再制稀奶油是一种以无水奶油为脂肪来源，添加乳蛋白、乳化剂等经乳化再制而成的水包油型乳浊液，搅打充气后可膨胀发泡，进而转变成具有可塑性的泡沫体系。乳蛋白主要分为乳清蛋白（WP）和酪蛋白（CN）两大类，二者分别占乳蛋白总质量的20%和80%左右，其中CN是一组异质的磷酸化蛋白（αS1-，αS2-，β-和κ-CN），主要以高度水合的胶束形式存在于乳液中，具有优良的起泡性；WP是一种较小的球状蛋白，其分子间的交互作用和黏弹性能够赋予泡沫良好的稳定性。研究表明蛋白质特性不同，对稀奶油稳定性和搅打性能的影响也不一样，可以通过调整乳蛋白中WP与CN比例改善稀奶油的功能特性。变性的WP确实会影响稀奶油的静态稳定和搅打特性，但不同变性程度WP的乳粉在稀奶油中的差异尚有待探究。
北京工商大学食品与健康学院的李月、谢羽斐、李妍*等人探究WP变性程度和WP与CN比例两方面因素变化对再制稀奶油乳液稳定性和搅打特性的影响，旨在为再制稀奶油开发提供理论和实践指导。
1 WP变性程度对再制稀奶油稳定性的影响
1.1理化性质
将具有不同WP变性程度的MPC作为蛋白源制备稀奶油，分析体系pH值、平均粒径、表观黏度和失稳系数的变化，考察WP变性度对稀奶油稳定性的影响，结果如图1所示。随WP变性程度增加，稀奶油pH值在6.85～6.95之间，总体呈现下降趋势（图1a）；稀奶油粒径变大，变性程度为80.07%时粒径达（2.27±0.13）μm，显著高于变性程度为40.21%时的（1.69±0.65）μm，体系平均粒径均趋向2.1 μm左右（图1b）。由图1c可知，稀奶油为假塑性流体，表观黏度随剪切速率的增大而降低，呈现剪切稀化的流变行为，随着WP变性程度增加，稀奶油黏度呈先增加后减小的趋势，变性程度为60.14%时，体系的黏度最大。稀奶油体系的失稳系数（图1d）随WP变性程度的增加而增大，当变性程度大于80%时，失稳系数显著增加，稀奶油稳定性下降。
MPC热处理会导致乳液中溶解态的钙和磷部分转变成胶体态的磷酸钙，此过程中会释放H＋，因而造成乳液体系pH值下降。由于pH值降低，蛋白更加倾向于收缩状态，同时变性WP自身聚集及其与CN的交联絮凝，导致乳化效果减弱，脂肪球容易发生聚结和聚集，脂肪球粒径的增加验证了这一点。依据斯托克斯定律，稀奶油体系中乳脂肪球粒径的大小对体系稳定性至关重要，粒径过大，容易产生脂肪上浮现象，使稀奶油体系不稳定，本实验中失稳系数的升高也验证了此结论。蛋白质分子间交联程度随WP变性程度的增加而增大，这给剪切带来更大的阻力，所以低WP变性程度的乳液黏度呈上升趋势；当WP变性程度达到80.07%时，稀奶油粒径显著增加，在分散相同一体积分数条件下液滴数目减少，间距增大，分子间牵引力减弱，且此时液相中蛋白浓度较低，导致乳液黏度减小。通常乳状液黏度越高，体系阻力越大，脂肪球相互碰撞的几率越小，因脂肪球聚集而引起分层失稳的概率也越低，搅打前乳状液越稳定。结合高WP变性程度稀奶油黏度减小的同时失稳系数增加，印证了乳液稳定性下降的事实。
通过加速稳定实验表征原始浓度的乳液重力分离情况，由失稳系数表示，其主要参考指标是颗粒的沉降速度，失稳系数越大代表该体系经离心越容易分层，稳定性越差。在本实验中，变性程度为60%的WP制备的稀奶油平均粒径适中，体系黏度较大，同时具有较高的电位绝对值，故其稳定性佳；而高变性程度WP在加热过程中发生聚集，形成的脂肪球粒径过大，且此时体系黏度也减小，故稳定性降低。综上所述，WP变性程度为60%的乳粉更适用于稀奶油的制备以保证乳液的稳定性。
1.2界面特性
