這是一個關(guān)于Palsgaard研發(fā)團(tuán)隊攀登珠峰的故事，在實驗室里的他們正是如此雄心勃勃，積極尋找使用油包水乳液來創(chuàng)造一種低脂肪含量的植物油抹醬的方法，以滿足那些注重生活品質(zhì)的消費者。橫亙在他們面前的7項嚴(yán)峻挑戰(zhàn)曾阻擋了世界上大多數(shù)抹醬制造商推出超低脂肪優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的步伐。
脂肪含量40%：昨日的成功？
今天，我們所常見的低脂或植物奶油抹醬的脂肪含量多在40%左右。根據(jù)GIA報告，越來越多的消費者選擇它們而非那些全脂產(chǎn)品。
雖然40%的脂肪相當(dāng)于傳統(tǒng)人造奶油和人造奶油抹醬中脂肪含量的一半或更多，但它仍然足以給美味的三明治增加良好的口感。事實上，如果去掉黃油或其他基于油/脂肪的抹醬，人們的體驗會大大下降。例如，抹醬能提供更好的咀嚼和吞咽的口感。它能促進(jìn)香味的釋放，減少番茄或黃瓜中的水分浸入面包。誰都不喜歡一小時前才出爐卻已經(jīng)受潮的三明治！
理想的世界
人們認(rèn)為，減少脂肪含量尤其是飽和脂肪，能夠降低冠心病以及糖尿病等疾病的發(fā)病風(fēng)險。在一個理想的世界里，人造奶油會被那些關(guān)心食品的消費者視為健康和低脂的選擇。毫無疑問，脂肪含量已經(jīng)成為消費者密切關(guān)注的一項食品健康參數(shù)。
2013年，美國成年人有56%試圖減肥，27%試圖維持體重。脂肪含量更少的食物對他們的目標(biāo)至關(guān)重要。此外，美國有研究表明(Ebneter, Latner, Nigg; 2013），消費者相信標(biāo)有l(wèi)dquo;低脂rdquo;字樣的食品比那些普通版本的食品更加健康可口。這些現(xiàn)象大大刺激了制造商持續(xù)研發(fā)降低脂肪含量的食品。
越低越好
然而，消費者對食品脂肪的要求并沒有停留在40%，這個目前的植物油抹醬低脂標(biāo)準(zhǔn)。
盡管同樣都是吃掉一份食物，抹醬的消耗量要比冰淇淋少一些，但超市貨架上塞滿了低脂牛奶等低脂產(chǎn)品，這一現(xiàn)象深深地影響了消費者。食品和品牌實驗室研究發(fā)現(xiàn)，在零食上打上低脂的標(biāo)簽?zāi)茏屓藗冞M(jìn)食增加50%。
制造商們對這樣的需求自然非常積極，他們甚至有望獲得更低的原材料成本。但在巨大的挑戰(zhàn)面前，大多制造商都無可奈何，直到Palsgaard的食品科學(xué)團(tuán)隊擔(dān)起了這一重任。
產(chǎn)品的挑戰(zhàn)
為什么創(chuàng)造低脂抹醬對食品制造商來說是一個噩夢？如果不考慮口感、味道、外觀和其他美學(xué)價值，這本來一點也不難。但正是這些因素包含著消費者對抹醬的需求。雪上加霜的是，就算一個制造商能夠創(chuàng)作出擁有良好保質(zhì)期和口感的產(chǎn)品，如何將這些低脂產(chǎn)品穩(wěn)定投產(chǎn)又是一個眾所周知的大難題。
解決關(guān)鍵的消費者購買難題
無懼生產(chǎn)上的種種困難，Palsgaard的食品科學(xué)團(tuán)隊制定出一個頗具野心的目標(biāo)：創(chuàng)造具有商業(yè)可行性、產(chǎn)品級質(zhì)量的人造奶油配方，解決至少7個消費者購買難題。這7個難題如下：
10%脂肪含量；
正常的口感和味道；
常規(guī)保存屬性；
不含致敏成分；
非轉(zhuǎn)基因；
不含反式脂肪酸(<1 %)；
可持續(xù)發(fā)展，RSPO認(rèn)證棕櫚油。
此外，盡管消費者很少留意，Palsgaard的團(tuán)隊還堅決擯棄了氫化油、氫化脂肪以及氫化乳化劑的使用。
解決方案
