表1 正交优化试验因素与水平
Table 1 Factors and levels used for orthogonal array design
水平 因素A加油量/% B压力/MPa C保压时间/min 1 50 200 5 2 55 300 10 3 60 400 15
张 星，潘 见*，王 曦，张恩广
（合肥工业大学 农产品生物化工教育部工程研究中心，安徽 合肥 230009）
摘 要：目的：借助超高压处理改善降脂蛋黄酱的黏性、分散性与稳定性。方法：以黏度、中位径以及离心破乳率为指标，通过单因素以及正交优化得出最优试验条件。结果：当采用处理条件为压力400 MPa、保压时间10 min时，蛋黄酱加油量可降到50%，较未处理样品黏度可提高超过5 倍，分散性可提高14.5%，稳定性可提高90.7%，并具有更优的感官特性。结论：超高压在保证安全的前提下，使降脂蛋黄酱加油量降低到50%，显著改善了降脂蛋黄酱的黏性、分散性、稳定性以及感官特性，具有广阔的应用前景。
关键词：降脂蛋黄酱；黏性；分散性；稳定性
蛋黄酱是用食用植物油、蛋黄或全蛋、食醋为主要原料，并辅之以食盐、糖及香辛料，经调制、乳化混合制成的一种风味浓郁独特的高营养半固体状调味品 ［1］。这类产品利用蛋黄卵磷脂的乳化特性，形成稳定的水包油型乳状液。传统蛋黄酱含有70%～80%的油脂，脂肪能赋予产品良好的风味与滑腻的口感 ［2-3］，但高油脂膳食是多种疾病的诱因；单纯减少蛋黄酱中的脂肪含量又会使得产品质地粗糙，黏性与稳定性下降 ［4］；所以，制作出具有传统产品品质的降脂蛋黄酱成为当务之急 ［5］。目前降脂蛋黄酱的研究集中于脂肪替代品，如淀粉类、蛋白类等，其主要是通过增加产品的黏度来稳定结构，这类产品在口感、应用或安全性等方面都存在一些问题；超高压作为一种新型食品处理方式，可对产品进行杀菌以及改性，Desobry-Banon等 ［6］表明高压能够影响蛋白质高级结构中弱的相互作用，相关的理化性质都可能发生变化；赵红霞等 ［7］表明在500 MPa内，传统蛋黄酱黏度增大，质地变得细腻，结构更加紧密，说明高压对于蛋黄酱的口感以及稳定性有一定的改善作用，但国内外对于超高压处理降脂后蛋黄酱的研究鲜见报道。
本实验通过对黏性、分散性以及稳定性的研究，确定超高压降脂蛋黄酱的最佳工艺条件，改善蛋黄酱因油脂减少所带来的问题，具有一定的实用价值。
1.1 材料
鸡蛋、一级大豆油、苹果醋（总酸含量：5 g/100 mL）、食盐、白砂糖、白胡椒粉 市购；超高压包装袋 合肥向东食品包装材料公司。
1.2 仪器与设备
YCB630/2.5 1L超高压设备 兵器工业第五二研究所；BT-9300HT激光粒度分析仪 丹东百特仪器公司；G-135电子天平 德国梅特勒-托利多公司；NDJ-5S旋转黏度计 上海昌吉地质仪器有限公司；AHM-P125A搅拌器 北美电器有限公司；DZ-400型包装机 上海创灵包装机械制造有限公司；FA25高剪切乳化机 德国Fluko公司；DZF-6020型真空干燥箱 上海一恒科技有限公司；SK315超速离心机 德国Sigma公司。
1.3 方法
1.3.1 蛋黄酱的制备
超高压降脂蛋黄酱制作工艺流程 ［8］：原料蛋→清洗、晾干→去壳→取蛋黄→配料混合→搅拌→剪切乳化→脱气→装袋密封→超高压处理→成品→保藏。
1.3.2 超高压降脂蛋黄酱单因素试验
1.3.2.1 加油量单因素试验
选取加油量质量分数分别为40%、45%、50%、55%、60%，其余配料均按等比例缩放，在压力300 MPa、保压时间10 min条件下试验，研究加油量对降脂蛋黄酱黏度、中位径以及离心破乳率的影响。
1.3.2.2 压力单因素试验
选取压力分别为100、200、300、400 MPa，在保压时间10 min及单因素加油量较优条件下试验，研究保压时间对降脂蛋黄酱黏度、中位径以及离心破乳率的影响，以未处理样品作为对照。
1.3.2.3 保压时间单因素试验
选取保压时间分别为5、10、15、20、25 min，在单因素加油量与压力较优条件下试验，研究保压时间对降脂蛋黄酱黏度、中位径以及离心破乳率的影响。
1.3.3 正交试验优化
在单因素试验的基础上，通过方差分析确定显著因素及其水平，进行正交试验设计，因素与水平见表1。考察其对降脂蛋黄酱黏度、中位径以及离心破乳率的影响，并对结果进行分析，优化出最佳超高压处理工艺条件。
表1 正交优化试验因素与水平
Table 1 Factors and levels used for orthogonal array design
水平 因素A加油量/% B压力/MPa C保压时间/min 1 50 200 5 2 55 300 10 3 60 400 15
