不同条件下乌桕类可可脂结晶行为之研究注

    高荫榆1

    刘梅森1

    李彦平1

    陈才水1

    阮慎康2

    杜 鹃2

    廖复辉2

    (南昌大学食品科学与工程系1

    ,南昌 330047)

    (北京大学化学学院2

    ,北京100871)

    摘 要 液化后的 CTCBE如果在室温下自然缓慢冷却凝固则导致容器以横向力炸裂 ,而以冷冻方式使之

    快速冷却固化 ,则容器完好无损 ,CB 则不会出现类似情况。为了解这一现象与CTCBE结晶行为的关系 ,拟用 X

    粉末衍射和差示扫描量热法对乌桕类可可脂和天然可可脂在不同条件下的结晶行为进行了研究。结果表明过

    冷度和诱导晶核对乌桕类可可脂和天然可可脂的结晶行为有不同的影响。对乌桕类可可脂而言 ,过冷度对有

    诱导晶核存在的结晶行为无明显影响 ,相反对无诱导晶核的结晶行为则有较大影响。天然可可脂则不然 ,过冷

    度的变化对有或没有诱导晶核存在的结晶行为均有很大影响;如果过冷度相同 ,则有或没有诱导晶核存在的结

    晶行为无太大差异。

    关键词 乌桕类可可脂 天然可可脂 过冷度 诱导晶核 结晶行为

    0 前 言

    可可脂包括天然可可脂 ,类可可脂和代可可脂 ,类可可脂 (Cocoa Butter Equivalent CBE) 和代可可脂

    (Cocoa Butter Replacement CBR)是相对于天然可可脂

    (Cocoa Butter CB)而言的 ,是 CB 的替代品 ,三者均是

    巧克力工业的主要原料。CB 宜在赤道南北纬度 20

    度以内种植 ,产量有限 ,满足不了日益增长的巧克力

    等食品工业需求。寻求 CB 代用品是解决这一矛盾

    的关键 ,如英国的“柯布灵”,中国的乌桕类可可脂

    (Chinese Tallow Cocoa Butter Equivalent CTCBE)即是二

    种被广泛应用的 CB 替代品。

    乌桕脂取自乌桕树所结籽实(乌桕籽)的外皮层

    而得。乌桕树广泛分布于黄河以南 17 个省市地区 ,是我国四大油料植物之一。CTCBE是从乌桕脂中提

    取而得 ,这一成果由陈才水、高荫榆于 1985 年获得二

    项首批国家发明专利(CN85100005 ,CN85100006)及 87

    年获国家发明三等奖。CTCBE与 CB 有相似的化学

    组成和三甘酯结构 ,表现出与 CB 相似的理化特性 ,如最高熔点34 ℃～36 ℃,均具有同质多晶现象(Poly2

    morphism) ,能以任意比与 CB 混合而不改变混合物溶

    解特性〔 1〕。可以完全替代CB用于巧克力工业 ,注:国家自然科学基金资助

    收稿日期:2000 - 11 - 20

    高荫榆:女,1941年出生,博导,教授,食品科学与工程教学和科研

    且巧克力口感好。另外 CTCBE 还是生产粉末油脂

    (主要用于配方奶粉等食品) 的重要原料。因此

    CTCBE具有广阔的应用前景。但是在应用研究过程

    中 ,我们发现液化后的 CTCBE如果在室温下自然缓

    慢冷却凝固则导致容器以横向力炸裂 ,给生产、运输

    带来麻烦 ,造成不必要的经济损失 ,而以冷冻方式使

    之快速冷却固化 ,则容器完好无损 ,不出现炸裂现象。

    同等条件下 ,CB 则不会出现类似情况。为了解这一

    特殊现象 ,我们从结晶学的角度 ,借助 X粉末衍射和

    DSC研究 CTCBE和 CB 经调温和非调温处理后 ,分别

    进行急冷和缓冷结晶过程中结晶行为及其晶体结构

    间的差异 ,分析 CTCBE自然缓慢冷却凝固导致容器

    炸裂的晶体学物质基础 ,为 CTCBE的正确合理应用

    提供理论依据。

    1 试验材料和方法

    1. 1 材料

    类可可脂(CBE) :本室提供 ,其中 1 ,3 - 2 棕榈酰

    - 2 - 油酰三甘油脂 POP≥ 80 %。

    天然可可脂(CB) :市售。

    1. 2 主要仪器设备

    恒温水浴锅:浙江余姚仪器仪表厂。

    冰箱:容声。

    XRD :RigaKu DP max - 2000型。

    DSC:Dupont 910型。

    2002年2月

    第17卷第1期

    中国粮油学报

    Journal of the Chinese Cereals and Oils Association

    Vol . 17 ,No. 1

    Feb. 2002

    ? 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.1. 3 方法

    1. 3. 1 将CBE和CB 置于恒温水浴锅中 ,50℃～80 ℃

    恒温 ,待油脂完全熔化后 ,静置 5min 取出 ,以消除原

    有多晶核对试验的影响 ,然后分为二组:即调温组

    (Tempering) 和非调温组(Untempering) 。调温组在调

    温过程中会形成晶核 ,而非调温样品由于经过高温熔

    化无晶核存在。

    1. 3. 2 非调温组直接进行急冷(Frozen quickly)和缓

    冷(Frozen Slowly)处理。将完全熔化后的油脂置于冰

    箱冷藏室(0 ℃～5 ℃) 24h 为急冷 ,反之 ,将之置于室

    温(16 ℃～20 ℃) 24h为缓冷。

    1. 3. 3 调温组完全按照巧克力生产工艺进行调温 ,先在40 ℃水浴锅中恒温 30min ,适当搅拌 ,然后降温

    至29 ℃后再降至28 ℃,降温时间各为5min ,降温用冷

    却水不低于 15 ℃,而后再经 5min 将温度升至 32 ℃,此过程为回温 ,在油脂的整个降温与回温过程中须加

    以搅拌(16～18rP min) ,然后按照非调温组方法分别进

    行急冷和缓冷处理 24h。处理后的试样同时进行

    XRD和DSC分析。

    1. 3. 4 XRD测试条件:Cu - Ka ,40KV ,100mA ,小角衍

    射狭逢为1P 6 ,1P 6 ,0. 05 ,扫描范围 1～5 度 ,扫描速度

    1度P min ;广角衍射狭逢为 1P 2 ,1P 2 ,0. 3 ,扫描范围 18

    ～28度 ,扫描速度为 2 度P min ,结果如表 1 ,图 1 和图

    2。

    1. 3. 5 DSC 测试条件为:测试温度范围: 10 ℃～

    40 ℃,升温速度:2 ℃ P min ,结果如图3。

    图1 不同条件下CBE的 XRD衍射数据

    图2 不同条件下CB的 XRD衍射数据

    图3 不同条件下CBE和CB的DSC熔解曲线图

    6 中国粮油学报 2002年第1期

    ? 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.2 结果与分析

    2. 1 类可可脂(CBE)

    由表1可知 ,经过调温和非调温处理的 CBE ,其

    结晶行为随过冷度的不同而表现较大差异 ,所形成晶

    体的晶面间距 d 值(d value)的变化清楚地说明了这

    一点 ,调温组两个 d值为 41. 25A ,非调温组则分别为

    40. 12A(缓冷)和42. 44A(急冷) ......