本發(fā)明涉及利用皮克林乳液制備食品攪打奶油的方法，特別涉及玉米淀粉超微細(xì)粒型皮克林乳液制備低脂攪打奶油的方法。

背景技術(shù)：

乳液通常是指通過(guò)表面活性劑和機(jī)械力作用，降低液滴間的界面能，促使油相以極微小油滴的形式分散于水相中所形成的分散體系；而皮克林乳液不采用表面活性劑來(lái)降低界面張力，而是采用膠體尺寸范圍的固體顆粒穩(wěn)定乳液，穩(wěn)定機(jī)制是固體顆粒聚集到油水兩相界面上發(fā)生熱力學(xué)不可逆吸附所形成的致密界面膜，阻礙液滴間的相互聚結(jié)；皮克林乳液的基本成分是水相、油相和固體顆粒；與傳統(tǒng)表面活性劑穩(wěn)定的乳液相比，皮克林乳液具有特有的優(yōu)勢(shì)：可以有效減少乳化劑的使用量，節(jié)約成本；對(duì)人體毒性作用小于表面活性劑；對(duì)環(huán)境清潔友好；乳液聚結(jié)穩(wěn)定性強(qiáng)；受環(huán)境pH值、鹽濃度、溫度及油相組成等因素的影響較小，因此皮克林乳液在化學(xué)和材料學(xué)等理論研究中具有重要意義，在石油、造紙、日化、醫(yī)藥、食品等工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域也具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

目前，關(guān)于皮克林乳液的絕大部分研究均集中在石油、化工等領(lǐng)域，通常采用的固體粒子有陰離子粘土、高嶺土、蒙脫石、二氧化硅等無(wú)機(jī)粒子；由于二氧化硅有極高的表面能密度和黏著力，將其制成雙親性的納米顆?？梢杂行У姆€(wěn)定乳液；近來(lái)，將皮克林乳液應(yīng)用到食品中成為新的研究熱點(diǎn)，但是，所有研究均是在模型體系中進(jìn)行，均是利用十二碳烷或十四碳烷等非食品原料作為油相，考察食品級(jí)顆粒與十二碳烷或十四碳等非食品原料之間的相互作用關(guān)系，這些研究還處于理論研究階段，很難真正應(yīng)用到真實(shí)食品乳液的生產(chǎn)和加工中；因此，尋找和制備能用于穩(wěn)定皮克林乳液食品的食品級(jí)顆粒，以及將水包油型的皮克林乳液制成食品攪打奶油的工藝方法，具有重要的應(yīng)用價(jià)值；作為裝飾類奶油食品，攪打奶油因其潤(rùn)滑的口感深受廣大消費(fèi)者喜愛，但是攪打奶油脂肪含量最高可達(dá)60%以上，并且市面上絕大部分?jǐn)嚧蚰逃途鶠橹仓瑲浠?，食用過(guò)多會(huì)對(duì)人體造成負(fù)面影響，長(zhǎng)期食用易導(dǎo)致高血脂、肥胖癥、糖尿病以及心腦血管疾病等。因此，研制口感潤(rùn)滑的低脂攪打奶油具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的市場(chǎng)前景。