1.3.4 蛋黄酱理化性质测定
1.3.4.1 黏度测定 ［9］
采用旋转黏度计测定样品黏度，选择合适的转子，在20 ℃条件下进行实验，每一个样品测试3 次，取其平均值，单位为mPa·s。
1.3.4.2 分散性测定
采用激光粒度分析仪测定样品的中位径，设定折射率为1.333，在搅拌釜中加入400 mL蒸馏水，循环后消除背景，缓慢加入样品至遮光率在8%～15%，打开超声波分散1 min左右后测试；每一个样品测试3 次，取其算术平均值。
1.3.4.3 稳定性测定
样品在20 ℃放置7 d后检测；在离心管中加入样品，称质量为m，50 ℃水浴0.5 h，在14 000 r/min条件下离心20 min后，去除破乳后析出的油脂，称质量为m 1；每个样品测试3 次，按下式计算离心破乳率，取其算术平均值。
1.3.4.4 感官评价
邀请10 名从事食品研究的专业人士进行感官评价，以未处理与最佳超高压工艺条件下的降脂蛋黄酱为对象，评定指标包括外观、颜色、气味、口感以及整体可接受度；为了减少测定误差，采用双盲法，对样品进行3 位随机数字的密码编号，将样品检验随机化 ［10］；采用9分制 ［11］进行评定：1 分为最差，9 分为最好。
2.1 超高压降脂蛋黄酱工艺条件确定
2.1.1 加油量对降脂蛋黄酱黏度、中位径以及离心破乳率的影响
图1 加油量对黏度（A）、中位径（B）和离心破乳率（C）的影响
Fig. 1 Effect of added oil on viscosity （A）， median diameter （B）， and centrifugal demulsification rate （C）
表2 加油量对黏度影响的方差分析表
Table 2 Analysis of variance of the effect of added oil on viscosity
差异源 平方和 自由度 均方 F值 P值 F 0.05（4，5）组间 1.73×10 8 4 43 343 365 801.023 2 3.35×10 -75.192 168组内 270 550 5 54 110总计 1.74×10 8 9
表3 加油量对中位径影响的方差分析表
Table 3 Analysis of variance of the effect of added oil on median diameter
差异源 平方和 自由度 均方 F值 P值 F 0.05（4，5）组间 17.449 64 4 4.362 41 61.098 18 0.000 196 5.192 168组内 0.357 5 0.071 4总计 17.806 64 9
表4 加油量对离心破乳率影响的方差分析表
Table 4 Analysis of variance of the effect of added oil on centrifugal demulsification rate
差异源 平方和 自由度 均方 F值 P值 F 0.05（4，5）组间 11.368 16 4 2.842 04 316.838 4 3.38×10 -65.192 168组内 0.044 85 5 0.008 97总计 11.413 01 9
由图1A可以看出，随着加油量的不断提高，黏度不断上升，这是由于脂肪含量提高，产品内部结构不断紧密，流体颗粒增多、粒径减小 ［12-13］；考虑到降脂产品的实际意义，加油量限定为60%；在加油量超过50%后，黏度增加速率有所降低，原因可能是继续增加油脂含量，脂肪球之间出现了阻碍作用，导致分子间相互作用增强速率有所减弱。中位径（D 50）表示样品的累计粒度分布百分数达到50%所对应的粒径，是表示粒径大小的典型值 ［14］，在一定范围内（2～10 μm），样品粒径越小则食用时越细腻润滑、分散性越好 ［15-16］；由图1B可知，当加油量不小于55%时，产品中位径趋于水平，原因可能是脂肪颗粒增多，其粒径达到了减小程度的阈值。从图1C看出，55%加油量的样品离心破乳率最低，粒径基本与60%相同，原因可能是加油量60%的蛋黄酱由于脂肪球的阻碍，颗粒没有紧密聚合导致其稳定性降低 ［17］，而55%加油量的蛋黄酱脂肪球阻碍作用小，结构紧密，稳定性更好；综合考虑选择55%加油量为较优水平；由表2～4的结果可知，3 项指标结果的方差分析均为显著，故选择加油量50%、55%、60%进行后续正交试验。
2.1.2 压力对降脂蛋黄酱黏度、中位径以及离心破乳率的影响
图2 压力对黏度（A）、中位径（B）和离心破乳率（C）的影响
Fig. 2 Effect of pressure on viscosity （A）， median diameter （B）， and centrifugal demulsification rate （C）
