《JOURNAL OF FOOD SCIENCE》：Shrinkage and Storage Stability of High-Protein, High-Overrun Frozen Desserts
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本文系统探讨了高蛋白高膨胀率冷冻甜点贮藏过程中的收缩机制，揭示了乳蛋白来源（MPC/NaCN/WPI）、单双甘油酯（MDGs）及膨胀率对冰晶、气泡、脂肪网络等微观结构的协同调控作用，为抑制再结晶、气泡粗化及产品塌陷提供了关键理论依据。
摘要
本研究聚焦高蛋白、高膨胀率冷冻甜点在贮藏期间的收缩问题，通过分析乳蛋白（MPC/NaCN/WPI）与单双甘油酯（MDGs）对产品微观结构（冰、气泡、脂肪、血清相）的调控作用，揭示了温度波动下泡沫失稳的物理化学机制。结果表明，MDGs的添加可促进脂肪失稳，形成脂肪网络支架，延缓冰晶生长和气泡粗化；而柔性酪蛋白（NaCN）与MDGs的界面协同作用易导致气泡通道形成，加速贮藏期收缩。研究为高蛋白冷冻甜点的配方优化提供了理论支撑。
1 引言
收缩是冷冻甜点贮藏期间因体积损失导致的质构缺陷，温度波动、高蛋白含量、高膨胀率等因素均可能诱发此现象。尽管其机制尚不明确，但研究表明，乳蛋白和表面活性剂通过调控界面结构与血清相流变性，直接影响泡沫稳定性。本研究通过系统分析冰晶尺寸分布、气泡稳定性、脂肪失稳程度与融化特性，旨在阐明高蛋白冷冻甜点在贮藏期间的收缩机制。
2 材料与方法
实验采用乳蛋白浓缩物（MPC）、酪蛋白酸钠（NaCN）和乳清分离蛋白（WPI）制备高蛋白（6%蛋白）冷冻甜点，并添加0.15% MDGs或保持无添加，设置100%和150%两种膨胀率。产品在-29°C硬化后，于-12.6°C条件下进行温度循环贮藏（-10.8°C至-14.4°C，每30分钟一周期），分别于0、2、4、6周取样，通过光学显微镜、激光散射、滴漏实验等方法分析微观结构和物理性质。
3 结果与讨论
3.6.1 冰晶尺寸与分布
贮藏期间温度波动促使冰晶再结晶，冰晶平均尺寸随贮藏时间线性增加。添加0.15% MDGs显著抑制了冰晶生长，尤其是WPI配方中冰晶尺寸最小（6周后≤50μm）。MPC和WPI体系中，MDGs通过促进脂肪失稳和血清蛋白浓缩，降低了水分子迁移性，从而延缓再结晶；而NaCN因酪蛋白的柔性和高血清相黏度，冰晶稳定性较差。
3.6.2 气泡尺寸与分布
气泡粗化（合并、歧化、排水）是泡沫塌陷的前兆。NaCN配方气泡初始尺寸最大，但贮藏期间变化最小；WPI与MDGs联用可形成致密界面膜，有效抑制气泡合并。高膨胀率（150%）产品因血清相稀释，气泡稳定性下降。
3.6.3 脂肪失稳
MDGs的添加显著提升MPC和WPI体系的脂肪失稳程度（失稳率最高达51.2%），形成脂肪网络支架，增强泡沫稳定性；而NaCN因酪蛋白界面吸附性强，MDGs的添加未引起明显脂肪失稳。贮藏期间脂肪失稳程度略有上升，可能与界面重组和相分离有关。
3.7 融化特性
脂肪失稳程度高的样品（如WPI+MDGs）融化诱导时间延长、滴漏速率降低，形状保持性增强。NaCN配方因界面流动性高，融化过程中泡沫易塌陷。温度循环贮藏后，所有样品融化加速，与冰晶粗化、血清相稀释密切相关。
3.8 收缩
仅NaCN+0.15% MDGs+150%膨胀率配方在贮藏6周后出现显著收缩（体积损失达32%），因酪蛋白-MDGs混合界面稳定性差，气泡通道形成导致宏观塌陷。MPC和WPI体系因脂肪网络和血清相黏弹性抑制了收缩。
3.9 贮藏期泡沫稳定性机制
泡沫稳定性依赖于界面膜强度（蛋白质吸附能力）、血清相流变性和脂肪网络支架作用。WPI和MPC通过蛋白质-多糖相互作用形成凝胶网络，减少气体扩散；而NaCN体系因界面柔性和MDGs的竞争吸附，易发生气泡歧化和通道形成。
3.10 收缩机制解析
收缩本质是热力学自发过程，其驱动因素包括气泡粗化、界面膜破裂和血清相排水。通过优化蛋白类型（优先选择WPI或MPC）、添加MDGs促进脂肪网络形成、控制冰晶尺寸，可有效延缓收缩。
4 结论
高蛋白冷冻甜点的收缩受冰晶、气泡、脂肪、血清相多尺度结构协同影响。WPI和MPC与MDGs联用可通过脂肪失稳网络和血清相凝胶化抑制贮藏期结构劣变；而NaCN体系因界面流动性高，需避免与MDGs联用。未来研究需聚焦蛋白质-多糖-乳化剂多组分相互作用，为高稳定性产品开发提供设计策略。
命名说明
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MDG：单双甘油酯
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MPC：乳蛋白浓缩物
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NaCN：酪蛋白酸钠
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WPI：乳清分离蛋白