在尋找適用于維持食品體系皮克林乳液穩(wěn)定性的顆粒之中，玉米淀粉顆粒來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，并且易被改性而具有很大的應(yīng)用前景；然而，天然玉米淀粉顆粒親水性強(qiáng)，難以吸附在油水界面上形成穩(wěn)定的乳液；通過(guò)改性可以增加其疏水性，使其成為雙親性顆粒，以滿足皮克林乳液顆粒能被油水兩相部分潤(rùn)濕的要求；此外，通過(guò)改性來(lái)提高玉米淀粉顆粒表面粗糙程度、改變顆粒粒徑大小，提高相對(duì)表面能和黏著力，使其成為一種良好的穩(wěn)定皮克林乳液的顆粒；本發(fā)明通過(guò)制備具有高相對(duì)表面能和黏著力的食品級(jí)雙親性玉米淀粉超微細(xì)粒，使其能夠吸附在油水界面之間，維持皮克林乳液的穩(wěn)定性，而且，在制備攪打奶油的過(guò)程中，玉米淀粉超細(xì)微粒不會(huì)刺破乳液在攪打充氣過(guò)程中產(chǎn)生的氣泡，而是能夠附著于氣泡的表面，代替結(jié)晶脂肪維持氣泡的穩(wěn)定性；與此同時(shí)，本發(fā)明著重考慮和解決了玉米淀粉超微細(xì)粒型皮克林乳液制備的攪打奶油的工藝方法，使其能夠適合于食品企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)加工的需要，并且改性試劑對(duì)人體安全、無(wú)毒，以及改性后沒(méi)有形成對(duì)人體有害聚合物等問(wèn)題；因此，玉米淀粉超微細(xì)粒型皮克林乳液制備的食品攪打奶油，不僅脂肪含量低、口感潤(rùn)滑、形態(tài)挺拔，而且在制備過(guò)程中，食品成分沒(méi)有被化學(xué)污染、食品營(yíng)養(yǎng)特性得以保存，并且以玉米淀粉和蛋白增強(qiáng)食品營(yíng)養(yǎng)功能；本發(fā)明不僅具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景，還可以為皮克林乳液在真實(shí)食品體系的應(yīng)用提供參考借鑒。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)食品分子結(jié)構(gòu)無(wú)化學(xué)損害、對(duì)食品成分無(wú)化學(xué)污染、對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)特性無(wú)化學(xué)破壞、以玉米淀粉和蛋白增強(qiáng)食品營(yíng)養(yǎng)功能的食品攪打奶油的物理制備方法，利用玉米淀粉超微細(xì)粒的優(yōu)異相對(duì)表面能和黏著效應(yīng)提高皮克林乳液的穩(wěn)定性，并以食品級(jí)皮克林乳液為基質(zhì)制備食品攪打奶油。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案按照如下步驟實(shí)施：

步驟1，玉米淀粉超微細(xì)粒的制備：

把濃度為10g～50g/L的普通玉米淀粉分散液置于80～100℃溫度條件的恒溫水浴箱中進(jìn)行熱處理，使玉米淀粉分散液呈現(xiàn)溶膠狀態(tài)；利用可調(diào)速滴定器將玉米淀粉溶膠以微滴的形式滴入到5～10倍體積的玉米淀粉不良溶劑中，利用可調(diào)速磁力攪拌器以1rad/s的轉(zhuǎn)速對(duì)玉米淀粉不良溶劑充分?jǐn)嚢?，利用離心分離機(jī)對(duì)玉米淀粉不良溶劑進(jìn)行離心處理，離心力使玉米淀粉顆粒沉淀，回收上清液用于再次提取對(duì)玉米淀粉的不良溶劑；在沉淀的淀粉顆粒中加入與回收上清液同體積的玉米淀粉不良溶劑進(jìn)行二次混合攪拌和分離，最終得到沉淀物即為玉米淀粉超微細(xì)粒；此步驟重復(fù)2～5次。

步驟2，雙親性玉米淀粉超微細(xì)粒的制備：

對(duì)步驟1得到的玉米淀粉超微細(xì)粒分散在含有辛烯基琥珀酸酐（占淀粉質(zhì)量3%）的1～5倍體積的無(wú)水乙醇里，在室溫條件下，反應(yīng)體系保持弱堿性，反應(yīng)2h；反應(yīng)結(jié)束后用濃度為75%～95%的乙醇洗滌2～5次，利用離心分離機(jī)對(duì)玉米淀粉超微細(xì)粒分散液進(jìn)行離心處理，將得到的沉淀物用冷凍干燥機(jī)進(jìn)行低溫干燥，從而獲得雙親性玉米淀粉超微細(xì)粒；利用激光粒度儀篩選玉米淀粉超微細(xì)粒（粒徑不超過(guò)220nm）。