表5 压力对黏度影响的方差分析表
Table 5 Analysis of variance of the effect of pressure on viscosity
差异源 平方和 自由度 均方 F值 P值 F 0.05（4，10）组间 5.72×10 8 4 142 964 523 790.995 5 1.86×10 -123.478 05组内 1 807 400 10 180 740总计 5.74×10 8 14
表6 压力对中位径影响的方差分析表
Table 6 Analysis of variance of the effect of pressure on median diameter
差异源 平方和 自由度 均方 F值 P值 F 0.05（4，5）组间 8.907 46 4 2.226 865 79.474 13 0.000 103 5.192 168组内 0.140 1 5 0.028 02总计 9.047 56 9
表7 压力对离心破乳率影响的方差分析表
Table 7 Analysis of variance of the effect of pressure on centrifugal demulsification rate
差异源 平方和 自由度 均方 F值 P值 F 0.05（4，5）组间 646.121 3 4 161.530 3 533.984 5 9.21×10 -75.192 168组内 1.512 5 5 0.302 5总计 647.633 8 9
由图2A可以看出，随着压力的升高，样品黏度不断增大，这是因为高压使产品结构致密，呈现弱凝胶特性 ［18］，由于400 MPa的压力已能满足蛋黄酱黏度以及杀菌等要求，故压力上限选择为400 MPa，在300 MPa条件下，产品的紧密程度已经达到较高的水平，继续增大压力，降脂蛋黄酱结构更加紧密，但增加的程度变缓。由图2B可以看出，随着压力的升高，样品粒径先减小后增大，在300 MPa时粒径最小、分散性最好，这与Chapleau等 ［19］的研究结果相符。如图2C所示，大于200 MPa处理的样品稳定性接近并趋于水平，400 MPa处理后的样品离心破乳率最低，原因可能是400 MPa使得颗粒重新聚合导致粒径增大，但同时使得产品结构紧密、分子间相互作用增大 ［20-21］，稳定性提高，而300 MPa时，油滴粒径最小，乳化性最好，则稳定性较好；综合考虑得300 MPa作为较优水平；由表5～7可得3项指标结果方差分析均显著，故选择压力200、300、400 MPa进行后续正交试验。
2.1.3 保压时间对降脂蛋黄酱黏度、中位径以及离心破乳率的影响
图3 保压时间对黏度（A）、中位径（B）和离心破乳率（C）的影响
Fig. 3 Effect of pressure holding time on viscosity （A）， median diameter （B）， centrifugal demulsification rate （C）
表8 保压时间对黏度影响的方差分析表
Table 8 Analysis of variance of the effect of pressure holding time on viscosity
差异源 平方和 自由度 均方 F值 P值 F 0.05（4，10）组间 19 030 360 4 4 757 590 193.084 2.03×10 -93.478 05组内 246 400 10 246 40总计 19 276 760 14
表9 保压时间对中位径影响的方差分析表
Table 9 Analysis of variance of the effect of pressure holding time on median diameter
差异源 平方和 自由度 均方 F值 P值 F 0.05（4，5）组间 1.376 74 4 0.344 185 16.397 57 0.004 437 5.192 168组内 0.104 95 5 0.020 99总计 1.481 69 9
表10 保压时间对离心破乳率影响的方差分析表
Table 10 Analysis of variance of the effect of pressure holding time on centrifugal demulsification rate
差异源 平方和 自由度 均方 F值 P值 F 0.05（4，5）组间 1.205 86 4 0.301 465 31.468 16 0.000 971 5.192 168组内 0.047 9 5 0.009 58总计 1.253 76 9
