基于混合食品多糖体系的凝胶特性及调控机制

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食品多糖来源广泛、无毒无害,具有明显的流变学改性的特点,使其成为调控或设计凝胶食品结构的主要原料。然而,食品多糖种类繁杂、结构差异大、流变特性多样,长期以来国内对食品多糖流变特性及其本质的认识相对有限。本文立足于食品多糖水溶性高分子的本质,概述了其水化、增稠、胶凝和乳化的相关理论基础,阐述了双相多糖体系存在的几种典型情况。随后,本文选取了魔芋胶和黄原胶的复合体系、魔芋胶和海藻酸钠的复合体系,以及海藻酸钠和鸡蛋黄的复合体系等这几种具有代表性的混合聚合物体系,设计出高粘弹性乳液凝胶、双重网络结构的魔芋胶凝胶、触变性乳液凝胶以及低脂蛋黄酱等一系列具有应用价值的凝胶食品体系,以期为多糖在凝胶食品结构调控方面提供初步参考。主要研究结果及结论如下:1)基于魔芋胶和黄原胶协同凝胶作用的高粘弹性乳液凝胶构建。魔芋胶和黄原胶均可作为多糖乳化剂制备乳液,但构建乳液凝胶时,两者的混合次序能够影响乳液凝胶的结构机制和物理特性。当复合体系引入少量吐温80(0.8%,v/v)时,乳液的热稳定性得到极大提升,即使在121℃的高温条件下加热30 min,乳液也不会破乳。此外,魔芋胶和黄原胶的协同结合作用是引起乳液体系凝胶化的主导原因,直接决定了乳液凝胶的形成温度(Tgel)和凝胶融化温度(Tmelt)。所有乳液凝胶的Tgel和Tmelt均保持一致,分别为Tgel=42℃、Tmelt=44℃,且不受魔芋胶和黄原胶混合次序、油相比例(0-40%,v/v)以及热处理等因素的影响。由于魔芋胶和黄原胶的协同凝胶化作用是诱导乳液凝胶形成的主导因素,所以制得的乳液凝胶保留了协同凝胶高粘弹性的特点,从而使得这种质构特点的乳液凝胶具有开发成为针对老年人等特殊群体功能食品的潜力。2)黄原胶对碱性条件诱导的魔芋胶凝胶物理特性的改良。碱性条件下恒温加热(2.0%Na2CO3,90℃)魔芋胶和黄原胶的复合体系时,黄原胶的存在显著降低了魔芋胶的凝胶化速率,黄原胶含量越高,凝胶化速率越低。然而,在随后复合体系的冷却过程中,黄原胶可以和魔芋胶凝胶网络发生协同结合,结合的起始温度为60℃,与复合体系中魔芋胶和黄原胶的比例以及黄原胶含量无关。当复合凝胶温度降低至室温(20℃)后,最佳协同比为魔芋胶:黄原胶=7:3,此时凝胶破裂强度与同等条件下的魔芋胶凝胶(不含黄原胶)相比,提升了近30倍。此外,加入黄原胶后,复合凝胶表现出更好的冻融稳定性,冻融后凝胶析水率明显降低,黄原胶含量越高,析水作用越不明显。3)基于魔芋胶和海藻酸钠混合体系的触变性乳液凝胶制备。采用稀溶液黏度法,发现在0.1 M的NaCl溶液中,魔芋胶和海藻酸钠均存在分子聚集行为。海藻酸钠的临界接触浓度为0.25%,魔芋胶的临界接触浓度为0.2%,均低于理论计算的临界接触浓度值。进一步判断可知,当海藻酸钠和魔芋胶混合比例低于6:4时,两者可以认为是兼容的。随后,以4.0%的海藻酸钠为基质,研究了魔芋胶对海藻酸钠体系的增稠作用,结果发现,添加魔芋胶后,混合体系的剪切黏度、粘弹性及触变性均得到明显提升,魔芋胶添加量越高,体系结构强度越强。此外,以海藻酸钠和魔芋胶混合体系为连续相,可制得具有明显粘弹性、触变性和可涂抹性的乳液凝胶,在该乳液凝胶中添加少量钙离子(0.15%CaCl2)可进一步提升乳液凝胶的结构强度,与一款市售低脂蛋黄酱相比,表现出非常接近的流变学特性。4)基于酸性pH条件下鸡蛋黄蛋白质与海藻酸钠静电聚集作用的低脂蛋黄酱构建。鸡蛋黄蛋白质的等电点在pH 5.0左右,当pH<5.0时,蛋黄蛋白质能够和海藻酸钠发生静电聚集作用,当pH>5.0时,两者不能发生静电聚集。在海藻酸钠和鸡蛋黄的复合体系中添加白醋可诱导海藻酸钠和蛋黄蛋白质发生静电聚集作用,白醋添加量越高,静电聚集作用越明显。以此为模板,可成功制备油相比为30%(v/v)的低脂蛋黄酱,其中乳液作为分散相,海藻酸钠和蛋黄蛋白质的聚集结构作为连续相,两者共同赋予低脂蛋黄酱的结构特性。适度的白醋添加可提高低脂蛋黄酱的风味和口感,但过量的白醋反而降低了低脂蛋黄酱的可接受度。综合考虑,当白醋添加量为4.0%(v/v)时,所制备的低脂蛋黄酱结构特性、口感和风味俱佳,可接受度高于高脂蛋黄酱。
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