近年来，人们的饮食更倾向于向绿色、健康、营养等方向发展。牛油中的饱和脂肪酸含量为61.8%，过量摄入容易发生血胆固醇升高、肥胖、动脉粥样硬化、冠心病和其他代谢性疾病。因此，脂肪模拟物应运而生。前期研究表明，藜麦蛋白经超声处理后，可以加工成具有良好黏弹特性及稳定性的藜麦蛋白Pickering乳液。玉米油中含有较高比例的多不饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸，作为油相可以提高模拟油脂的营养价值。
南京财经大学食品科学与工程学院的冯潇、陈龙薇、汤晓智*等提出利用藜麦蛋白颗粒制作Pickering乳液模拟牛油的设想，以藜麦蛋白为界面颗粒、玉米油为油相、牛骨汤或牛肉粉溶液为乳液水相，赋予乳液牛油风味；并通过加入鱼明胶、土豆淀粉等改善乳液结构、黏度、黏弹特性等，赋予藜麦蛋白Pickering乳液类似于动物脂肪的口感。通过分析不同因素对藜麦蛋白Pickering乳液的流变学特性、热力学性质、颜色及挥发性物质等的影响，充分模拟牛油的各项性质。旨在改善藜麦蛋白Pickering乳液的物理和感官特性，使其更接近牛油，为利用藜麦蛋白Pickering乳液模拟牛油以及在食品工业中的应用提供参考。
1 藜麦蛋白Pickering乳液外观
将牛油与5组乳液塑造成圆柱体，观察其形成后的外观变化。由图1可知，在乳液的水相中添加不同物质会明显影响Pickering乳液的颜色及质地。根据外观判断，5组样品均为HIPEs。其中C组、D组的乳液质地较为黏稠，由于乳液内部三维结构的存在，使乳液具有内部支撑力，在常温下可保持一定形状。B组乳液质地较稀，表面张力对其影响较大，所以宏观上乳液的外观呈半球形。5组乳液中C组乳液颜色较浅，呈乳白色，而A组由于添加牛肉粉呈淡黄色。
2 藜麦蛋白Pickering乳液的黏度分析
由于MCR302流变仪不能测定常温下牛油的表观黏度，故只测定了5组乳液的黏度。由图2可知，剪切速率由0.5 s-1增加至300.0 s-1时，所有乳液均表现出较明显的假塑性流体剪切稀化行为，与Zhang Cen等得到的结果相似。样品表观黏度均随剪切速率的增加而迅速降低并趋于稳定，此时乳液呈弱关联交互作用，表明乳液形成了弱液滴网状结构。在剪切力作用下，流体动力破坏了体系的网络结构，从而减小了液滴的定向排布阻力。当剪切速率逐渐增加到一定值时，体系分子间的排列完成，乳液黏度趋于稳定，不再变化。
在相 同剪切速率下，A组乳液黏度最低，而C组黏度最高，说明在水相中添加鱼明胶会提高乳液黏度，而在水相中添加牛肉粉则会降低乳液黏度。 可能是因为水相中未完全溶解的牛肉粉颗粒会影响乳液网络结构的连续性及稳定性，导致其黏度降低。 而B组、D组及空白对照组的黏度随剪切速率的增加呈下降趋势，该结果表明以牛骨汤为水相或在牛骨汤中添加土豆淀粉并不能提高藜麦蛋白Pickering乳液黏度，说明牛骨汤中的多肽不能增强乳液的微观结构。 与此同时，土豆淀粉的添加并没有影响藜麦蛋白Pickering乳液黏度，即使土豆淀粉添加量高于鱼明胶添加量，说明在水相中添加淀粉不足以改善乳液的抗剪切能力。
当乳液表观黏度较大时，其体系中液滴上浮速率会减缓，有利于乳液保持稳定。这是因为明胶的添加有助于乳液体系中大分子链形成，使乳液的三维结构更加紧密、稳定。Yang Mengyang等的研究结果也表明，在乳液的水相中添加鱼明胶可以提高Pickering乳液黏度，而且随蛋白质量浓度或分子质量的增加而增加。因此，在水相中添加鱼明胶可在一定程度上赋予乳液体系黏稠的口感。本研究采用多糖（土豆淀粉）和蛋白质（鱼明胶）改善乳液流变学特性，但实验结果表明淀粉对乳液的黏度影响较小，证明在乳液体系中添加鱼明胶更适合制备脂肪模拟物。
3 藜麦蛋白Pickering乳液流变特性
