水分活度對(duì)全脂羊奶粉貯藏期間脂肪穩(wěn)定性的影響

張 怡，張富新，賈潤芳，顧浩峰，張瑞妮，杜曉旭

(陜西師范大學(xué)食品工程與營養(yǎng)科學(xué)學(xué)院，陜西西安710062)

羊奶富含蛋白質(zhì)、脂肪、礦物質(zhì)、維生素以及多種生物活性物質(zhì)，被稱為“奶中之王”［1］。與牛奶一樣，羊奶可加工成液態(tài)奶、酸奶、奶酪、奶粉等多種乳制品，其中奶粉是羊奶加工的主要產(chǎn)品，且以全脂奶粉為主。雖然奶粉是一種耐貯藏的食品，但全脂羊奶粉是高脂肪食品，脂肪含量高達(dá)30%以上［2］。在貯藏過程中脂肪易發(fā)生分解氧化，造成羊奶粉風(fēng)味和營養(yǎng)價(jià)值降低，甚至產(chǎn)生對(duì)人體有害的物質(zhì)［3-5］，因此如何防止和延緩貯藏過程中奶粉脂肪的分解氧化已成乳品界關(guān)注的問題之一。國內(nèi)外大量研究表明，貯藏溫度、光照、氧氣及水分活度是影響脂肪氧化速度的主要因素［6-7］，其中水分活度可以加快自由基的生成速率，并有可能改變奶粉的粒子結(jié)構(gòu)，增大乳脂肪與氧氣和催化劑的接觸面積，因此水分活度對(duì)乳脂肪分解氧化意義重大［8］。因此氧氣在促進(jìn)脂肪氧化過程中起著重要的作用。本文以全脂羊奶粉為原料，研究不同水分活度對(duì)其貯藏期間脂肪氧化穩(wěn)定性的影響，為全脂羊奶粉貯藏提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

全脂羊乳粉 陜西楊凌圣妃乳品廠生產(chǎn)(脂肪含量為31.85%);硫代巴比妥酸(TBA)、氯化鋰、醋酸鉀、氯化鎂、三氯乙酸、BHT、無水乙醇、二氯甲烷等購于西安森博試劑公司，均為分析純。

277型可見分光光度計(jì) 上海光譜儀器有限公司;SHZ-D(Ⅲ)型循環(huán)水式真空泵 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司;WSC-S型色差儀 上海精密科學(xué)儀器有限公司;HH-S4型電熱恒溫水浴鍋 北京科偉永興儀器有限公司;RE-52型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海安亭有限責(zé)任公司;LXJ-Ⅱ型大容量低速離心機(jī)上海醫(yī)用分析儀器廠;GHX-9080B-1型培養(yǎng)箱 上海?，斣噭┰O(shè)備有限公司。

1.2 樣品處理

1.2.1 樣品制備 參照Stapelfeldt［8］的方法制備不同水分活度的全脂羊奶粉。稱取100g全脂羊奶粉放入培養(yǎng)皿中，置于可抽真空的干燥器上層，下層放飽和氯化鋰溶液(35℃)，密封后抽真空。將盛樣品的干燥器放在35℃的培養(yǎng)箱中保溫48h，期間攪拌一次，即可制得水分活度為0.11(Aw1)的全脂羊奶粉。用同樣的方法，將飽和氯化鋰替換為飽和醋酸鉀或飽和氯化鎂，即可制備水分活度為0.23(Aw2)或0.32(Aw3)的全脂羊奶粉［9］。3種水分活度的全脂羊奶粉的水分含量分別為2.71%、3.49%、4.50%。

1.2.2 樣品的貯藏 不同水分活度的全脂羊奶粉在空氣中用鋁箔袋分裝成若干小袋，在35℃培養(yǎng)箱中避光加速氧化，每7d抽取一次樣品，分別測(cè)定酸值、過氧化值、硫代巴比妥酸值和色值。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 脂肪的提取 采用Nadal［3］的方法提取全脂羊奶粉中的脂肪。稱取30g的全脂羊奶粉，用100mL的蒸餾水復(fù)溶，35℃保溫30min，并不斷攪拌，攪拌過程中緩慢加入100mL的無水乙醇、200mL的無水二氯甲烷和5g氯化鈉，再25℃保溫30min，3000×g離心5min，有機(jī)相用無水硫酸鈉過濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去二氯甲烷，再加入40mL的乙醚，用無水硫酸鈉過濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去乙醚至恒重。

1.3.2 酸值(AV)的測(cè)定 按照GB5530-2005/ISO660:1996動(dòng)植物油脂酸值和酸度中的方法測(cè)定全脂羊奶粉貯藏期間脂肪的酸值［10］，結(jié)果表示為KOH mg/g脂肪。

