植物基奶酪的制备及油凝胶对其品质影响的研究
作者单位：南昌大学
学位级别：硕士
导师姓名：李静;李广焱
授予年度：2023年
学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083203[工学-农产品加工及贮藏工程]
摘 要：植物基奶酪,又称为奶酪类似物,通常被定义为通过混合各种成分(包括非乳制品脂肪或蛋白质)制成的产品。由于其制作工艺简单、低过敏性以及原材料价格低廉,其需求量越来越多。与此同时,消费者对植物基奶酪的需求也会随着对低饱和脂肪、低胆固醇和低热量的食品的兴趣的增加而不断增加。本文通过建立一种全新的植物基奶酪综合品质的评价方法,并以其相似性为指标,对植物基奶酪的最佳原料以及最佳添加量进行探讨,研究出一款质地以及口感与市售乳基奶酪相一致的植物基奶酪;并将植物基奶酪的营养成分、动态粘弹性以及微观结构与市售乳基、植物奶酪进行对比分析,在此基础上推测淀粉、蛋白质-油脂三者复合物的相互作用机制;为进一步改善植物基奶酪的营养价值,通过构建脂肪酸均衡的油凝胶替代椰子油,并通过质构特性、动态粘弹性、熔融性等指标评价油凝胶替代原有油脂对植物基奶酪品质的影响;并通过结构层面探索植物基奶酪原料中油脂类型对淀粉-蛋白质-油脂三元复合物的影响。研究主要内容和结果如下:1.植物基奶酪原料筛选和配方优化。为解决目前植物基奶酪评价方法仅以一项指标为依据的问题,建立了一种以市售乳基奶酪作为理想值,基于质构各项指标的相似性评价方法作为植物基品质综合的评价方法。以与乳基奶酪质构相似度为评价指标,从6种淀粉原料(豌豆淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉、蜡质淀粉)、5种蛋白原料(大米蛋白、豌豆蛋白、马铃薯蛋白、大豆蛋白、大豆分离蛋白)、3种油脂原料(椰子油、菜籽油、高油酸葵花籽油)筛选植物基奶酪的原料及其最佳添加量。结果表明:木薯淀粉、大豆分离蛋白、椰子油为最佳原料;其最佳添加量为淀粉添加量为15%、椰子油添加量为15%、大豆分离蛋白添加量为20%、明胶作为品质强化剂添加量为7%,此时植物基奶酪与市售乳基奶酪质构各项指标最为接近。2.植物基奶酪理化和结构特性的研究。通过对营养成分、动态粘弹性、微观结构以及分子间作用力的分析,探讨了植物基奶酪营养特性、质构以及微观结构的差异。结果表明:本研究制备的植物基奶酪蛋白质含量达到17.01%,显著高于市售植物基奶酪(蛋白质含量为0.26%),接近市售乳基奶酪(蛋白质含量为20.13%);本研究制备的植物基奶酪脂肪含量(11.47%)显著低于市售乳基奶酪(脂肪含量为26.10%)和植物基奶酪(脂肪含量为24.91%)。本研究制备的植物基奶酪的弹性要高于市售植物基、乳基奶酪,从而有利于提高植物基奶酪的品质。微观结构显示本研究制备的植物基奶酪种淀粉颗粒均匀分散,并部分包裹在蛋白质,进而形成连续的蛋白质基质,脂肪滴与淀粉结合嵌入到连续的蛋白质相中。相应的,在淀粉-蛋白-油脂的复合物的红外光谱图中的1700 cm处发现了一个不同于单一蛋白和淀粉-蛋白二元复合物的特征峰,该特征峰是淀粉与月桂酸的混合物。由此推测植物基奶酪木薯淀粉中的支链淀粉加热浸出后通过氢键相互缠绕,与椰子油中的月桂酸形成淀粉-月桂酸复合物,脂肪酸作为连接淀粉和蛋白的桥梁存在于蛋白质的网络结构中。3.研究油凝胶对植物基奶酪品质的影响。首先,基于膳食指南,通过MATLAB规划求解,椰子油、菜籽油、核桃油、葵花籽油、亚麻籽油以及玉米油所占比例分别为31.7%、4.58%、22.31%、23.73%、13.22%、14.47%,得到脂肪酸均衡营养调和油,作为油凝胶的油基。其饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸、多部饱和脂肪酸的比例为1:1.2:1,n-6/n-3的比例为4.1。其次,通过植物基奶酪的质构特性、动态流变学、熔融性以及颜色的测定评价对植物基奶酪品质的影响。研究结果发现蜡基类凝胶剂制备的油凝胶应用到植物基奶酪中和市售乳基、植物基奶酪在各自的线性粘弹性区域表现出非常相似的行为,同时也会对植物基奶酪的熔融特性产生有利的影响。随着凝胶剂添加水平的增加,植物基奶酪的硬度、弹性、内聚性、咀嚼性以及动态粘弹性值均显著提高,含有5.5%和6%的凝胶剂油凝胶制备的植物基奶酪的熔融性与椰子油植物基奶酪样品之间没有差异性,然而,使用8%和10%的油凝胶会导致仿制奶酪的熔融性能下降。当油凝胶替代椰子油应用到植物基奶酪中后,通过相似性评价,植物基奶酪与理想值(市售乳基、植物基奶酪)的相似性也显著提高。4.研究不同种类的油脂对植物基奶酪原料中淀粉-蛋白质-油脂三元复合物结构的影响,阐明油凝胶替代椰子油对植物基奶酪品质影响的可能原因。通过RVA、傅里叶红外光谱、X-射线衍射测定三元复合物的结构。RVA的结果表明,以椰子油为原料的三元复合物的回生值显著降低,易形成糊状物,从而导致椰子油制备的植物基奶酪硬度下降;傅里叶红外光谱的结果表明,油凝胶的加入可以增强三元复合物分子之间的氢键相互作用,导致奶酪的硬度增加;X-射线衍射的结果表明,三元复合物比二元复合物具有更加有序的晶体结构,与淀粉-蛋白质-椰子油三元复合物
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