乳液的流变学特性与乳液内部体系紧密相关，因此其流变学行为可以反映乳液贮藏稳定性。由振幅扫描和频率扫描综合分析5组乳液及牛油的流变学特性。
3.1 振幅扫描分析结果
利用振幅扫描分析5组Pickering乳液及牛油。由图3可知，在应变小于10%时，所有组的G’始终大于G”，表现出一定的弹性行为。牛油组的G’和G”随着应力的增加而不断减少，且G’下降速率超过G”。而A组的G”随着应力的增加而增加，但G’却呈下降趋势。牛油组与A组乳液的G’和G’受应变力变化的影响较大，而其他4组乳液则较为稳定，可能是因为藜麦蛋白Pickering乳液具有较稳定的凝胶网络结构，乳液弹性行为占主导（G’>G”）。A组乳液的G”随着应力增加而增加，但G’却呈下降趋势。可能是水相中未完全溶解的牛肉粉颗粒影响了乳液网络结构的稳定性，随着应力增大加速了油滴聚集，导致乳液弹性降低，表现为G’逐渐下降。C组乳液受应力变化的影响显著小于其他4组，且在同一应变振幅下，G’和G”大于其他组乳液，可能是明胶大分子相互缠结，进一步提高了乳液结构的稳定性。
3.2 频率扫描分析结果
由图4可知，各组的G’均随扫描频率的增加而增加，且C组的上升速率更快。随着扫描频率升高，C组的G’和G”增长最为明显，其余各组变化不明显。此外，在0.1～10.0 Hz频率范围内，牛油的G’与G”最高，而B组最低，因此B组乳液黏弹特性较低，不利于模拟牛油流变特性。除此之外，5组Pickering乳液与牛油的G’均高于G”，说明常温条件下，藜麦蛋白Pickering乳液和牛油的弹性行为占主导，具有类固体特性。
C组乳液比B组乳液具有更高的G’和G”，表明鱼明胶可以提高乳液稳定性及流变特性。这是因为鱼明胶可以形成一定的网络结构，将分散的油滴锁在网络中，使其位移困难，不易聚集。而且水相中的鱼明胶由于分子结构展开，可以将部分游离水转化为结合水，增加乳液稳定性。因此在水相中适量添加鱼明胶可以提高乳液体系黏弹特性，更利于模拟牛油的流变特性。而乳液水相为牛骨汤时，添加淀粉并没有改善藜麦蛋白Pickering乳液黏弹特性，此外，土豆淀粉的添加量是鱼明胶的5倍，进一步说明鱼明胶对于乳液黏弹特性的改善作用。
4 藜麦蛋白Pickering乳液的色差分析
由表1可知，C组的L*和W最高，分别为75.92和73.46，显著高于牛油的L*和W(P<0.05）。A组乳液的L*和W较低，分别为70.89和68.33，但b*却最高，颜色偏近浅黄色，可能受牛肉粉本身颜色的影响，藜麦蛋白Pickering乳液与牛油的颜色指标虽然有显著差异（P<0.05），但目测颜色较接近，从外观上可以模拟牛油。C组乳液颜色最浅，呈乳白色，接近牛油的颜色，因此在水相中添加鱼明胶可以改善乳液颜色。
5 藜麦蛋白Pickering乳液的热力学特性
DSC可以反映油脂在升温、降温及恒温条件下发生的物理变化，从而得出油脂热力学性质。乳液和牛油在吸收热量发生相变时会形成吸收峰，根据峰高和峰面积可确定变性焓（ΔH），ΔH表示样品在融化过程中吸收的净热量。由表2可知，牛油熔点最高，为40.72℃，与文献报道的牛油熔点40.81℃接近。C、D组的熔点显著高于空白对照组和A、B组（P<0.05），但C、D组之间无显著差异。牛油组Pickering乳液的峰高、峰面积与ΔH均显著低于其他组，而空白对照组的峰高和峰面积最高。
牛油熔点高，乳液熔点较低，是因为乳液中植物油占比较大，不饱和脂肪酸较多，没有类似牛油的脂肪结晶。在乳液中添加鱼明胶或土豆淀粉均可以提高藜麦蛋白Pickering乳液熔点，而添加牛肉粉反而会降低乳液的熔点。Wen Yaxin等的研究表明，淀粉可以有效提高油包水乳液的熔点，因为淀粉缺乏热塑性，所以乳液熔点可随着乳液水相中淀粉含量的增加而增加。在水相中添加鱼明胶，乳液熔点提高可能是因为明胶可以增加乳液中网络结构的强度，导致乳液熔点提高。然而其熔点仍远低于牛油，是因为植物蛋白基乳液中含有相对较低含量的饱和脂肪酸。