步驟3，對(duì)步驟2所得的雙親性玉米淀粉超微細(xì)粒，改變其表面電位，提高雙電層厚度：

利用蛋白與雙親性玉米淀粉超微細(xì)粒發(fā)生靜電效應(yīng)；蛋白液濃度為10～30g/L，淀粉超微細(xì)粒在溶液中的濃度為20～50g/L，利用可調(diào)速磁力攪拌器在1rad/s的轉(zhuǎn)速下對(duì)玉米淀粉超微細(xì)粒和蛋白的混合液進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為2～4h；利用激光粒度儀篩選混合液表面Zata電位（電位不低于30mV絕對(duì)值）。

步驟4，對(duì)步驟3所得的混合液進(jìn)行固形處理：

利用濃度為0.1～0.9g/L的魔芋甘露聚糖，對(duì)步驟3所得的混合液進(jìn)行固形，防止混合液輕易流動(dòng)，有利于對(duì)乳液進(jìn)行理化性質(zhì)檢測(cè)，并能促進(jìn)攪打后形成的奶油形態(tài)挺拔、不塌陷以及口感潤(rùn)滑。

步驟5，對(duì)步驟4所得的混合液進(jìn)行超聲乳化和殺菌處理：

在55～65℃的條件下，對(duì)步驟4所得的混合液添加油相進(jìn)行超聲乳化處理，利用超聲波清洗機(jī)在超聲功率比為60～80%的條件下，進(jìn)行超聲處理，超聲時(shí)間為10～20min；同時(shí)利用電動(dòng)剪切攪拌機(jī)在轉(zhuǎn)速為600～1000rad/min條件下進(jìn)行攪拌處理，超聲攪拌時(shí)間為0.5～1h；在乳化處理結(jié)束前15min提高體系加熱溫度至72℃進(jìn)行殺菌處理；經(jīng)乳化和殺菌處理后，乳液放置0.5～1h，觀察篩選乳液是否分層，確定乳化效果。

步驟6，對(duì)步驟5所得的乳液進(jìn)行物料平衡：

在溫度為40～60℃的條件下，對(duì)步驟5所得的乳液進(jìn)行物料平衡，利用常壓均質(zhì)機(jī)在轉(zhuǎn)速為8000～12000rad/min的條件下進(jìn)行物料平衡5～15min，平衡后乳液細(xì)致均勻；利用激光粒度儀篩選乳液的表面積平均直徑和體積平均直徑（表面積平均直徑不高于2微米，體積平均直徑不高于4微米）。

步驟7，對(duì)步驟6所得的乳液進(jìn)行低溫靜置，使乳液成分間的物化反應(yīng)趨于穩(wěn)定：

在溫度為4～10℃的條件下，對(duì)步驟6所得的乳液靜置12～24h后，利用黏度計(jì)篩選乳液，乳液在25℃的溫度條件下，黏度不小于7Pa·s；在4℃的溫度條件下，黏度不小于10Pa·s，干物質(zhì)含量為18%～20%。

步驟8，對(duì)步驟7所得的乳液進(jìn)行攪打充氣，制備攪打奶油：

在溫度為4～10℃的條件下，對(duì)步驟7所得的乳液進(jìn)行攪打充氣，利用可調(diào)速攪打器在轉(zhuǎn)速為600～1000rad/min條件下攪打1～5min，使乳液的起泡率不低于320%。

本發(fā)明中皮克林乳液的成分包括：濃度為20～50g/L的食品級(jí)雙親性玉米淀粉超微細(xì)粒、濃度為10～30g/L的蛋白液、濃度為0.1g～0.9g/L的魔芋甘露聚糖、濃度為120g～150g/L的油脂，其余均為水。

