利用蜂蠟制備菜籽油基凝膠油的研究

張 琳，肖建輝，涂 瑾，牛麗亞

(1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，南昌 330045; 2.天津科技大學(xué) 天津市紙漿造紙重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300457)

凝膠油是添加小分子有機(jī)凝膠因子到植物油中并在一定的加工條件(如加熱、冷卻)下形成的一種黏彈性液體狀或固體狀的脂類混合物。相比于其他固態(tài)油脂，凝膠油具有半固態(tài)油脂黏彈性、低反式脂肪酸和飽和脂肪酸等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于食品等領(lǐng)域[1-3]。

菜籽油是我國(guó)主要的食用油之一，其油酸含量較高，亞油酸、亞麻酸含量合理[4-5]。凝膠因子是凝膠油中關(guān)鍵組成部分，據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，用于制備凝膠油的凝膠因子主要有單甘酯、米糠蠟、谷維素-谷甾醇等[1]。蜂蠟是由工蜂蠟腺分泌的用于建巢的復(fù)雜有機(jī)混合物，其主要成分有游離脂肪酸、游離脂肪醇和碳水化合物等[6-7]。用蜂蠟制備的凝膠油與米糠蠟、巴西棕櫚蠟?zāi)z油同屬于結(jié)晶模式凝膠油[2]。目前對(duì)于蜂蠟作為凝膠劑制備凝膠油的研究較少。

課題組前期以菜籽油為基料油，米糠蠟和單甘酯為復(fù)合凝膠劑，采用加熱攪拌及冷卻的工藝制備菜籽油基凝膠油[3]。本研究以蜂蠟為凝膠劑，菜籽油為基料油，研究蜂蠟添加量、加熱溫度、加熱時(shí)間及冷卻時(shí)間對(duì)凝膠油漏油率及硬度的影響。然后用制備的凝膠油制作餅干，與相同配方下的黃油餅干進(jìn)行比較，以期擴(kuò)展蜂蠟及菜籽油在食品工業(yè)中的應(yīng)用范圍。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

壓榨菜籽油，山東魯花集團(tuán)有限公司；蜂蠟，江西農(nóng)業(yè)大學(xué)蜜蜂研究所。

數(shù)顯恒溫水浴箱，金壇市科析儀器有限公司；電子天平，賽多利斯科學(xué)儀器有限公司；TEE32型TA-XT plus物性測(cè)定儀，英國(guó)Stable Micro Systems公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 凝膠油的制備

常溫下的蜂蠟為固體且不易分解成小塊添加到菜籽油中，所以需將大塊蜂蠟放入燒杯中，用加熱套加熱至蜂蠟變軟。加熱過(guò)程中切忌加熱至蜂蠟完全融化至液態(tài)，防止蜂蠟中的酯類物質(zhì)因高溫被破壞。

稱取5.0 g的菜籽油于燒杯中，加入一定比例的蜂蠟，用保鮮膜將燒杯封口，混合均勻，置于水浴鍋中加熱攪拌，加熱一定時(shí)間后取出，置于4℃冰箱中，靜置冷卻一定時(shí)間后，取出備用。

1.2.2 凝膠油漏油率測(cè)定

稱量濾紙的質(zhì)量并記為W1。稱取凝膠油樣品，置于濾紙上，稱量其質(zhì)量并記為W2(所取的樣品質(zhì)量要小于1.0 g)。將上述濾紙放置在小培養(yǎng)皿上懸空，放入4℃的冰箱中靜置12 h后，取出，刮去濾紙上沒(méi)有被吸附的凝膠油，稱量此時(shí)濾紙質(zhì)量并記為W3，并按照下式計(jì)算漏油率：

1.2.3 凝膠油硬度的測(cè)定

采用物性測(cè)定儀測(cè)定凝膠油硬度[3]。測(cè)試條件為：探頭P36，測(cè)前速度2.0 mm/s、測(cè)中速度1.0 mm/s、測(cè)后速度2.0 mm/s、壓縮比例50%。