如图2a所示，随WP变性程度增加，稀奶油电位先升后降，变性程度为40%～60%时，体系的电位绝对值未有显著变化；当WP变性增加至80%时，电位绝对值减小，随变性程度的增加电位绝对值也增大。此变化主要是受到乳脂肪球表面蛋白带电特性的影响，蛋白质是一种两性电解质，当乳液pH值高于其等电点时，蛋白质带负电。结合图1a，体系pH值下降时，电位呈现上升趋势；pH值上升时，电位呈现下降趋势，符合蛋白质在不同pH值条件下的带电规律。通常，处于高Zeta电位的粒子所带的表面电荷能够抑制粒子聚集而增强稳定性，使乳液中的颗粒以稳定状态存在。当WP变性程度为80%时，稀奶油体系的电位绝对值最小，其失稳系数也较高；而当WP完全变性时电位绝对值最大，但其稳定性并非最佳，是因为乳液的稳定性受多因素影响而非单一电位的作用结果。
界面吸附蛋白量和吸附层的尺寸也会影响乳浊液的稳定性。由图2b可知，随WP变性程度增加，稀奶油界面蛋白浓度先增加后减小，液相中蛋白含量呈先减小后增加的趋势。这是由于WP发生热变性时，WP自身及其与CN间会通过SH与S—S交换反应形成聚合物，使吸附在乳脂肪球表面的蛋白含量增加。结合稀奶油粒径变化，WP变性程度较低时脂肪球粒径小，比表面积大，单位面积上的界面蛋白浓度相应较低；当变性程度达到80%时，脂肪球粒径明显增大，比表面积减小，单位面积蛋白浓度显著增加；WP完全变性时，形成的蛋白聚集体较大，不易吸附在脂肪球表面，故表现为液相蛋白含量增加，界面蛋白浓度降低。WP变性的发生增加了脂肪球表面界面膜的厚度，可以防止脂肪球间的聚集或聚结，但也造成平均粒径增大，使得体系稳定性下降。
2 WP变性程度对再制稀奶油搅打特性的影响
由表1可知，随WP变性程度的增加，稀奶油搅打时间缩短，搅打起泡率先下降后增加，维持在170%～182%的范围内。随WP变性程度的增加，脂肪球粒径增大，容易发生部分聚结，因而缩短搅打时间。同时，稀奶油搅打起泡率的波动可能与体系黏度的波动有关，当乳液黏度较大时不利于空气混入，导致起泡率较低。通常稀奶油起泡率大于150%视为具有较好起泡性，本研究中各组样品的起泡率虽有波动，但仍处于良好发泡范围内。
由表1可知，WP变性程度增加有效降低稀奶油乳清泄漏率，且在变性程度为60.14%和80.07%时无泄漏。泡沫硬度受WP变性程度的影响较大，变性程度为40.21%和80.07%时泡沫硬度较大，分别为（12.43±3.41）N和（10.88±1.92）N，而变性程度为60.14%和100%时泡沫硬度显著下降至（7.29±0.33）N和（6.31±1.17）N。WP的变性程度对泡沫塌陷率无显著影响（P＞0.05）。
乳清泄漏率在一定程度上能反映泡沫的持水性和稳定性，本实验中乳清泄漏率的减小说明中高热变性WP使稀奶油体系的气泡结构更加稳定，不易发生液体泄漏、持水性能提升。结合搅打时间的缩短，表明脂肪部分聚结容易发生，而中高变性的WP间及与CN间形成聚集体，改变蛋白的吸附特性，所以乳清泄漏率下降可能与蛋白质和部分聚结的脂肪所形成稳固的网络结构有关。泡沫塌陷率可反映稀奶油搅打后体系包裹气泡完整性所持续的能力，稀奶油搅打成型2 h后，泡沫塌陷率保持在25%～33%范围内，即WP变性程度基本不影响稀奶油维持完整气泡的能力。
综上所述，WP变性程度为60%乳粉制备的稀奶油同时具有较好的乳液稳定性和搅打特性，更适合应用于再制稀奶油制备中。
3 WP与CN比例对再制稀奶油稳定性的影响
3.1理化特性
利用WP浓缩物调整MPC中WP与CN比例并用于制备稀奶油，分析体系pH值、平均粒径、表观黏度和失稳系数的变化，考察WP与CN比例对稀奶油稳定性的影响，结果如图3所示。在WP∶CN＝1∶4的基础上，增加WP的比例会使乳液pH值降低，由6.85±0.01明显下降至WP∶CN为2∶4时的6.71±0.01，接近乳的正常pH值6.7（图3a）。随WP比例的增加，脂肪球的平均粒径明显减小（图3b），乳液黏度略微提升（图3c），体系的失稳系数先减小后增大，但均小于WP∶CN＝1∶4时体系的失稳系数，即乳浊液的稳定性提升（图3d）。
3.2界面特性