玉米淀粉超微細(xì)粒穩(wěn)定皮克林乳液和攪打起泡的機(jī)理：本發(fā)明制備的雙親性玉米淀粉超微細(xì)粒具有優(yōu)越的相對(duì)表面能和黏著效應(yīng)，在皮克林乳液中能夠吸附到油滴的表面而不脫落，使油滴在液相體系中均勻分散而不凝聚、分層。本反應(yīng)基于水、雙親性玉米淀粉超微細(xì)粒和奶油三相之間存在的一種重要的相互作用力-毛細(xì)力，在毛細(xì)力的作用下，水和奶油之間存在相互排斥作用，而雙親性玉米淀粉超微細(xì)粒能同時(shí)被水和油脂潤(rùn)濕，所以雙親性玉米淀粉超微細(xì)粒能夠維持皮克林乳液的穩(wěn)定性。其中，影響毛細(xì)力的最重要的兩個(gè)物理參數(shù)是表明張力和接觸角。在水和奶油的分界線上，存在水、雙親性玉米淀粉超微細(xì)粒和奶油三個(gè)界

面相互接觸，每個(gè)界面都有相應(yīng)的表面張力在作用。接觸角是0到180°中任意角度，這取決于雙親性玉米淀粉超微細(xì)粒和水的相對(duì)表面能、雙親性玉米淀粉超微細(xì)粒和奶油的相對(duì)表面能、奶油和水的相對(duì)表面能。本發(fā)明通過(guò)德國(guó)dataphysics公司型號(hào)為OCA20視頻光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x，在Sessile drop工作模式下進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)出雙親性玉米淀粉超微細(xì)粒在皮克林乳液體系中與油水界面的接觸角為73.26°。接觸角小于90°，從機(jī)理上證明了奶油和水均能潤(rùn)濕雙親性玉米淀粉超微細(xì)粒表面，這與本發(fā)明方法制備的玉米淀粉超微細(xì)粒型皮克林乳液的穩(wěn)定效果相符。

本發(fā)明的有益效果是：將廣泛應(yīng)用醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域的利用無(wú)機(jī)納米粒子穩(wěn)定的皮克林乳液應(yīng)用到真實(shí)的食品乳液體系中，僅以有機(jī)的食品級(jí)的雙親性玉米淀粉超微細(xì)粒維持乳液的穩(wěn)定性，不添加任何乳化劑，制備成可食用的以皮克林乳液為基質(zhì)的食品攪打奶油。此外，由于雙親性淀粉超微細(xì)粒能夠替代結(jié)晶脂肪顆粒維持泡沫的穩(wěn)定性，所以以皮克林乳液為基質(zhì)制備的攪打奶油既能保證脂肪含量低、口感潤(rùn)滑、形態(tài)挺拔，又能保證良好的穩(wěn)定性和起泡率，適合于作為裝飾涂抹類奶油應(yīng)用于糕點(diǎn)的生產(chǎn)和加工中，尤其適合于患有肥胖癥、高血脂、動(dòng)脈硬化、糖尿病等人群的食用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的具體實(shí)施流程。

圖2為與酪蛋白混合后雙親型納米淀粉顆粒在顯微鏡下的形態(tài)。

圖3為乳液中油脂的分布。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1、圖2和圖3所示，

步驟1：把濃度為10g/L的普通玉米淀粉分散液置于100℃溫度條件的恒溫水浴箱進(jìn)行熱處理，使玉米淀粉分散液呈現(xiàn)溶膠狀態(tài)；利用可調(diào)速滴定器將玉米淀粉溶膠以微滴的形式滴入到5倍體積的無(wú)水乙醇中，利用可調(diào)速磁力攪拌器以1rad/s的轉(zhuǎn)速對(duì)無(wú)水乙醇充分?jǐn)嚢瑁秒x心分離機(jī)對(duì)含有玉米淀粉顆粒的無(wú)水乙醇溶液進(jìn)行離心處理，離心力使玉米淀粉顆粒沉淀，回收上清液用于再次從中提取無(wú)水乙醇；在沉淀的玉米淀粉顆粒中加入與回收上清液同體積的無(wú)水乙醇進(jìn)行二次混合攪拌和分離，最終得到沉淀物即為玉米淀粉超微細(xì)粒；此步驟重復(fù)2～5次。