1.3.3 過氧化值(POV)的測(cè)定 采用GB/T5538-2005/ISO3960:2001動(dòng)植物油脂過氧化值的測(cè)定方法測(cè)定全脂羊奶粉貯藏期間脂肪的POV［11］，結(jié)果用mmol/kg脂肪表示。

1.3.4 硫代巴比妥酸值(TBA)的測(cè)定 參照GB/T5009.181-2003 豬油中丙二醛［12］和 Fenaille［13］的方法測(cè)定脂肪TBA值。準(zhǔn)確稱取融化均勻的脂肪樣品10g，置于100mL有蓋三角瓶內(nèi)，加入50mL三氯乙酸混合液(7.5g三氯乙酸及0.1g EDTA用水溶解，稀釋至100mL)，振搖30min，期間保持油脂融溶狀態(tài)，用雙層濾紙過濾兩次，除去油脂。準(zhǔn)確移取上述濾液5mL置于25mL納氏比色管內(nèi)，加入5mL TBA溶液(0.02mol/L)，混勻，加塞，置于 80℃水浴內(nèi)保溫60min，取出，冷卻1h，移入小試管內(nèi)，離心5min，上清液傾入25mL納氏比色管中，加入5mL三氯甲烷，搖勻，靜置，分層，吸出上清液，測(cè)其532nm處的吸光值。奶粉TBA值用μg丙二醛/g脂肪表示。

式中:A為吸光值;1.55為吸光系數(shù)(L/mmol·cm);m為樣品質(zhì)量(g);72為丙二醛的分子量(g/mol);V1為反應(yīng)液總量(mL);V為提取液總量(mL);V2為反應(yīng)液中的提取液數(shù)量(mL);L為光徑(cm)。

1.3.5 色值的測(cè)定 將全脂羊奶粉復(fù)原為12%的復(fù)原乳，分別吸取5mL復(fù)原乳于色差儀的測(cè)樣杯中，測(cè)定樣品的 L*值、a*值、b*值［14］。

1.4 數(shù)據(jù)的處理

數(shù)據(jù)采用Excel、DPPS軟件進(jìn)行差異性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分活度對(duì)全脂羊奶粉脂肪酸值(AV)的影響

酸值是表示脂肪中游離脂肪酸含量的指標(biāo)，是衡量含脂肪食品貯藏期間脂肪分解程度的重要指標(biāo)。不同水分活度的全脂羊奶粉貯藏期間酸值變化如圖1所示。

圖1 水分活度對(duì)全脂羊奶粉貯藏期間脂肪酸度變化的影響Fig.1 Effect of water activity on the AV of fat in whole goat milk powder during storage

由圖1可知，不同水分活度的全脂羊奶粉貯藏期間酸值均升高，表明全脂羊奶粉在貯藏期間脂肪發(fā)生一定程度的水解。水分活度為0.32的全脂羊奶粉貯藏期間酸值增長較快，明顯高于水分活度為0.11和0.23的全脂羊奶粉(p＜0.05)。水分活度為0.11和0.23的全脂羊奶粉貯藏期間的酸值無明顯差異(p ＞0.05)。Sonntag［15］報(bào)道，脂肪在分解氧化過程中可產(chǎn)生酸性物質(zhì)，導(dǎo)致脂肪酸值上升。Celestino［6］報(bào)道，奶粉中仍殘留有部分耐熱性酯酶，這些酯酶在貯藏過程中活性較穩(wěn)定，可水解乳脂生成游離脂肪酸，引起奶粉酸值上升，同時(shí)游離脂肪酸的增加也可加快脂肪的氧化。

2.2 水分活度對(duì)全脂羊奶粉脂肪過氧化值(POV)的影響

脂肪貯藏期間會(huì)發(fā)生自動(dòng)氧化，脂肪中的不飽和脂肪酸在自由基和有氧的條件發(fā)生反應(yīng)生成過氧化物。過氧化值是表示脂肪氧化過程中產(chǎn)生的過氧化物的含量，是衡量脂肪氧化初期的重要指標(biāo)。不同水分活度的全脂羊奶粉貯藏期間脂肪過氧化值變化如圖2所示。

圖2 水分活度對(duì)全脂羊乳粉貯藏期間脂肪過氧化值變化的影響Fig.2 Effect of water activity on the POV of fat in whole goat milk powder during storage