如图4a所示，体系的电位绝对值随WP比例的增加而增大，WP∶CN＝1∶4时电位的绝对值最小，这可能与高比例CN中所含的钙离子浓度有关，高浓度Ca2＋会降低电双层排斥，从而减少空间排斥，导致电位相应较低。随WP比例增加，CN含量减少，Ca2＋浓度相应降低，稀奶油体系的电位绝对值增大，失稳系数也有所减小，即乳液稳定性提升。
在实验范围内，WP∶CN＝1∶4时的界面蛋白浓度最大，随着WP比例增加，稀奶油界面蛋白浓度减小，液相蛋白含量没有明显变化（图4b）。这可能与脂肪球粒径的变化有关，增加体系中WP比例，脂肪球粒径减小，比表面积增加，使得单位面积上的界面蛋白浓度减小。脂肪球粒径的减小同时也说明相比于胶束态的CN，WP具有更好的乳化效果，能稳定更多表面积。结合稀奶油连续相、分散相乳脂肪球的状态以及颗粒与连续相间相互作用，随WP比例增加，稀奶油pH值趋向于乳的正常值6.7，脂肪球平均粒径减小、体系黏度和电位绝对值均增大，故体系稳定性提升。
4 WP与CN比例对再制稀奶油搅打特性的影响
4.1搅打起泡性
由表2可知，在WP∶CN＝1∶4的基础上，增加WP比例，搅打时间缩短，起泡率下降。蛋白质对于网络结构的形成和乳浊液的稳定具有关键作用，它能够与乳脂肪球共同形成具有一定黏弹性的界面膜以保护泡沫结构，但过度稳定则不利于在搅打过程中发生部分聚结。当WP∶CN＝1∶4时，较高的CN含量使得脂肪球界面蛋白浓度较大，界面膜更稳定，使得搅打过程中因碰撞发生的脂肪球部分聚结相对较慢，所以搅打时间更久，随WP比例增加，界面吸附蛋白浓度降低，部分聚结更容易发生，搅打时间也相应缩短，这与Segall等的研究相似。WP比例增加，体系黏度也随之增大，空气不易进入乳液，导致搅打起泡率下降。
4.2泡沫稳定性
由表2可知，WP∶CN为1∶4时乳清泄漏率较大，增加体系中WP的比例能显著降低稀奶油的乳清泄漏率（P＜0.05），即泡沫持水性提升。改变WP与CN比例对稀奶油泡沫硬度基本上没有影响。搅打稀奶油的泡沫塌陷率在WP∶CN＝1∶4时最小，即泡沫的稳定性较好，随着体系中WP比例的增加，泡沫塌陷率明显增大，结合图4b，可能是此时的界面蛋白浓度较小，所构成的泡沫结构易崩塌，导致相同时间内稀奶油泡沫塌陷率增加，这也说明CN含量高时所构成的网络结构更能稳定泡沫。
结果表明，不同清酪蛋白比例对再制稀奶油乳液稳定性和搅打特性的影响不一致，可根据实际需要调整WP与CN比例，达到改善稀奶油产品功能特性的目的。如当制作蛋挞、布丁和奶油浓汤等产品时，稀奶油无需搅打，WP∶CN＝2∶4的乳粉能提供较好的乳液的稳定性，更适合用于制备稀奶油；但当稀奶油用于蛋糕装裱和制备奶油盖等用途时，需要稀奶油具有较好搅打起泡性和泡沫保形性，所以WP∶CN＝1∶4的乳粉更适合。
结论
WP变性程度和WP/CN变化均对稀奶油乳化稳定性和打发性能产生不同程度的影响。WP变性程度为60%制备的稀奶油具有较好的乳液稳定性（伴随较大黏度），随着变性程度进一步增加，乳液稳定性下降；WP变性程度增加，有助于缩短打发时间，减轻乳清泄漏率，改善泡沫持水性。结果表明，WP变性程度为60%的乳粉同时具有较好的乳液稳定性和搅打特性，更适合应用于再制稀奶油制备中。在牛乳自然清酪蛋白比例（WP∶CN＝1∶4）基础上，适当增加WP比例可提高乳液稳定性，WP∶CN＝2∶4时稀奶油的稳定性最好；随着WP比例的增加，稀奶油搅打时间缩短，泡沫持水性提高，但起泡率下降，泡沫塌陷率也随之增大，即保形性下降，研究认为WP∶CN＝1∶4时稀奶油的起泡性和泡沫稳定性更佳。可根据实际需要调整WP与CN的比例，以改善稀奶油产品的功能特性。
本文《乳清蛋白变性和清酪蛋白比对再制稀奶油稳定性和搅打特性的影响》来源于《食品科学》2023年44卷第24期68-74页，作者：李月，谢羽斐，李扬，李妍，张列兵，闫建国。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20230407-054。
