核桃植脂末加工工艺研究及其在咖啡中的应用.pdf

2023年第36 卷第8 期摘要：以核桃油制备核桃植脂末。以植脂末包埋率为指标,在单因素试验的基础上通过正交试验优化工艺条件，并将制备的核桃植脂末应用在咖啡中。结果表明：最优工艺条件为芯壁材质量比1：4、固形物（芯材和壁材）含量2 0%（以乳化液总质量为基准）、复合壁材质量比（大豆分离蛋白：麦芽糊精)1：2、乳化温度35、乳化剂添加量3%（以固形物质量为基准），在此工艺下制得的核桃植脂末包埋率为97.1 3%。当植脂末：咖啡：白砂糖质量比为1：2：0.5时，咖啡液风味最佳，感官评分最高。关键词：植脂末；核桃油；咖啡；包埋率Study on the processing technology of walnutvegetable fat powder and its application in coffeeWANG Ming-ming,ZHANG Guo-lin,YU Zhi-jin,SHENG Jun,ZHAO Cun-chao(1.College of Food Science and Technology,Yunnan Agricultural University,2.Kunming Institute of Biological Manufacturing Co.,Ltd.,Kunming 650201,Yunnan,China;3.Yunnan Plateau Characteristic Agricultural Industry Research Institute,Abstract:Walnut vegetable fat powder was made from walnut oil.Taking the embeddingrate of vegetablefat powder as the index,the processing conditions were optimized by orthogonal test on the basis of singlefactor test,and the prepared walnut vegetable fat powder was used in coffee.The results showed that theoptimal process conditions were mass ratio of core to wall 1:4,solid core and wall content 20%(basedon the total mass of the emulsion),composite wall mass ratio of 1:2(soy protein isolate:maltodextrin),emulsification temperature 35 C,emulsifier addition 3%(based on the solid mass).Under these condi-tions,the embedding rate of walnut vegetable fat powder prepared was 97.13%.When the mass ratio ofprepared walnut vegetable fat powder:coffee:white sugar was 1:2:0.5,the coffee liquid had the highestsensory score.Key words:vegetable fat powder;walnut oil;coffee;embedding rate中图分类号：TS201.1植脂末是以天然精制食用植物油或人工氢化植物油、酪蛋白 等为主要加工原料的新型产品。植脂末种类繁多,功能特点各异,应用品质较佳2 。收稿日期：2 0 2 2-0 3-1 1作者简介：王明明（1 998 一），男，在读硕士，研究方向为营养代谢免疫学。通信作者：赵存朝（1 990 一），男，硕士，研究方向为食品科学。盛军（1 96 2 一），男，博士，教授，研究方向为新功能性产品的开发。粮食与油脂核桃植脂末加工工艺研究及其在咖啡中的应用王明明，张国林，余智瑾”，盛军，赵存朝3（1.云南农业大学食品科学技术学院，云南昆明6 50 2 0 1；2.昆明生物制造研究院有限公司，云南昆明6 50 2 0 1；3.云南省高原特色农业产业研究院，云南昆明6 50 2 0 1)Kunming 650201,Yunnan,China;Kunming 650201,Yunnan,China)文献标志码：A123文章编号：1 0 0 8-957 8(2 0 2 3)0 8-0 1 2 3-0 5由于氢化植物油含有1 0%6 0%反式脂肪酸3,对人体有较大危害。