由圖2可以看出，3種水分活度的全脂羊奶粉在貯藏期間POV變化規(guī)律基本一致。貯藏初期，POV隨貯藏時(shí)間的延長呈逐漸上升的趨勢(shì);隨著貯藏時(shí)間的延長，POV達(dá)到一定的峰值后，逐漸下降。POV主要表示脂肪氧化初期產(chǎn)物，在奶粉貯藏期間處于動(dòng)態(tài)平衡。一方面乳脂肪自動(dòng)氧化生成氫過氧化物，引起POV升高，另一方面它還可以降解成小分子的醛酮類物質(zhì)［16］。由圖2還可得出，不同水分活度的全脂羊奶粉在貯藏期間POV也有明顯的差異。水分活度為0.32的全脂羊奶粉在貯藏6周時(shí)，其POV達(dá)到最大值，且明顯高于其他兩組(p＜0.05)，但貯藏6周以后，POV迅速降低，并低于其他兩組(p＜0.05)。這說明貯藏過程中，高水分活度的全脂羊奶粉脂肪氧化速度較快。

2.3 水分活度對(duì)全脂羊奶粉硫代巴比妥酸值(TBA)的影響

脂肪一級(jí)氧化產(chǎn)物可繼續(xù)降解為小分子的醛、酮類物質(zhì)，丙二醛是最具代表性的二級(jí)氧化產(chǎn)物。TBA值是衡量脂肪二級(jí)氧化產(chǎn)物丙二醛的重要指標(biāo)。不同水分活度的全脂羊奶粉貯藏期間的TBA值變化如圖3所示。

圖3 水分活度對(duì)全脂羊乳粉貯藏期間TBA值變化的影響Fig.3 Effect of water activity on the TBA of whole goat milk powder during storage

由圖3可以看出，3種水分活度的全脂羊奶粉貯藏期間 TBA值均呈上升趨勢(shì)，且差異顯著(p＜0.05)。貯藏初期，3種水分活度的全脂羊奶粉的TBA值緩慢增加，但差異不顯著(p＞0.05)。貯藏2周后，水分活度為0.32的全脂羊奶粉TBA值增加速度較快，明顯高于水分活度為0.11和0.23的全脂羊奶粉(p＜0.05)，說明全脂羊奶粉的水分活度對(duì)其脂肪氧化程度有重要的影響。Stapelfeldt［8］研究認(rèn)為，奶粉水分活度的提高可能改變了奶粉的結(jié)構(gòu)，使奶粉中脂肪與空氣和催化劑的接觸面積變大，奶粉中脂肪更容易被氧化。因此，降低全脂羊奶粉的水分活度，可以有效延緩全脂羊奶粉脂肪的氧化程度。

2.4 水分活度對(duì)全脂羊奶粉色值的影響

色值是評(píng)價(jià)奶粉品質(zhì)優(yōu)劣的感官指標(biāo)，新鮮的全脂羊奶粉應(yīng)為白色或淡黃色。不同水分活度的全脂羊奶粉貯藏期間色值變化如圖4所示。

圖4 水分活度對(duì)全脂羊奶粉貯藏期間顏色變化的影響Fig.4 Effect of water activity on the color of whole goat milk powder during storage

由圖4可以看出，水分活度對(duì)全脂羊奶粉貯藏期間色值變化有一定的影響。由圖4(a)可知，3種水分活度的全脂羊奶粉貯藏期間L*值均有下降的趨勢(shì)，說明全脂羊奶粉亮度降低［14］，其中水分活度為0.11的全脂羊奶粉在整個(gè)貯藏期間L*值變化較小，明顯高于水分活度為0.23和0.32的全脂羊奶粉(p＜0.05)。由圖4(b)可以看出3種水分活度的全脂羊奶粉在整個(gè)貯藏期間a*值有所升高，全脂羊奶粉有變紅的趨勢(shì)。由圖4(c)可以看出，3種水分活度的全脂羊奶粉貯藏期間b*均有所升高，說明全脂羊奶粉趨于黃色［17］。全脂羊奶粉在貯藏期間顏色變化主要是由于非酶褐變，其中最主要是美拉德反應(yīng)。美拉德反應(yīng)的終產(chǎn)物和中間降解物都是全脂羊奶粉色變的來源。Kneifel［18］報(bào)道，乳清粉的b*值與其非酶褐變的程度有較好的相關(guān)性，高水分活度可以加快美拉德反應(yīng)的速率。因此降低全脂羊奶粉的水分活度可有效的減緩其貯藏過程中顏色的褐變。

3 結(jié)論

不同水分活度的全脂羊奶粉在貯藏期間酸值、TBA值均升高，過氧化值達(dá)到峰值后逐步降低，奶粉發(fā)生褐變。水分活度為0.11和0.23的全脂羊奶粉貯藏期間穩(wěn)定性明顯高于水分活度為0.32的全脂羊乳粉。水分活度對(duì)全脂羊乳粉的氧化穩(wěn)定性有很大的影響，降低全脂羊奶粉的水分活度可以提高其穩(wěn)定性。

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