香菇风味胶状乳液的构建及其稳定机制研究

来源 :大连工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ruyudeishui
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香菇柄因纤维含量高、质地粗糙,导致难以咀嚼、适口性差,因此在加工过程中往往被直接丢弃。据统计每年丢弃的香菇柄重量约占香菇总质量20%~30%,造成了极大的资源浪费。本研究以香菇柄废料为原料,采用界面构造和风味组装技术进行新型乳剂调味料开发,重点阐明胶状乳液形成与稳定的界面变化机制。首先利用超临界CO2萃取(supercritical CO2 fluid extraction,SFE)香菇柄中特征风味化合物,制备香菇风味油(soybean oil flavoured by Lentinus edodes(Berk.)sing stipe,OFLSs),在此基础上,进一步构建不同类型胶状乳液递送体系并阐明界面稳定机制。通过综合利用香菇纤维素加工成纳米纤(cellulose nanofibrils,CNFs),以此作为油水界面稳定剂构建油相比为50%的胶状中内相乳液(medium internal phase emulsions,MIPEs),并阐明 CNFs 形成 MIPEs 的稳定机制以指导低油载荷的风味油搭载体系开发;此外为了提高风味油的载荷量,优选鳕鱼(Gadus morhua)蛋白作为风味油稳定剂实现油相比为75%以上的高内相乳液(high internal phase emulsions,HIPEs)且具有良好的3D打印性能,在此HIPEs模型体系的基础上,借助微观表征、表面力学和界面化学手段充分阐明HIPEs界面蛋白粒子浓度依赖机制和高载油界面稳定机制,相关科学问题的解决和关键技术的攻克为精准化、模块化、定制化的乳型调味料发展提供理论指导和技术支撑。采用SFE技术开发了一种绿色、安全萃取香菇特征风味化合物用以制备OFLSs的方法,以大豆油共混的方式,在20、25及30MPa萃取压力下可以有效萃取香菇特征风味化合物并有效去除大豆油原有异味,且有效改善OFLSs的色泽和风味。通过改变分离釜压力可得到不同香味组分的风味油,香菇风味的挥发性风味化合物主要从分离釜A(9 MPa)中被分离,而大豆油中的异味化合物,如邻二甲苯和反式2-壬烯醛,通过降低分离釜压力在分离釜B(4 MPa)去除。OFLSs的总酚含量和抗氧化活性均显著高于(P<0.05)大豆油,但增加萃取压力不利于酚类化合物的共萃取,萃取组分的改变进一步改变了OFLSs粘度、耐热性等物理化学特性。另外风味组分的易挥发和共萃取组分的易变性导致风味油品质难以保持,需要构建合适的保护体系改善风味油品质,相关结论为后续乳液包埋体系的构建提供重要的组分信息。开发低油相的胶状乳包埋风味油体系,可以广泛应用于食品、药品和化妆品等领域,具有广阔的市场前景。通过综合利用萃余纤维素(nativecellulose,NC)经高压均质制成CNFs可有效制成油相比50%的胶状MIPEs。与NC相比,CNFs稳定的MIPEs具有纳米级的长度。另外经X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)图谱表明CNFs为Ⅱ型纤维素,且高压均质后结晶度和疏水性增加,呈现长度为594±20nm,横截面55±1×26±1nm的树枝状结构。MIPEs表现出浓度依赖的胶状网络以及与浓度呈正相关的屈服应力,充分阐明了 CNFs通过胶状网络变化的空间位阻构建MIPEs的界面稳定机制。为了提高风味油的载荷比,采用优选的鳕鱼蛋白粒子进一步构建了 HIPEs风味油包埋体系,结果表明HIPEs具有高度稳定性及3D打印所需的可挤出性。鳕鱼蛋白粒子的表面润湿性证实其通过毛细管作用力吸附于油水界面,降低表面张力并稳定HIPEs。由于蛋白粒子间的静电斥力的介导,HIPEs变化的表面蛋白吸附率由70.25(0.42)%增加至95.90(1.08)%,同时,浓度依赖的鳕鱼蛋白交联网络所引起的HIPEs凝胶特性和剪切稀化特性,揭示了鳕鱼蛋白粒子稳定的HIPEs乳滴流变行为特性,阐明了鳕鱼蛋白粒子稳定HIPEs界面的浓度依赖机制。HIPEs内相比的改变影响乳液凝胶特性及触变性进而具有独特的3D打印特性。研究表明内相比增加诱导界面蛋白吸附率由31.84(2.78)%显著(P<0.05)增加至55.11(1.47)%,影响HIPEs的流动性和可变形性,控制HIPEs从光滑的奶油状溶胶转变为自支撑的凝胶状态。同时由内相比介导HIPEs的储能模量(G’)高于损耗模量(G"),具有明显的凝胶特性。另外内相比的改变使HIPEs的表观粘度随剪切速率的增加而降低,具有剪切稀化特性。相关研究阐明了内相比对乳滴的堆积形式改变,以及胶状流变形成的内在机制,从微观层面解释了 HIPEs呈现3D打印行为的作用机制。基于前期基体油(大豆油)胶状乳液构建技术,采用鳕鱼蛋白粒子同样具有稳定香菇风味油HIPEs界面的特性,且制备的胶状乳液具备良好的3D打印特性,能够在室温下保持20层圆柱体结构不坍塌。另外通过升高界面蛋白浓度,或提高内相比可以诱导表面蛋白吸附率升高,最高达到90.95(1.03)%,并将脂质氧化诱导时间由0.04h延长至4.55 h。HIPEs乳滴表面的蛋白吸附层对OFLSs的脂质氧化具有抑制作用。相关研究充分表明蛋白基HIPEs能适用于复杂组分的风味油包载且具备良好的流变学特性。总之,胶状乳液界面构建技术的攻克为复杂风味油包埋体系的构建提供重要技术手段,相关界面稳定机制的阐明也为新型加工适应性调味料开发以及增材制造等领域的发展提供理论指导,特别是新型油水界面的构建具有新的传质特性和界面演化特性,为后续风味释放和保持提供重要科学研究模型。
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