高静水压处理淀粉对无麸质模型面团产气持气性能的影响

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玉米、马铃薯和甘薯淀粉是世界食品工业中重要和常用的原料,如在无麸质食品中的应用。然而,天然淀粉的结构与性质限制了其应用潜力。作为一种非热物理改性技术,高静水压已成功用于延长新鲜和加工食品的货架期,且对其感官品质、营养价值和香气成分的影响很小,受到了研究人员和食品工业界的广泛关注。然而,目前还没有关于高静水压处理对玉米、马铃薯和甘薯淀粉特性影响的比较研究,以及高静水压处理淀粉在无麸质模型面团中的应用研究。本课题研究了高静水压对玉米、马铃薯和甘薯淀粉物化、热特性和结构特性的影响。在此基础上,研究了高静水压处理淀粉和添加不同糖对无麸质模型面团热机械学、流变学和微观结构的影响,以期揭示高静水压处理淀粉影响无麸质模型面团产气持气性能的可能机理。具体研究结果如下:(1)高静水压处理(100、300和500 MPa,25℃下处理15和30 min)对玉米、马铃薯和甘薯淀粉(20%,w/w)的物化、热特性和结构特性有显著影响。高静水压处理后,三种淀粉的直链淀粉和破损淀粉含量均有所增加,但溶解度和膨胀势均降低。玉米淀粉的热力学性质与马铃薯淀粉、甘薯淀粉有显著差异。500 MPa处理的玉米淀粉完全糊化,粒径较大,表现出不同于马铃薯淀粉和甘薯淀粉的糊化特性。500 MPa处理使玉米淀粉和马铃薯淀粉的晶型分别由A型和B型,转变为B和B+V型,而甘薯淀粉仍为C型。高静水压处理的玉米、马铃薯和甘薯淀粉可潜在的应用于高品质淀粉基食品中。(2)为改善面团的产气持气性能,采用高静水压(100、300和500 MPa,25℃下30 min)处理玉米、马铃薯和甘薯淀粉,制备淀粉-羟丙基甲基纤维素(HPMC)-鸡蛋蛋白(EWP)模型面团。采用500 MPa处理的玉米、马铃薯和甘薯淀粉制作的淀粉-HPMC-EWP模型面团的吸水率、面团形成时间和面团稳定性显著提高,储能模量(G′)、损耗模量(G′′)和复数剪切模量均较高,表明稳定网络结构的形成。采用500 MPa处理的马铃薯淀粉和甘薯淀粉制备的模型面团的最大高度、最大气体高度、总产气量和持气能力显著提高,而用500 MPa处理的玉米淀粉制备的模型面团则降低,这可能是由于500 MPa处理的玉米淀粉颗粒结构完全丧失所致。与发酵0 min时相比,在发酵60 min时玉米淀粉(300 MPa)、马铃薯淀粉(500 MPa)和甘薯淀粉(500 MPa)模型面团的弛豫时间T22显著增加,说明随着发酵的进行面团中弱结合水的比例增加,从而有利于面团的持气;在发酵60 min时,所有模型面团均形成了均匀且连续的网络结构。(3)在此基础上,选取高静水压处理玉米淀粉(300 MPa)、马铃薯淀粉(500 MPa)和甘薯淀粉(500 MPa)制备的淀粉-HPMC-EWP模型面团,研究了不同糖(蔗糖、海藻糖、麦芽糖和木糖)对其流变学、水分流动性和微观结构的影响。与麦芽糖、蔗糖和木糖相比,添加海藻糖的面团G′和G′′较高,而最大蠕变柔度和G′对频率扫描的依赖程度则较低,表明更稳定、抗变形能力更强的网络结构的形成。海藻糖或麦芽糖的添加显著提高了模型面团的最大气体高度、总产气量和总持气量。与发酵0 min时相比,在发酵60 min时海藻糖的加入使玉米淀粉面团的弛豫时间T22和T23增加,而使马铃薯淀粉和甘薯淀粉模型面团的T22和T23降低,说明随着发酵的进行面团中弱结合水和自由水的比例发生改变,从而影响面团的持气能力。添加了海藻糖或麦芽糖的模型面团在发酵60 min时均呈现均匀且连续的网络结构。因此,高静水压处理的玉米、马铃薯和甘薯淀粉在添加海藻糖或麦芽糖的无麸质面团新配方开发中具有很大的潜力。
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