由图3A、B可以看出，当保压时间为10 min时，样品表现为黏度最高，中位径最小，保压时间继续延长则样品颗粒聚合变大，液滴之间接触面积减小 ［22-23］，导致黏度降低；在20 min以后，可能由于此压力条件下保压时间的延长，产品颗粒粒径以及结构变化不再明显，故黏度趋于不变；由图3C可得，保压时间为20 min时降脂蛋黄酱结构已经非常致密，继续延长时间，结构变化不再显著，故稳定性保持基本不变；而保压时间为10 min的样品主要由于颗粒粒径小，乳化性好，所以稳定性相对较好，综合考虑选择10 min为较优水平；由表8～10可得3 项指标结果方差分析均显著，故选择保压时间5、10、15 min进行后续正交试验。
2.2 超高压降脂蛋黄酱正交试验
2.2.1 正交试验的设计与结果
在单因素试验的基础上，确定影响超高压降脂蛋黄酱的主要因素及其因素水平，以黏度、中位径以及离心破乳率为考察指标，设计L 9（3 4）正交试验，数据均为多次平行试验的平均值。
表11 正交试验设计及结果
Table 11 Orthogonal array design with analysis of experimental results
试验号 A加油量/% B压力/ MPa 时间/min D空列 黏度/ （mPa·s）离心破乳率/% 1 1（50） 1（200） 1（5） 1 9 120 6.05 7.42 2 1 2（300） 2（10） 2 14 330 5.72 3.60 3 1 3（400） 3（15） 3 20 900 7.05 3.58 4 2（55） 1 2 3 11 395 6.01 13.50 5 2 2 3 1 13 030 6.55 8.40 6 2 3 1 2 17 500 7.09 6.75 7 3（60） 1 3 2 15 300 6.60 10.10 8 3 2 1 3 17 450 5.77 8.22 9 3 3 2 1 19 250 7.82 4.68 C保压 中位径/ μm黏度K 1 44 350 35 815 44 070 41 400 K 2 41 925 44 810 44 975 47 130 K 3 52 000 57 650 49 230 49 745中位径K 1 18.82 18.66 18.91 20.42 K 2 19.65 18.04 19.55 19.41 K 3 20.19 21.96 20.20 18.83离心破乳率K 1 14.60 31.02 22.39 20.50 K 2 28.65 20.22 21.78 20.45 K 3 23.00 15.01 22.08 25.30
表12 黏度正交方差分析表
Table 12 Analysis of variance of viscosity
注：F 0.05（2，4）=6.94，F 0.25（2，4）=2.00；*.显著，表13、14同；［*］.有很小显著影响；其中e表示正交试验第一类误差，e’表示此指标总误差，表13、14同。
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 显著性A 18 434 306 2 9 217 153 2.142 696 ［*］B 80 282 539 2 40 141 269 9.331 574 * e’ C 17 206 644 4 4 301 661 e总计 115 923 489 8
表13 中位径正交方差分析表
Table 13 Analysis of variance of median diameter
注：F 0.05（2，6）=5.14。
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 显著性B 2.960 089 2 1.480 044 8.651 282 * A e’C e 1.026 467 6 0.171 078总计 3.986 556 8
表14 离心破乳率正交方差分析表
Table 14 Analysis of variance of centrifugal demulsification rate
注：F 0.05（2，4）=6.94。
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 显著性A 33.320 556 2 16.660 278 12.727 701 * B 44.456 022 2 22.228 011 16.981 198 * e’ C 5.235 911 1 4 1.308 977 8 e总计 83.012 489 8
