【摘 要】
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抑制烘焙食品加工过程中危害物的生成及保持其良好的感官品质,达到同步提升烘焙食品的健康安全性与感官品质是现代烘焙食品领域所面临的重要问题。本文考察了国内外烘焙食品加工过程中多元危害物的生成途径、抑制方法及其对烘焙食品品质的影响等研究现状,结合高内相Pickering乳液可作为营养组分荷载与组分分布的控制系统的特点及发展趋势,提出采用具有良好界面稳定性和热稳定性的纳米胶粒稳定的高内相Pickering
【基金项目】
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国家重点研发计划课题(2017YFC1600401); 国家自然科学基金项目(32072172);
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抑制烘焙食品加工过程中危害物的生成及保持其良好的感官品质,达到同步提升烘焙食品的健康安全性与感官品质是现代烘焙食品领域所面临的重要问题。本文考察了国内外烘焙食品加工过程中多元危害物的生成途径、抑制方法及其对烘焙食品品质的影响等研究现状,结合高内相Pickering乳液可作为营养组分荷载与组分分布的控制系统的特点及发展趋势,提出采用具有良好界面稳定性和热稳定性的纳米胶粒稳定的高内相Pickering乳液来实现烘焙食品加工过程中多元危害物的抑制及感官品质的保持,深入系统探讨纳米胶粒的界面特性、热稳定性与其结构特征之间的关系,揭示其稳定的高内相Pickering乳液对食品营养组分的荷载及分布影响烘焙食品中多元危害物的生成及感官品质的机制,研究对烘焙食品的健康安全性与感官品质的综合提升具有重要意义。基于适于烘焙食品中高内相Pickering乳液稳定的胶粒特性要求,通过羧甲基醚化方式对淀粉进行电荷修饰,并对卵清蛋白进行热变性预处理以调节其带电量、亲疏水性及热稳定性,进而采用复合凝聚法制备卵清蛋白-羧甲基淀粉钠复合纳米胶粒,系统探究了卵清蛋白热变性温度、卵清蛋白-羧甲基淀粉复合比例、羧甲基淀粉取代度、Na+含量及复合p H对卵清蛋白与羧甲基淀粉钠之间相互作用行为及复合纳米胶粒的界面特性、热稳定性的影响规律,揭示了卵清蛋白与羧甲基淀粉钠之间的分子相互作用机制。适当的卵清蛋白热变性温度、更高的羧甲基淀粉取代度、更低的卵清蛋白/羧甲基淀粉比例及Na+含量、适中的p H有利于促进卵清蛋白与羧甲基淀粉之间的静电相互作用,可调控复合纳米胶粒表面亲疏水基团分布及结构有序化程度,实现纳米胶粒的尺寸、界面特性和热稳定性的综合提升。结果显示,在卵清蛋白热变性预处理温度为100℃,处理时间为15 min,Na+含量与羧甲基淀粉的质量比为17:1,卵清蛋白与取代度为0.20的羧甲基淀粉的质量比为5:1,复合p H为3.5的条件下,获得粒径为378.6 nm,电位为-17.8 m V,具有良好的界面稳定性(界面接触角为88.9°,界面张力为6.48 m N/m)及热稳定性(相转变温度达104.6℃~111.9℃)的卵清蛋白-羧甲基淀粉钠复合纳米胶粒。以获得的卵清蛋白-羧甲基淀粉钠复合纳米胶粒为Pickering颗粒稳定剂,通过高速剪切方式构建了适合于烘焙食品的高内相Pickering乳液。系统探究了剪切速率、复合纳米胶粒的添加量、油相体积分数对高内相Pickering乳液的粒径、微观形貌、流变学特性、复合纳米胶粒吸附行为的影响规律。结果表明,适当提高剪切速率、增加复合纳米胶粒添加量可获得更小平均直径且分布均一的乳滴,而油相体积分数的增加可使得更多油脂被包埋而呈现乳滴粒径增大的趋势。流变学分析表明,高内相Pickering乳液表现为以弹性为主的粘弹特性,剪切速率越高、复合纳米胶粒添加量越大及油相体积分数越高可获得更稳定的凝胶状网络结构及更强的凝胶特性。高内相Pickering乳液的稳定主要是通过复合纳米胶粒在油水界面的吸附行为及通过共用复合纳米胶粒在油水界面形成三维凝胶网络结构来实现。结果显示,在80℃~120℃范围内,高内相Pickering乳液的粒径略微上升,油脂氧化产物生成量下降,表现为良好的热稳定性,其热稳定性机制主要取决于卵清蛋白-羧甲基淀粉钠复合纳米胶粒结构的有序化程度及其在界面层形成的凝胶网络结构。以所构建的高内相Pickering乳液作为饼干食品的油脂替代物,系统探究了高内相Pickering乳液对饼干中多元危害物(5-羟甲基糠醛,油脂氧化初级氧化产物和次级氧化产物)生成的抑制行为,及对饼干综合感官品质的影响规律。结果表明,所构建的高内相Pickering乳液可使饼干中5-羟甲基糠醛的生成量下降53.6%~75.7%,油脂氧化初级氧化产物和次级氧化产物的生成量分别下降46.0%~46.5%和17.7%-18.9%。与市售组饼干相比,添加高内相Pickering乳液的饼干的滋味并未发生显著变化,其中在盐的添加量减少30%~52%的条件下可达到相近的咸味感知,同时风味及质构特性接近,硬度有所下降,综合感官评分可提高0.6%~4.6%,表明所构建的高内相Pickering乳液在有效抑制多元危害物生成量的同时可保持饼干良好的滋味、风味、质构及感官品质。论文采用复合凝聚方法并有效调节卵清蛋白与羧甲基淀粉钠之间的分子相互作用,获得了具有良好的界面稳定性及热稳定性的高内相Pickering乳液复合纳米胶粒稳定剂,并设计出适于烘焙食品且可对食品组分油脂、盐等进行组分分布控制的高内相Pickering乳液,实现对Na+荷载及食用油脂的荷载保护的同时,有效抑制5-羟甲基糠醛和油脂氧化物等多元危害物的生成,且保持了饼干滋味、风味及感官综合品质。研究结果可为烘焙食品的健康安全与感官品质的综合提升提供技术支撑和理论依据。
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