1.2.4 餅干制作

餅干的制作參照李明娟等[8]的方法，餅干的配方如表1所示。其中面火溫度190℃，底火溫度170℃，焙烤時(shí)間15 min。

表1 餅干的配方

1.2.5 餅干硬度和脆性的測(cè)定

選擇形狀相同、厚度均一的樣品，用物性測(cè)定儀進(jìn)行硬度和脆性的測(cè)定。測(cè)試條件為：探頭HDP/BS，測(cè)前速度2.0 mm/s、測(cè)中速度1.0 mm/s、測(cè)后速度1.0 mm/s、壓縮比例50%。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理

每個(gè)指標(biāo)測(cè)定均做3次平行試驗(yàn)，取平均值，試驗(yàn)結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”的形式表示。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同蜂蠟添加量對(duì)凝膠油的影響

在加熱溫度80℃、加熱時(shí)間30 min、冷卻時(shí)間24 h條件下，不同蜂蠟添加量對(duì)菜籽油基凝膠油的影響如圖1所示。

圖1 不同蜂蠟添加量對(duì)凝膠油的影響

從圖1可以看出，隨著蜂蠟添加量的增加，凝膠油的硬度呈增大趨勢(shì)，漏油率呈減少趨勢(shì)。在蜂蠟添加量為2%～8%之間時(shí)，漏油率下降迅速。漏油率與硬度有相關(guān)性，一般來(lái)說(shuō)硬度越大，漏油率越低。這與凝膠油內(nèi)部形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定、均一，漏油率就會(huì)越低且硬度相應(yīng)地發(fā)生改變。不同凝膠劑制備的凝膠油硬度相差較大，雖然蜂蠟與米糠蠟同屬于結(jié)晶模式凝膠劑，但相比于課題組前期用米糠蠟與單甘酯制備的菜籽油基凝膠油，蜂蠟制備的凝膠油硬度更大，這可能與凝膠油微觀結(jié)構(gòu)及其分子間作用力有關(guān)[2-3]。當(dāng)蜂蠟添加量小于6%時(shí)，所制備的凝膠油太軟，但當(dāng)蜂蠟添加量為12%時(shí)，所制備的凝膠油硬度過(guò)大，已經(jīng)不具備可替代黃油的能力。因此，后期試驗(yàn)選擇蜂蠟添加量為6%～10%，期望所制備的凝膠油軟硬適中(硬度在1 000 g左右)。

2.2 不同加熱溫度對(duì)凝膠油的影響

蜂蠟添加量分別為6%、8%、10%，在加熱時(shí)間30 min、冷卻時(shí)間24 h條件下，不同加熱溫度對(duì)凝膠油的影響如圖2和圖3所示。

圖2 不同加熱溫度對(duì)凝膠油硬度的影響

圖3 不同加熱溫度對(duì)凝膠油漏油率的影響

蜂蠟的熔點(diǎn)隨來(lái)源及加工提取方法的不同而不同，一般在62～67℃之間。加熱溫度過(guò)高會(huì)破壞菜籽油的穩(wěn)定性和活性，因此加熱溫度選擇80～95℃。從圖2、圖3可以看出，不同加熱溫度下，隨著蜂蠟添加量的增加，凝膠油的漏油率和硬度無(wú)明顯變化規(guī)律，但10%蜂蠟添加量組的硬度均為最大，漏油率均為最低。同一蜂蠟添加量下，在90℃時(shí)漏油率均最低，其中10%蜂蠟添加量組漏油率僅為5.01%。此外，凝膠油的硬度在80℃時(shí)最大，85℃時(shí)顯著下降，90℃又小幅升高。綜合考慮，后期試驗(yàn)選擇加熱溫度為90℃。