滿足這一挑戰(zhàn)需要從三方面著手：能將脂肪含量降低到10%的乳化劑系統(tǒng)；能充分配合乳化劑系統(tǒng)工作的配方清單；正確的加工條件。此外，為了同現(xiàn)有的具有商業(yè)可行性的產(chǎn)品進(jìn)行公平比較，團(tuán)隊要求產(chǎn)品保持基本的生產(chǎn)原則，例如使用在其他人造奶油和抹醬產(chǎn)品中普遍用到的油包水乳劑。
圖1 脂肪含量10%的抹醬中的水滴大小，Palsgaard DMG 0298 和Palsgaard PGPR 4175
產(chǎn)品挑戰(zhàn)
不難想象，通往Palsgaard的目標(biāo)之路需要大量專業(yè)知識，例如低脂抹醬通常會遇到的穩(wěn)定性問題，生產(chǎn)后期的油分離問題，低脂帶來的口感變差等。我們據(jù)此總結(jié)出了7項挑戰(zhàn)。
挑戰(zhàn)1：克服脂肪的限制。
在通常的油/水乳化劑內(nèi)，水滴具有相同的大小，這使得脂肪含量難以低于理論上的低點25.4%。然而，綜合使用兩種乳化劑：Palsgaard DMG 0298和Palsgaard PGPR 4175，我們可以制造出大小不同的水滴。這意味著乳劑可以更加緊密的結(jié)合（見圖1），從而將脂肪含量降低到10%。
挑戰(zhàn)2：平衡脂肪構(gòu)成。
第二個問題則是平衡的問題。相比高脂產(chǎn)品，制作低脂抹醬很重要的一點在于其脂肪構(gòu)成中包含更多的液態(tài)油，因為油相需要覆蓋更多的水滴。而如果油相中包含太多固體脂肪，產(chǎn)品的平滑感就會消失。同理，如果乳化劑包含過多的棕櫚硬脂，生產(chǎn)中及生產(chǎn)后脆性的增加很可能導(dǎo)致抹醬變得不穩(wěn)定。
Palsgaard的工程師們努力地平衡液態(tài)油和固體脂的含量（脂肪構(gòu)成），以確保制作出平滑且穩(wěn)定的產(chǎn)品。
圖2a和圖2b演示了主晶體鍵結(jié)構(gòu)的搭建以及脂肪通過機(jī)械處理將水分?jǐn)D出。位于水相和油相表層之間的乳化劑不能避免這個現(xiàn)象的發(fā)生。只有正確的加工參數(shù)組合和脂肪構(gòu)成能夠解決這個問題。因此游離水并不總是乳化劑的難題。圖2a和圖2c展示了結(jié)晶的效果，晶體的發(fā)展和晶體網(wǎng)絡(luò)的形成。機(jī)械處理可以打破主晶體鍵結(jié)構(gòu)，在范德華力的基礎(chǔ)上形成更加平滑可塑的結(jié)構(gòu)（次晶體鍵結(jié)構(gòu)）。
(a)
(b)
圖2a 主晶體鍵結(jié)構(gòu)，圖2b 擠壓之后的游離水，圖2c 次晶體鍵結(jié)構(gòu)
挑戰(zhàn)3：油分離最小化，口感最大化。
下一步則是將油分離最小化，保證消費者體驗到口感一致的抹醬。在解決這一問題時，挑戰(zhàn)1中登場的兩種乳化劑Palsgaard DMG 0298 和Palsgaard PGPR 4175又立下了汗馬功勞。
Palsgaard DMG 0298是一種單甘油酯(E471)，但與其他典型的單甘油酯不同，它的脂肪酸組合主要基于油酸。相比其他標(biāo)準(zhǔn)的單甘油酯，它的不飽和脂肪酸提供了較好的乳化和乳劑穩(wěn)定性。
Palsgaard DMG 0298是一種聚甘油(E476)，但比一般的PGPR聚合更強。它是助乳化劑，因此要想達(dá)到預(yù)期的效果，它必須與另一種乳化劑一同使用。在低脂抹醬當(dāng)中，PGPR非常善于覆蓋水滴和脂肪晶體，并增加低脂乳劑的粘度。沒有PGPR，就沒有超低脂肪的抹醬。因此，Palsgaard PGPR 4175能夠穩(wěn)定10%脂肪含量的抹醬，幫助減少生產(chǎn)過程中的波動，降低不合格率。此外，它還擁有中性的味道和氣味，因此是無香成分。