步驟2：對(duì)步驟1得到的玉米淀粉超微細(xì)粒分散在含有辛烯基琥珀酸酐（占淀粉質(zhì)量3%）的2.5倍體積的無(wú)水乙醇里，在室溫條件下，反應(yīng)體系保持pH8.0，反應(yīng)2h；反應(yīng)結(jié)束后用濃度為75%的乙醇洗滌3次，利用離心分離機(jī)對(duì)玉米淀粉超微細(xì)粒分散液進(jìn)行離心處理，利用冷凍干燥機(jī)對(duì)得到的沉淀物進(jìn)行低溫干燥，從而獲得雙親性玉米淀粉超微細(xì)粒；利用激光粒度儀進(jìn)行測(cè)試，玉米淀粉超微細(xì)粒的粒徑主要集中在150～200nm的范圍內(nèi)。

步驟3：利用與羰基接枝改性卵白蛋白與雙親性玉米淀粉超微細(xì)粒發(fā)生靜電效應(yīng)；改性蛋白液濃度為10g/L，淀粉超微細(xì)粒在溶液中的濃度為30g/L，利用可調(diào)速磁力攪拌器在1rad/s的轉(zhuǎn)速下對(duì)玉米淀粉超微細(xì)粒和改性卵白蛋白的混合液進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為4h；利用激光粒度儀測(cè)試混合液表面Zata電位為-25mV。

步驟4：利用濃度為0.4g/L的魔芋甘露聚糖，對(duì)步驟3所得的混合液進(jìn)行固形，防止混合液輕易流動(dòng)，有利于對(duì)乳液進(jìn)行理化性質(zhì)檢測(cè)，并能促進(jìn)攪打后形成的奶油形態(tài)挺拔、不塌陷以及口感潤(rùn)滑。

步驟5：在65℃的溫度條件下，對(duì)步驟4所得的混合液添加奶油，進(jìn)行超聲乳化處理，利用超聲波清洗機(jī)在超聲功率比為80%的條件下，進(jìn)行超聲處理，超聲時(shí)間為15min；同時(shí)利用電動(dòng)剪切攪拌機(jī)在轉(zhuǎn)速為800rad/min條件下進(jìn)行剪切攪拌處理，剪切攪拌時(shí)間為0.5h；在乳化處理結(jié)束前15min提高體系加熱溫度至72℃進(jìn)行殺菌處理；經(jīng)乳化和殺菌處理后，乳液放置1h，不凝聚、不分層。

步驟6：在溫度為40℃的條件下，對(duì)步驟5所得的乳液進(jìn)行物料平衡，利用常壓均質(zhì)機(jī)在轉(zhuǎn)速為10000rad/min的條件下進(jìn)行物料平衡5min，平衡后乳液細(xì)致均勻；利用激光粒度儀測(cè)試，乳液的體積平均直徑3.50微米，表面積平均直徑1.91微米。

步驟7：在溫度為4℃的條件下，對(duì)步驟6所得的乳液靜置12h后，利用黏度計(jì)測(cè)試乳液，乳液在25℃的溫度條件下，黏度為7.5Pa·s，乳液在4℃的溫度條件下，黏度12Pa·s，干物質(zhì)含量為18%～20%。

步驟8：在溫度為4℃的條件下，對(duì)步驟7所得的乳液進(jìn)行攪打充氣，利用可調(diào)速攪打器在轉(zhuǎn)速為800rad/min條件下攪打3min；采用體積重量比測(cè)試，乳液的起泡率為340%。

經(jīng)過(guò)以上具體實(shí)施步驟，玉米淀粉超微細(xì)粒型皮克林乳液制備的低脂攪打奶油被加工完成，其脂肪分布如圖3所示。