因此，寻找新型油脂资源替代氢化植物油具有重要意义。124核桃油营养价值高，富含不饱和脂肪酸，具有增强记忆力4、保护神经细胞5、抗炎6 等作用。此外,核桃油中还含有人体必需氨基酸,具有抗衰老,保持皮肤光泽作用7 。研究8 表明,核桃油中不含有反式脂肪酸,可以有效替代氢化植物油在植脂末中的应用，提高产品的安全性。据统计9,我国咖啡的消费量每年不断增长，导致速溶咖啡中的植脂末需求也不断增大。本文以鲜榨核桃油作为芯材制备植脂末,采用单因素试验和正交试验优化植脂末制备工艺，并研究其在咖啡中的应用，为开发健康、营养的植脂末产品提供参考。1材料和方法1.1材料与试剂速溶咖啡、核桃油，实验室自制；麦芽糊精，河南万邦实业有限公司；葡萄糖浆，上海西诺迪斯有限公司；稳定剂（HA-7301、H A-7 2 6 1），昆山市迈吉森复合材料有限公司；香兰素，陕西源优生物科技有限公司;酪蛋白酸钠，山东吉聚生物科技有限公司；石油醚，分析纯。1.2仪器与设备YP20002电子天平，上海光正医疗仪器有限公司；J-6A-6H六联动恒温搅拌器，常州智博瑞机器制造有限公司;JNM80胶体磨，温州市亚昌机械制造有限公司；SRH60-70高压均质机，上海申鹿均质机有限公司；SP-1500喷雾干燥机，上海顺仪实验设备有限公司；TRACE1300气相色谱仪、ISQ7000质谱仪，美国赛默飞世尔科技公司。1.3试验方法1.3.1植脂末制备准确称取麦芽糊精、大豆分离蛋白溶解于去离子水中,置于6 0 6 5的恒温水浴锅搅拌2 0 min，制得水相。准确称取乳化剂加入已称好的核桃油中,于6 0 6 5的恒温水浴锅搅拌至乳化剂溶解，制得油相。在6 0 6 5搅拌状态下将油相加人水相中,使油相与水相充分混匀,在35搅拌30 min，制得乳状液。将乳状液倒人高压均质机中，在25MPa下均质8 min。用自动喷雾干燥机以进料速度7 0 0 mL/h，目标温度1 8 0 对乳状液进行自动喷雾干燥，制得植脂末。1.3.2单因素试验在固形物（芯材和壁材）含量2 0%（以乳化液总质量为基准）、乳化温度35、乳化剂添加量3%（以固形物质量为基准）、芯壁材质量比1：4、复粮食与油脂合壁材质量比（大豆分离蛋白：麦芽糊精）1：2 的基础上,进行单因素试验，探究固形物含量、乳化温度、乳化剂添加量、芯壁材质量比、复合壁材质量比对核桃植脂末包埋率的影响。1.3.3正交试验根据单因素试验结果，以芯壁材质量比、固形物含量、复合壁材质量比、乳化温度为自变量，以植脂末包埋率为评价指标，根据L，（34）进行正交试验设计。正交试验因素水平见表1。表1 正交试验设计因素水平表因素水平A芯壁材质量比11:321:431:51.3.4植脂末包埋率的测定1.3.4.1总油含量的测定1 0 将微胶囊经粉碎过筛处理后,称取3g(m）于清洁干净的锥形瓶中,加入6 0 mL石油醚,加塞摇匀，置于超声波清洗器中，在温度50、功率6 0 W条件下超声1 5min，过滤于已知质量的锥形瓶（mi）中,将锥形瓶置于7 0 水浴锅中蒸干滤液,在6 0 烘箱中烘干至恒重（m）。总含油量计算见式（1）。总含油量=(1)m1.3.4.2表面油含量的测量参考王涛等1 的方法并作适当修改。称取30mL石油醚于2 50 mL锥形瓶中,再加人3g（m）喷雾干燥后的植脂末粉，振荡45s混匀，然后对混合液进行2 次滤纸过滤,再将2 次的滤液混匀于锥形瓶（m）中，于7 0 水浴锅中蒸干石油醚,再置于60烘箱中烘干至恒重（m2）。表面含油量计算见式(2）,包埋率计算见式3）。表面含油量=m包埋率=(1 _表面油含量)总含油量1.3.55核桃植脂末的理化指标测定1.3.5.1核桃植脂末水分含量的测定根据GB5009.32016食品安全国家标准食品中水分的测定进行测定。1.3.5.2核桃植脂末溶解率的测定参考王彪1 2 的方法,溶解率计算见式(4)。2023年第36 卷第8 期B固形物C复合壁材含量/%质量比151:1201:2251:3m2-m1 100%m-m 100%100%D乳化温度/253545(2)(3)2023年第36 卷第8 期溶解率=1-(1-m)m,ms-m4式中：m，为植脂末质量，g;m4为蒸发皿质量，g;ms为烘干后沉淀物加蒸发皿质量，g;w为微胶囊的水分含量,%。1.3.5.3核桃植脂末反式脂肪酸含量的测定1 3色谱条件：色谱柱ThermoTG-FAME毛细管柱(50 m0.25 mm 0.20 m);分流进样,进样量1L，分流比8：1，载气为气，载气流速0.63mL/min；进样口温度2 50、离子源温度300、传输线温度2 8 0；程序升温条件为起始温度8 0,保持1 min,以2 0/min升至1 6 0,保持1.5min,以3/min升至1 9 6,保持8.5min,最后以2 0 /min 升至 2 50 ,保持 3 min。