在考察范围内，通过方差分析得出：各因素对增大降脂蛋黄酱黏度的影响程度为压力显著，加油量有影响，由于要求黏度提高，根据K值的大小得出的理论最佳工艺组合为A 3B 3C 3，即加油量60%、压力400 MPa、保压时间15 min；各因素对降脂蛋黄酱中位径的影响程度为只有压力显著，由于要求中位径减小，根据K值的大小得出的理论最佳工艺组合为A 1B 2C 1，即加油量50%、压力300 MPa、保压时间5 min；各因素对降脂蛋黄酱离心破乳率的影响程度为压力与加油量均显著，由于要求离心破乳率降低，根据K值的大小得出的理论最佳工艺组合为A 1B 3C 2，即加油量50%、压力400 MPa、保压时间10 min。
2.2.2 正交试验结果分析
3 个考察指标所得的各个因素的影响程度不一致，所得的最佳工艺条件也不一致，需进行进一步分析与验证。对于因素A加油量，在稳定性方面为显著影响因素，由于试验的目的为降脂，又考虑在离心破乳率中A 1加油量为最佳，故选择加油量为50%；对于因素B压力，在3 个指标中均为显著影响因素，应选择较高压力来弥补加油量减少所带来的问题，在黏度以及离心破乳率中B 3为最佳，故选择压力为400 MPa；对于因素C保压时间，在3 个指标中均为不显著因素，3 个水平保压时间均出现在理论最佳工艺条件中，考虑到效率与经济因素，故选择保压时间为10 min。正交试验确定的超高压工艺条件为A1B3C2。
2.2.3 验证实验结果
由直观分析可得黏度与离心破乳率指标工艺条件均为A 1B 3C 3，中位径指标工艺条件为A 1B 2C 2，将上述条件与正交试验工艺条件A 1B 3C 2以及加油量为50%的未处理样品进行重复验证实验，以黏度、中位径以及离心破乳率作为考察指标。如表15所示。
表15 验证实验结果
Table 15 Results of verification experiments
验证实验方案 黏度/（mPa·s） 中位径/μm 离心破乳率/% A 1B 3C 2 21 733±115 a 6.88±0.09 a 2.43±0.04 aA 1B 3C 3 20 733±252 b 7.15±0.12 a 2.49±0.07 aA 1B 2C 2 15 933±208 c 5.96±0.06 b 2.96±0.09 b未处理样品 3 507±25.2 d 8.05±0.06 c 26.0±0.32 c
由表15可以看出，由于压力条件对产品结果影响显著，保压时间对产品影响不显著，所以在中位径与离心破乳率基础上400 MPa处理条件下的样品无显著差异，黏度虽有显著性差异，但处于可接受的范围内；在10 min条件下，400 MPa较之与300 MPa产品黏度更高，稳定性更好；同时考虑到效率问题，故选择A 1B 3C 2为超高压最优处理条件，即加油量50%、压力400 MPa、保压时间10 min；与未处理样品比较可以看出，超高压降脂蛋黄酱黏度提高超过5 倍，中位径减小了14.5%，离心破乳率降低了90.7%；检测最优条件下样品卫生指标均符合DBS 41/001—2015《复合调味料》 ［24］的要求。
2.3 感官评价
表16 感官评价结果
Table 16 Sensory evaluation results
样品 外观 口感 滋味 气味 整体可接受性未处理降脂蛋黄酱 4.90±1.45 a5.70±1.45 a6.40±1.39 a6.35±1.04 a 5.45±1.28 a超高压降脂蛋黄酱 7.00±1.38 b7.70±1.08 b6.75±0.97 a6.95±1.50 a 7.55±1.32 b
由表16可以看出，最优条件的超高压降脂蛋黄酱与未处理样品的滋味与气味无显著性差异，超高压处理并不能明显改变产品的风味；在外观、口感以及整体可接受性方面，超高压降脂蛋黄酱与未处理样品均有显著差异，这表明高压后的产品具有更优的感官特性，这与高压后产品黏度增大，中位径减小的实验结果相符。
本实从加油量、压力以及保压时间3 个方面探讨了超高压降脂蛋黄酱的黏度、分散性以及稳定性。实验结果表明，超高压降脂蛋黄酱最优工艺条件为：加油量质量分数50%、压力400 MPa、保压时间10 min。在此条件下降脂蛋黄酱较未处理样品黏度提高超过5 倍，中位径减小，分散性提高14.5%，离心破乳率降低，稳定性提高90.7%，并具有更优的感官特性。
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Ultra High Pressure Treatment for Improvement of Viscosity， Dispersion and Stability of Low Fat Mayonnaise