B组乳液ΔH最高，表示其在熔融过程需要吸收更多的热量，说明以牛骨汤为水相制备乳液可以提高乳液的热稳定性。C组乳液水相中添加的鱼明胶在加热中融化，导致C组ΔH降低，但是其加热融化/冷却凝固的热可逆性使C组乳液更适合模拟牛油的热力学性质。杜杰发现，可以利用明胶与谷氨酰胺转氨酶（TGase）交联来改善乳液稳定性，明胶与TGase交联之后，可以促进乳液中明胶分子间和分子内的靶向交联，提高乳液的热稳定性。后续研究会考虑利用TGase交联或海藻酸钠与明胶的协同作用，进一步提高乳液的熔点，以更好地模拟牛油的热力学性质。
6 藜麦蛋白Pickering乳液的挥发性成分
由表3可知，GC-MS检测出挥发性风味物质共16种。5组Pickering乳液中的醛类物质主要为己醛和庚醛，牛油中醛类物质则较为复杂，除己醛、庚醛外还含有壬醛、苯甲醛、正辛醛，相对含量分别为7.76%、3.86%、2.80%、1.47%、1.72%。不同水相的乳液中庚醛的相对含量无显著差异，但牛油组与B组乳液的己醛含量显著低于其他组（P<0.05）。
除醛类物质外，牛油的特殊关键风味物质还有4-异丙基甲苯、邻异丙基甲苯、十五烯等。仅牛油组和B组含有风味物质十五烯和邻异丙基甲苯，相对含量分别为2.81%、25.40%和15.49%、28.48%。除空白对照组和B组外，其他4组与牛油共有的风味物质是2-正戊基呋喃，且A、C、D组中的相对含量分别为3.71%、3.69%、4.41%。
牛脂原料中含有大量挥发性化合物，包括酮类、醛类、羧酸、醇类、烃类、酯类、内酯类等。牛油风味物质的形成主要来自于油脂炼制过程中脂质氧化、美拉德反应和焦糖化反应。醛类化合物是牛油样品中较为重要的挥发性风味物质，由脂肪酸氧化降解形成。己醛呈青草味、苹果香味和生的油脂味，庚醛呈坚果气味，壬醛呈玫瑰香、柑橘香，具有脂肪风味，正辛醛具有水果风味，苯甲醛具有苦杏仁、樱桃及坚果味，呋喃具有肉类的风味，其中己醛和庚醛是脂肪模拟物与牛油风味差异的主要物质。空白对照组Pickering乳液中含有较少的风味成分，说明在乳液的水相中适当添加牛肉粉或牛骨汤可以增添风味，添加牛骨汤的乳液中挥发性风味物质组成比添加牛肉粉的乳液更复杂，且更接近牛油的风味。因此乳液水相为牛骨汤的Pickering乳液用于模拟牛油效果更好。
结论
本研究利用藜麦蛋白Pickering HIPEs模拟牛油。结果表明：藜麦蛋白Pickering乳液以牛骨汤或牛肉粉溶液为水相可以使乳液获得类似于牛油的关键风味物质，如己醛、十五烯等，可以模拟牛油的风味；水相为牛骨汤的乳液风味优于添加牛肉粉溶液的乳液，因而，以牛骨汤作为乳液的水相更适合于模拟牛油；但以纯牛骨汤为水相的乳液流变学特性较差，在牛骨汤中添加鱼明胶可提高藜麦蛋白Pickering乳液的黏度、颜色，并表现出更接近牛油的流变学性质及较高的熔点，因此，全植物基的藜麦蛋白Pickering HIPEs可以模拟牛油的一些特性。而且乳液中含有较丰富的人体必需的多不饱和脂肪酸，可以减少饱和脂肪摄入过多引起的健康问题。后续实验会利用TGase交联鱼明胶或基于海藻酸钠与明胶的协同作用进一步提高乳液熔点，以更好地模拟牛油的热力学性质。本研究可为进一步开发利用藜麦蛋白Pickering乳液模拟动物油脂提供一定理论依据与支撑。
本文《 基于藜麦蛋白Pickering乳液模拟牛油 》来源于 《食品科学》2024年45卷第 7 期 28 - 34 页，作者： 冯 潇，陈龙薇，狄 雨，王哄丹，封洋烨，汤晓智* 。 DOI: 10.7506/spkx1002-6630-20230809-064 。 点击下方 阅读原文 即可查看文章相关信息。
实习编辑；云南师范大学生命科学学院 母朵银；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网。