质谱条件：电子轰击电离（EI)源，SIM扫描方式,电子能量7 0 eV。1.3.6植脂末应用于咖啡中感官评价标准参考GB/T296052013感官分析食品感官质量控制导则并作适当修改。将咖啡、植脂末、白砂糖按照一定质量比混合后，加人混合物总质量1 0倍的水冲泡，由1 0 名专业人员组成感官评价小组，从香味、滋味、醇厚感进行感官评价。评价标准见表2。表2 咖啡与植脂末配比感官评价标准评分项目评价标准香味有淡淡奶香味和浓郁的咖啡味，奶香味与咖啡香协调有咖啡香和奶香，但是香味不协调奶香不明显或奶香过重滋味咖啡和奶滋味均可尝到且协调咖啡和奶滋味均可尝到，但不协调奶滋味过重或者不明显醇厚感口感顺滑顺滑度较低颗粒感明显2丝结果与分析2.1单因素试验结果2.1.1复合壁材质量比对核桃植脂末包埋率的影响由图1 可知：随着麦芽糊精在复合壁材中占比的增加,植脂末包埋率呈先上升后下降的趋势，当复合壁材质量比为1：2 时，包埋率达到最大值。麦芽糊精具有较好的乳化作用1 4,在一定范围内,提高麦芽糊精的添加量有利于提高包埋率。当麦芽粮食与油脂糊添加量过多，使得大豆分离蛋白含量过低，不能 100%(4)分值233010 2209284010 270923 3010 2209125在微胶囊中形成稳定的乳化液，导致包埋率降低。因此，选择复合壁材质量比1：1、1:2、1:3进行正交试验。100r90F%/率醉80F70F602:1图1 复合壁材质量比对核桃植脂末包埋率的影响2.1.2芯壁材质量比对核桃植脂末包埋率的影响由图2 可知：随着壁材质量的增加，植脂末包埋率呈先上升后趋于稳定的趋势，当芯壁材质量比为1：4时,包埋率达到最大值。这是因为随着壁材质量的增加，提高了乳化液的稳定性，使水相更好地包裹住油相，但是壁材增加过多会导致微胶囊过厚,包埋率上升不明显1 5。因此,选择芯壁材质量比1:3、1：4、1:5进行正交试验。10090F%/率醉鸟80F70F601:1图2 芯壁材质量比对核桃植脂末包埋率的影响2.1.3固形物含量对核桃植脂末包埋率的影响由图3可知：随着固形物含量的增加,植脂末包埋率呈先上升后下降的趋势，当固形物含量为2 0%时，包埋率达到最大值。这是因为当固形物含量较低时,乳化液水分过高，喷雾时间较长。但是当固形物超过一定含量时，乳化液黏稠度增加，影响喷1:1复合壁材质量比1:21:3芯壁材质量比1:21:31:41:41:5126雾干燥的速度,导致包埋率下降1 6 。因此,选择固形物含量1 5%、2 0%、2 5%进行正交试验。100,90%/率軒807060图3固形物含量对核桃植脂末包埋率的影响2.1.4乳化温度对核桃植脂末包埋率的影响由图4可知：随着乳化温度的升高，植脂末包埋率呈先上升后下降的趋势，当乳化温度为35时，包埋率达到了最大值。这是由于随着乳化温度升高，促进了壁材的水解，但温度太高则会损害乳化液的稳定性,导致包埋率下降。而如果温度过低则会使乳化液的黏度过大，也会影响混合的充分程度1 7 。因此,选择乳化温度2 5、35、45进行正交试验。90r80%/率酐7060图4乳化温度对核桃植脂末包埋率的影响2.1.5乳化剂添加量对核桃植脂末包埋率的影响由图5可知：随着乳化剂添加量的增加，植脂末包埋率呈先上升后平缓的趋势，当乳化剂添加量大于3%后,包埋率增加缓慢。这是因为随着乳化剂添加量的增加，芯壁材结合越充分，使得包埋率上升。但当乳化剂添加量增加到一定量时，乳化效果已经达到了饱和，包埋率增加不明显。考虑到加工粮食与油脂成本,因此选择最佳乳化剂添加量为3%。100r90F%/率酐工8070601015固形物含量/%2535乳化温度/2023年第36 卷第8 期1220254555330乳化剂添加量/%图5乳化剂添加量对核桃植脂末包埋率的影响2.2正交试验结果由表3可知：各因素对植脂末包埋率的影响大小为芯壁材质量比 复合壁材质量比 固形物含量 乳化温度。最优配方组合为A,B,C,D2，在最优配方组合下进行3次验证实验，测得核桃植脂素的平均包埋率可以达到97.1 3%，高于正交表中的最优组合A,B,C,D。因此,确定最优组合为芯壁材质量比1：4、固形物含量1 5%、复合壁材质量1：2、乳化温度35、乳化剂添加量3%。表3正交试验结果试验号A11213142526265789k2h3R2.3植脂末的理化指标的测定由表4可知：核桃植脂末成品的品质符合QB/T47912015植脂末标准。