2.3 不同加熱時(shí)間對(duì)凝膠油的影響

蜂蠟添加量分別為6%、8%、10%，在加熱溫度90℃、冷卻時(shí)間24 h條件下，不同加熱時(shí)間對(duì)凝膠油的影響如圖4和圖5所示。

圖4 不同加熱時(shí)間對(duì)凝膠油硬度的影響

圖5 不同加熱時(shí)間對(duì)凝膠油漏油率的影響

從圖4、圖5可以看出，不同蜂蠟添加量組加熱時(shí)間30 min時(shí)的硬度均為最大，漏油率均為最低，且此時(shí)10%添加量組的硬度為最大，可達(dá)889.5 g，漏油率最低，為6.01%。此外，隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，漏油率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，但不同蜂蠟添加量組凝膠油漏油率的上升和下降趨勢(shì)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)不同?？梢?jiàn)，加熱時(shí)間選擇30 min較為合適。

2.4 不同冷卻時(shí)間對(duì)凝膠油的影響

蜂蠟添加量分別為6%、8%、10%，在加熱溫度90℃、加熱時(shí)間30 min條件下，不同冷卻時(shí)間對(duì)凝膠油的影響如圖6和圖7所示。

圖6 不同冷卻時(shí)間對(duì)凝膠油硬度的影響

圖7 不同冷卻時(shí)間對(duì)凝膠油漏油率的影響

從圖6、圖7可以看出，不同蜂蠟添加量組冷卻時(shí)間為24 h時(shí)的漏油率均為最低，且此時(shí)10%添加量組的漏油率最低，為6.01%。除6%蜂蠟添加組冷卻72h的硬度明顯增大外，不同試驗(yàn)組的硬度仍以10%蜂蠟添加量組為最大。這可能是因?yàn)橛捕戎饕苣z油體系蜂蠟中長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響。6%蜂蠟添加量及以下組是一個(gè)“相對(duì)穩(wěn)定性較差”的體系。在該體系下隨著冷卻時(shí)間的延長(zhǎng)，復(fù)合物的硬度先減小后增大。而8%和10%蜂蠟添加量組體系相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)于硬度的影響主要是蜂蠟添加量。綜合考慮，選擇冷卻時(shí)間24 h進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

2.5 凝膠油餅干

選擇蜂蠟添加量10%，90℃下加熱30 min，冷卻24 h的凝膠油進(jìn)行餅干的制作，并與黃油制作的餅干進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表2所示。

表2 黃油餅干和凝膠油餅干對(duì)比

用于餅干制作的凝膠油和黃油在表觀形狀上有一定差別。黃油餅干的顏色呈現(xiàn)出鮮艷的黃色，而凝膠油餅干的顏色為暗黃色。從餅干的口感上來(lái)比較，凝膠油餅干散發(fā)出菜籽油的香味，與黃油餅干味道有很大的不同。從表2可以看出，凝膠油餅干的硬度和脆性均略高于黃油餅干。

3 結(jié) 論

本研究以菜籽油為基料油，蜂蠟為凝膠劑，探討了蜂蠟添加量及制備條件對(duì)凝膠油的影響。結(jié)果表明，隨著蜂蠟添加量的增加，所制備的凝膠油漏油率降低且硬度增大。不同溫度(80～95℃)下加熱制備的凝膠油，隨著加熱溫度的升高，漏油率雖無(wú)明顯變化趨勢(shì)，但均以90℃時(shí)為最低，此時(shí)凝膠油硬度也最為合適。不同加熱時(shí)間(30～120 min)制備的凝膠油漏油率大致呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，以加熱時(shí)間30 min時(shí)漏油率為最低，硬度為最大。不同冷卻時(shí)間(24～72 h)下凝膠油的漏油率與硬度呈現(xiàn)相反趨勢(shì)，漏油率先上升后下降，硬度呈現(xiàn)先下降再上升的趨勢(shì)，除6%蜂蠟添加量組外，以冷卻時(shí)間24 h 時(shí)漏油率為最低，硬度為最大。進(jìn)一步選擇蜂蠟添加量10%、90℃下加熱30 min、冷卻24 h的凝膠油進(jìn)行餅干的制作，發(fā)現(xiàn)硬度和脆性均略高于相同條件下制作的黃油餅干。