小麦淀粉基调理食品冻干过程中品质劣变机制与调控研究

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小麦淀粉基食品是日常饮食的重要组成部分,然而传统小麦淀粉基食品由于制备时间长、操作复杂等原因,难以顺应当前快节奏的生活需求。经预制加工可直接食用或只需简单处理即可食用的调理食品为解决上述矛盾提供了有效的途径。相较于高含水率产品,脱水处理能够提升调理食品储运及食用方便性。常见脱水方式中,冻干是制备高品质脱水食品的最佳手段,但实际生产发现小麦淀粉基调理食品经冻干再复水后产品品质较脱水前的优质状态相差甚远,且当前缺乏小麦淀粉基调理食品冻干过程中品质劣变机制及调控的系统性研究。因此,本课题首先简化食品组分构建小麦淀粉基食品模拟体系,探究其冻干过程中品质劣变机制;然后以调理面条、调理饺子以及调理奶油蘑菇汤为载体,依据所得品质劣变机制,结合各产品自身特点,进行体系组分逐渐复杂产品冻干过程中品质劣变调控研究。具体工作如下:1)构建单淀粉体系、淀粉-脂质二元混合、淀粉-蛋白二元混合以及淀粉-脂质/蛋白三元混合食品模拟体系,探究冻干过程中小麦淀粉基食品品质劣变机制及调控关键点。结果表明,脱水过程中的淀粉回生、冻干产品基质与水分结合能力减弱以及产品各组分相互作用强度降低是导致小麦淀粉基调理食品冻干过程中品质劣变的关键机制。油脂和蛋白的添加会抑制冻干过程中淀粉回生,且油脂抑制效果更好;然而,油脂的介入会导致冻干过程中已脱水淀粉重新吸附融化的油/水混合液,造成产品品质劣变。蛋白的介入会提升冻干小麦淀粉基产品基质对水分的结合能力。三元混合体系中,蛋白的介入会一定程度上抑制冻干过程中已脱水淀粉对融化的油/水混合液的吸收,但同时也会弱化冻干过程中脂质对淀粉回生行为的抑制效果。此外,较低的干燥温度会导致三元混合体系组分间的相互作用强度降低幅度增加。避免干燥过程中冻结物料的融化是提升冻干小麦淀粉基产品品质的关键控制点。2)开发基于低场核磁(LF-NMR)与近红外(NIR)联用的小麦淀粉基调理食品冻干过程中升华/解吸干燥转换点及干燥终点在线判定新技术,同时讨论升华/解吸干燥转换点对品质劣变调控的影响,以进行基于避免冻干过程中冻结物料融化的小麦淀粉基调理食品高品质智能冻干初步探索。结果表明,基于LF-NMR图谱和NIR光谱的小麦淀粉基食品体系含水率误差反向传播人工神经网络模型(BP-ANN)拟合相关性系数(R~2)均高于0.9,两个模型均能准确地预测非冻结小麦淀粉基食品体系含水率。冻干过程中,基于LF-NMR-含水率(MC)的BP-ANN模型在干燥早期(2 h)不能准确输出样品含水率结果;在整个冻干过程中,基于NIR-MC的BP-ANN模型却始终有样品含水率的输出值。通过对比分析冻干过程中两个模型小麦淀粉基食品体系样品含水率输出值可以准确地判定小麦淀粉基食品冻干过程中升华/解吸干燥转换点及干燥终点。升华/解吸干燥转换点与小麦淀粉基食品体系冻干产品品质有着显著的相关性(p≤0.05),延缓升华/解吸干燥转换点的出现能够提升产品品质。3)以面条为典型传统小麦淀粉基食品实例之一,依据已得冻干小麦淀粉基调理食品品质劣变机制,分析得到调理面条冻干产品品质劣变主要由脱水过程中糊化淀粉的回生及冻干产品与水分结合能力减弱造成,结合面条压制过程形成的紧密质构导致产品复水困难特点,开展基于激光微孔联合复配膨松剂预处理的冻干调理面条品质劣变控制研究。结果表明,单独激光微孔处理或仅添加复配膨松剂均能抑制淀粉回生,提升面条冻干效率,但激光微孔处理的干燥强化效果更好;将激光微孔处理与复配膨松剂联用,可进一步减少面条干燥时间达34.15%,降低能耗达33.17%。不同条件下冻干面条复水率、浸泡时长及产品质构等品质指标分析发现,激光微孔处理与复配膨松剂联用策略对冻干调理面条品质劣变调控具有协同作用。根据感官评价结果,最佳联合预处理条件为:0.1mm穿孔直径、10 mm穿孔间距、2 mm穿孔深度和3%复配膨松剂添加量。4)以饺子为又一典型传统小麦淀粉基食品实例,基于饺子制备及冻干过程中饺子皮淀粉组分与饺子馅液态脂质组分发生复杂的交联导致产品难以冲泡现象,依据已得冻干小麦淀粉基食品体系品质劣变机制,分析得到其品质劣变主要原因为已脱水淀粉对融化油/水混合液的吸收;同时结合饺子复杂空间结构导致其皮/馅干燥不同步问题,开展不同烹饪方式联合壳聚糖涂膜对冻干调理饺子品质劣变调控的研究。结果表明,蒸制得到的饺子冻干时间最短为720 min,但其产品极易吸附油脂,导致最终产品的白度和复水性能劣变严重。煮制得到的饺子能够有效抑制饺子皮冻干过程中对油脂的吸附且其冻干产品白度值最高,但相对于蒸制得到的饺子,其冻干时间延长了90 min。相较于蒸制饺子,微波熟化得到的冻干水饺能够一定程度上抑制饺子皮冻干过程中对油脂的吸附且拥有最好的复水性能(复水率,复水饺子裂纹率和复水损失率)及硬度,但产品裂纹率仍相对较高。壳聚糖涂膜处理能够显著抑制饺子皮/馅干燥不同步现象、饺子裂纹率以及冻干饺子复水损失率。综合分析饺子冻干及品质特性表明,微波烹饪联合壳聚糖涂膜是高品质冻干饺子生产的最佳策略。5)以奶油蘑菇汤为另一典型传统小麦淀粉基食品实例,依据已得冻干小麦淀粉基调理食品品质劣变机制,分析其品质劣变主要原因为冻干过程中淀粉的回生及复水产品持水能力较弱;同时结合汤类产品高粘度及浓郁香味的需求特点,构建基于淀粉回生控制的奶油蘑菇汤微波(MD)+冻干(FD)+微波(MD)三段式联合干燥品质劣变调控策略。结果表明,奶油蘑菇汤的冻干均匀性不受复杂食品成分的影响。与原汤相比,三阶段式联合干燥策略制备的冻干汤块复水产品粘度仅降低了20%,且其挥发性风味更浓烈。此外,较其他干燥方式产品,三段式联合干燥产品的白度和产品持水能力等关键品质特征也得到了改善。6)为简化脱水工艺,同时适应工业模块式生产需求,开展基于微波预糊化(MPG)与红外冻干(IRFD)联用的奶油蘑菇汤干燥效率及品质劣变调控研究。结果发现,与FD相比,IRFD干燥时间和能耗分别降低了23.81%和28.43%;与单一IRFD相比,MPG不影响干燥时间和能耗,但能显著抑制淀粉冻干过程中的回生现象以及改善最终冻干汤复水产品的风味和粘度。小麦粉MPG最佳条件为8 W/g微波功率和120 s处理时长。
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