4BC11223312233131323385.2888.0294.0990.3687.9688.948.812.3415D包埋率/%183.22285.37387.25391.31196.80294.1532132188.7688.4887.3789.6991.2089.163.831.2189.5488.9185.432023年第36 卷第8 期表4植脂末理化指标的测定项目测定结果QB/T4791-2015植脂末水分含量2.85 0.2溶解率90.54 0.3反式脂肪酸含量0注：“一”表示标准未要求。咖啡：植脂末：白砂糖（质量比）1:1:0.52:3:0.51:2:0.52:5:0.51:33结论以核桃油为原料制备核桃植脂末。以植脂末包埋率为指标，在单因素试验的基础上通过正交试验优化工艺条件，将制备的核桃植脂末应用在咖啡中并进行感官评价。结果表明：最优工艺条件为芯壁材质量比1：4、固形物（芯材和壁材）含量2 0%（以乳化液总质量为基准）、复合壁材质量比（大豆分离蛋白：麦芽糊精）1：2、乳化温度35、乳化剂添加量3%（以固形物质量为基准），在此工艺下制得的核桃植脂末包埋率为9 7.1 3%。当植脂末：咖啡：白砂糖质量比为1：2：0.5时，咖啡液风味最佳，感官评分最高。本研究为植脂末产品品类的增加及核桃资源的开发利用提供参考。参考文献【1】王涛，赵阔，张红建，等椰子油植脂末制备技术研究J现代食品，2 0 1 9(2 1)：7 2-7 6.2 TAN C P,TAN P Y,TAN T B.Fabrication of oil-in-wa-ter emulsions as shelf-stable liquid non-dairy creamer:Effects of homogenization pressure,oil type and emulsifierconcentration J.Journal of the Science of Food and Ag-riculture,2021,101(6):2455-2462.3王彪.零反式脂肪酸植脂末的制备D无锡：江南大学,2 0 1 4.【4毛琳璐Ca*诱导大豆蛋白一核桃油结构化油脂的制备及性质研究D广州：华南理工大学，2 0 2 0.【5】季泽峰山核桃油水酶法制取工艺及其对油脂品质影粮食与油脂2.4植脂末咖啡感官评价/%由表5可知：最优组合为咖啡：植脂末：白沙糖质量比为1：2：0.5,在该比例下植脂末与咖啡能很5好地溶解，其滋味、香味及醇厚度俱佳，既保留了咖一啡原有的香醇,又赋予一定的奶香味，因此感官评0.3分也最高。表5核桃植脂末应用于咖啡中感官评价结果香味25.78 1.4324.22 1.2326.72 1.1425.36 2.3125.11 0.82127滋味醇厚感32.4 1.7823.23 2.1132.44 1.0725.78 1.5834.28 1.3426.44 0.8133.91 0.7625.17 1.2333.07 1.7825.79 1.96响研究D杭州：浙江农林大学，2 0 1 8.6谭博文.核桃油提取及蛋白乳饮料工艺的研究D武汉：武汉轻工大学，2 0 1 8.【7】高盼我国核桃油的组成特征及其抗氧化和降胆固醇功效评估D无锡：江南大学，2 0 1 9.【8 盛军，赵存朝，王娅，等一种零反式脂肪酸核桃植脂末的制备方法：2 0 2 1 1 0 1 1 451 8.8 P.2021-06-04.【9王婷近年来国际市场咖啡消费趋势J世界热带农业信息，2 0 1 4(1 2)：7-8.10】刘成祥，牡丹籽油微胶囊的制备及其性质研究D.无锡：江南大学，2 0 1 6.11王涛，赵阔，张红建，等椰子油植脂末制备技术研究J现代食品，2 0 1 9(2 1)：7 2-7 6.12王彪.零反式脂肪酸植脂末的制备D无锡：江南大学,2 0 1 4.13】潘金铜，罗杰鸿一种反式脂肪酸的检测方法J食品安全导刊，2 0 1 7(32)：7 6-7 7.14 HUQ T,FRASCINI C,KHAN A,et al.Alginate basednanocomposite for microencapsulation of probiotic:Effectof cellulose nanocrystal(CNC)and lecithin J.Carbohy-drate Polymers,2017,168:61-69.15】杨昆氢化油的警报J：生命世界，2 0 1 0(1 2)：56 59.16卢晓霆玉米多孔淀粉海藻酸钠壳聚糖葡萄多酚缓释微胶囊的制备及表征J中草药，2 0 1 6，47(13):2252-2259.17】符群，钟明旭，王萍不同干燥方式对黑果腺肋花楸果粉品质的影响J中南林业科技大学学报，2 0 2 1,41(1):180-187.感官评分81.41 1.0382.44 0.7387.44 0.5484.44 1.1483.91 1.06