对于高水分含量淀粉类食品,在冷冻过程中,降温速率越高,体系冰晶含量越低,最大冷冻浓缩玻璃化温度Tg'越低,所需玻璃化保藏温度越低,而通常的冷冻温度-l8℃很难满足要求,致使食品质构稳定性变劣。稳定剂虽可提高Tg',但持水能力差;保护剂可提高最大冷冻浓缩含水量Wg',但会降低Tg'。因此理想的冷冻食品应具有较低的冰晶含量,同时应在通常所能提供的冷藏温度下保持玻璃态。本项目根据高分子动力学时温等效原理,通过Arrhenius方程理论与仪器分析相结合的方法,建立淀粉Annealing调控动力学参数与最大冷冻浓缩溶液Tg'关联效应机理,为实现提高最大冷冻浓缩溶液的Tg',相应提高淀粉类冷冻食品的储存温度的玻璃化保藏,为寻求一种既具有较高的Tg',又有较好的持水性,同时可以提高玻璃化保藏所需的温度和减少冰晶生成量,改善食品质构的有效方法奠定坚实的理论基础,以达到理想的冷冻保藏效果。
starch;annealing;structure;property;enzymolysis
常用的淀粉变性多为化学改性,退火是一项物理改性技术,是指将淀粉在过量水分( >60%W/W) 或适量水分( 40%~55%W/W)和低于糊化初始温度下保持一段时间所引起的结构及性质改变。退火处理可以改变淀粉的结构和功能特性,不会产生有害化学物质。本项目以小麦淀粉、玉米淀粉、葛根淀粉等为材料,观察淀粉经退火后的老化及酶解特性的变化,探究退火对淀粉老化特性的影响机理及对酶解特性的影响。研究小麦淀粉储藏7天后老化度的变化,选取三个退火因素(水分含量、时间、温度)的变化范围分别为50%-90%,0.5h-48h及35°C-50°C。经退火的小麦淀粉储藏7天后的老化度明显低于原淀粉。利用X射线(XRD)研究了各小麦淀粉样品储藏后的重结晶,发现退火延缓了小麦淀粉的重结晶现象。利用Avrami方程描述了小麦淀粉的老化动力学,发现原淀粉的老化速率是经过退火处理淀粉的1.2-2.0倍。玉米淀粉退火的最优条件为80%水分含量,50℃退火3 d;DSC测定结果表明退火能够显著提高玉米淀粉的糊化温度,且退火时水分含量、温度和时间与糊化温度呈正相关,与糊化温度范围呈负相关。相同温度条件下,退火葛根淀粉溶解度和膨胀率均小于原淀粉,原淀粉和退火淀粉的溶解度和膨胀率都随着温度的升高呈现增大的趋势;退火处理后,葛根淀粉的相对结晶度和双螺旋含量都增加,表明在退火处理过程中提高了淀粉分子的移动性和淀粉链间的相互作用。采用扫描电镜(SEM)和激光粒度分析仪(LPSA)测定了原小麦淀粉和50℃退火小麦淀粉的外貌及颗粒粒度变化,发现退火后小麦淀粉颗粒表面无明显变化,且小麦淀粉颗粒平均粒径增大。而玉米淀粉颗粒表面产生不同深浅的凹陷和不同程度的破损,表面微孔数量增加且孔径增大,出现沟壑和褶皱,并导致粒径小幅度增大。退火不改变葛根淀粉颗粒形貌,也不改变淀粉的晶体结构,而是使晶体排列更加完善和稳定。退火处理后小麦淀粉的酶解速率明显高于原淀粉,且退火时间与退火温度的变化均会对酶解速率产生影响。经过酶解后小麦淀粉的糊化峰值温度(TP)升高、糊化焓(△H)大部分呈降低趋势,且不同退火处理样品之间的糊化特性参数存在差异。SEM观察退火处理前后淀粉的酶解颗粒无明显区别。退火淀粉酶解颗粒的相对结晶度比原淀粉酶解颗粒的高,且酶解之后明显升高。退火处理加快了小麦淀粉的酶解速率,且退火条件的变化对其有不同程度的影响。