挑戰(zhàn)4：減少油析。
含有大量液態(tài)油的產(chǎn)品，例如低脂抹醬中的油相，還有著油析的風(fēng)險。因此我們還需要有效的油吸收劑。
我們找到的方案則是另一個Palsgaard產(chǎn)品，油粘結(jié)劑Palsgaard 6118。它不僅能在功能上很好地完成這個任務(wù)，還正好來自非氫化植物油，完美滿足了我們的要求。
挑戰(zhàn)5：水?dāng)D出最小化。
相比那些較高含水量的抹醬，低脂抹醬的水相會影響到成品的口感和味道。如果不能充分穩(wěn)定水相，還會造成水分大量擠出到結(jié)晶的產(chǎn)品中。因此團(tuán)隊的下一個任務(wù)就是穩(wěn)定水相。我們選擇了海藻酸鈉(E401)。
海藻酸鈉是一種廣泛使用的穩(wěn)定劑，能夠吸附水分防止擠出。此外，它還能增加抹醬的口感。效果最好的為0.55%，在0.75%時水滴變得過于粘稠，游離水風(fēng)險增高，抹醬開始變得不穩(wěn)定。
圖3 低脂抹醬乳劑的加工流程
挑戰(zhàn)6：為成功創(chuàng)造最佳條件。
基本配方一經(jīng)完成，立即通過我們的大型人造奶油試驗廠進(jìn)行了徹底的測試，旨在確定正確的加工參數(shù)。
生產(chǎn)這些低脂抹醬的流程和通常生產(chǎn)40%脂肪抹醬的流程完全不同。之前的經(jīng)驗無法直接復(fù)制到超低脂抹醬乳劑中來。
圖3展示了10%低脂抹醬的加工流程。水相需要緩慢加入，但如果機(jī)械處理過于密集，在超低脂抹醬中的乳劑會變得粘稠。如圖4所示，在預(yù)乳化單元增加一倍的攪拌能夠?qū)е抡扯仍黾?倍之多。
因此，之前用于生產(chǎn)30%~40%脂肪含量乳劑的攪拌器如今需要重新設(shè)計，否則乳劑罐將會出現(xiàn)死區(qū)。我們成功使用了錨攪拌器，確保緩慢攪拌，避免乳劑過于粘稠。
將乳劑罐和緩沖罐的溫度維持在55~65℃有助于降低乳劑粘稠的風(fēng)險，否則乳劑可能粘稠得無法從罐中壓出。這也是我們不必使用固定機(jī)的原因。水相的冷卻能力使生產(chǎn)能力得以提高，包裝溫度無需太低。
結(jié)晶在整個過程尤為重要，但和那些高脂產(chǎn)品的情況有所不同，因為低脂抹醬中的脂肪結(jié)晶控制結(jié)構(gòu)的方式與在人造奶油和黃油中的方式不同。緊密結(jié)合的水滴產(chǎn)生了水/油乳劑，更像蛋黃醬的結(jié)構(gòu)。高脂肪人造奶油的口感會受到結(jié)晶融化和乳劑轉(zhuǎn)化的影響。低脂產(chǎn)品和它們強大的乳化劑系統(tǒng)減少了不穩(wěn)定的因素，純粹是因為脂肪結(jié)晶融化產(chǎn)生的效果與那些高脂肪的不同。
圖4 低脂抹醬乳劑的粘度
挑戰(zhàn)7：穩(wěn)定的存儲。
項目的最后一部分在于決定存儲的參數(shù)，保證產(chǎn)品從工廠到餐桌都能保持最佳特性。
低脂抹醬對存儲的參數(shù)非常敏感，遇較高溫度會變軟，即使再放入低溫環(huán)境中也于事無補。如果它們在生產(chǎn)之后立即降溫，又會變脆不穩(wěn)定。通過試驗我們發(fā)現(xiàn)，首先將其降溫到5℃，然后存放在15℃的環(huán)境中3~5天，效果最好。
大功告成
隨著項目完成，低脂抹醬接受了消費者的檢驗，我們的研發(fā)團(tuán)隊成功完成了7項挑戰(zhàn)，創(chuàng)造出高度可行的產(chǎn)品，并且時刻準(zhǔn)備著將我們的成功復(fù)制給需要幫助的團(tuán)隊。
本次項目讓我們深刻意識到，所有的工作都必須清晰聚焦于配方和生產(chǎn)參數(shù)。
選擇正確的乳化劑是制作低脂抹醬的關(guān)鍵，正確的流程參數(shù)則輔助了剩下的工作。這些原則以及使得一切設(shè)想成真的功能配方，也能用于乳品制作，例如低脂黃油等。
