept and measurement[M]. 2nd ed. Bourne: Academic Press, San Diego, 2002.

[25] KURT A, CENGIZ A, KAHYAOGLU T. The effect of gum tragacanth on the rheological properties of salep based ice cream mix[J]. Carbohydrate Polymers, 2016, 143: 116-123. DOI:10.1016/j.carbpol.2016.02.018.

[26] 楊玉玲, 劉長(zhǎng)鵬, 馬云. 淀粉為基質(zhì)的脂肪替代品對(duì)無(wú)脂冰淇淋特性的影響[J]. 食品工業(yè)科技, 2007, 28(2): 137-139. DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2007.02.032.

[27] INNOCENTE N, BIASUTTI M, VENIR E, et al. Effect of highpressure homogenization on droplet size distribution and rheological properties of ice cream mixes[J]. Journal of Dairy Science, 2009,92(5): 1864-1875. DOI:10.3168/jds.2008-1797.

[28] ADAPA S, DINGELDEIN H, SCHMIDT K A, et al. Rheological properties of ice cream mixes and frozen ice creams containing fat and fat replacers[J]. Journal of Dairy Science, 2000, 83(10): 2224-2229.DOI:10.3168/jds.S0022-0302(00)75106-X.

[29] LUCEY J A, JOHNSON M E, HORNE D S. Invited review:perspectives on the basis of the rheology and texture properties of cheese[J]. Journal of Dairy Science, 2003, 86(9): 2725-2743.DOI:10.3168/jds.S0022-0302(03)73869-7.

[30] SAINT-EVE A, PANOUILLé M, CAPITAINE C, et al. Dynamic aspects of texture perception during cheese consumption and relationship with bolus properties[J]. Food Hydrocolloids, 2015, 46:144-152. DOI:10.1016/j.foodhyd.2014.12.015.

[31] LI K, WOO M W, PATEL H, et al. Enhancing the stability of protein-polysaccharides emulsions via Maillard reaction for better oil encapsulation in spray-dried powders by pH adjustment[J].Food Hydrocolloids, 2017, 69: 121-131. DOI:10.1016/j.foodhyd.2017.01.031.

[32] GRZESZCZYK S, LIPOWSKI G. Effect of content and particle size distribution of high-calcium fly ash on the rheological properties of cement pastes[J]. Cement and Concrete Research, 1997, 27(6): 907-916. DOI:10.1016/S0008-8846(97)00073-2.

[33] MAURER S, JUNGHANS A, VILGIS T A. Impact of xanthan gum, sucrose and fructose on the viscoelastic properties of agarose hydrogels[J]. Food Hydrocolloids, 2012, 29(2): 298-307.DOI:10.1016/j.foodhyd.2012.03.002.

[34] FISCHER P, POLLARD M, ERNI P, et al. Rheological approaches to food systems[J]. Comptes Rendus Physique, 2009, 10(8): 740-750.DOI:10.1016/j.crhy.2009.10.016.

[35] CHENG J, MA Y, LI X, et al. Effects of milk proteinpolysaccharide interactions on the stability of ice cream mix model systems[J]. Food Hydrocolloids, 2015, 45: 327-336. DOI:10.1016/j.foodhyd.2014.11.027.

[36] HUFFMAN L M. The importance of whey protein fractions for WPC and WPI functionality: whey protein concentrates and whey protein isolates[J]. International Dairy Federation, 1998, 27/29: 189-196.

[37] KILCAST D, CLEGG S. Sensory perception of creaminess and its relationship with food structure[J]. Food Quality and Preference, 2002,13(7/8): 609-623. DOI:10.1016/S0950-3293(02)00074-5.

[38] CUTLER A N, MORRIS E R, TAYLOR L J. Oral perception of viscosity in fluid foods and model systems[J]. Journal of Texture Studies, 2007, 14(4): 377-395. DOI:10.1111/j.1745-4603.1983.tb00357.x.