ZHANG Xing， PAN Jian*， WANG Xi， ZHANG Enguang （Engineering Research Center of Bio-Process， Ministry of Education， Hefei University of Technology， Hefei 230009， China）
Abstract：Purpose: To improve the viscosity， dispersion and stability of low fat mayonnaise by ultra high pressure （UHP）treatment. Methods: The optimal conditions for UHP treatment were investigated by single factor and orthogonal array design experiments taking viscosity， median diameter and centrifugal demulsification rate as responses. Results: The amount of oil added in mayonnaise was reduced to 50% by the application of UHP treatment at 400 MPa with a pressure-holding duration of 10 min. Moreover， this treatment resulted in an over 6 times increase in viscosity， an increase in dispersibility of 14.5% and an elevation in stability of 90.7% as well as better sensory characteristics of mayonnaise compared to untreated control. Conclusions: On the basis of ensuring the safety of mayonnaise， the application of UHP treatment can reduce the amount of oil added to 50% and simultaneously improve its viscosity， dispersion， stability and sensory characteristics，thereby having broad application prospect.
Key words：low fat mayonnaise； viscosity； dispersibility； stability
DOI：10.7506/spkx1002-6630-201616014
中图分类号：TS264.2
文献标志码：A
文章编号：1002-6630（2016）16-0088-06
引文格式：
张星， 潘见， 王曦， 等. 降脂蛋黄酱超高压处理提升黏度、分散性和稳定性分析［J］. 食品科学， 2016， 37（16）: 88-93.
DOI:10.7506/spkx1002-6630-201616014. http://www.spkx.net.cn
ZHANG Xing， PAN Jian， WANG Xi， et al. Ultra high pressure treatment for improvement of viscosity， dispersion and stability of low fat mayonnaise［J］. Food Science， 2016， 37（16）: 88-93. （in Chinese with English abstract） DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201616014. http://www.spkx.net.cn
收稿日期：2015-12-04
基金项目：合肥工业大学“秋实计划”项目（JZ2015QSJH0221）
作者简介：张星（1990—），男，硕士研究生，研究方向为食品生物化工。E-mail：1156978115@qq.com
*通信作者：潘见（1955—），男，教授，博士，研究方向为农产品超级加工。E-mail：panxie163@163.com