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油炸食品因其金黄色的外壳、酥脆的质地以及独特的风味,深受消费者的喜爱。降低油炸食品的含油量以及提高油炸食品的营养价值成为油炸食品研究的热点,而含油量调控的关键在于对食品基本组分吸油机制的研究。淀粉是油炸高温食品的重要组分,了解油炸高温处理过程中淀粉结构和油脂吸收之间的关系,对于复杂食品吸油机制的研究以及低脂健康食品的开发至关重要。因此,本课题以A型小麦淀粉(NWS)、B型马铃薯淀粉(PS)和C型豌豆淀粉(PBS)三种不同晶型淀粉为研究对象,研究了油炸过程中不同晶型淀粉的层级结构,包括颗粒形态与表面形貌的变化、晶层结构与晶体特征的演变;以及油炸过程中不同晶型淀粉的理化特性,包括热力学性质、糊化性质、流变特性;系统地研究了油炸过程中不同晶型淀粉的吸油规律,包括油脂含量和油脂分布;进一步研究了油炸过程中不同晶型淀粉微观结构与吸油特性间的关系,包括侧链链长分布、孔隙结构、单/双螺旋结构等,为油炸高温条件下淀粉吸油共性机制的揭示提供重要的科学依据。主要研究内容如下:1.采用扫描电子显微镜研究了油炸过程中三种晶型淀粉在不同初始水分含量下颗粒结构的变化规律。结果表明,随着水分含量的增加,淀粉颗粒的破碎程度加剧,并且在相同初始水分含量下,B型马铃薯淀粉的破碎程度最明显。继续研究了三种晶型淀粉在油炸过程中的晶层结构、长程有序以及短程有序结构的变化规律。小角X-射线衍射(SAXS)结果表明,在相同水分含量下(20%),PS的结晶片层厚度(Dc=5.49 nm)和质量分形指数(Dm=1.61)最低,PBS的结晶片层厚度(Dc=6.20 nm)和质量分形指数(Dm=2.24)最高。X-射线衍射仪(XRD)结果表明在初始水分含量为40%时,NWS晶型由A型变为A+V型,PBS晶型由C型变为A型,B型特征峰消失,相对结晶度大小PBS>NWS>PS。红外光谱结果表明,当初始水分含量由20%增加至50%时,三种晶型淀粉的1047/1015 cm-1值均下降,其中PBS的1047/1015 cm-1值变化最小(下降了0.099),NWS和PS的1047/1015 cm-1值分别下降了0.188和0.113。以上结果表明,PS的层级结构在油炸过程中比NWS和PBS更易受到破坏,导致PS比NWS/PBS更易吸油,这归因于PS内部分子松散的排列结构。2.采用差示热量扫描仪(DSC)、快速粘度分析仪(RVA)以及流变仪研究了油炸过程中三种晶型淀粉在不同初始水分含量下理化性质的变化规律。DSC结果显示,随着初始水分含量的增加,油炸NWS和PBS样品的糊化转变温度升高,油炸PS样品的糊化转变温度变化不大。在相同初始水分含量下(30%),ΔH值:PBS(8.06 J/g)>NWS(7.80 J/g)>PS(5.52 J/g),表明PS的有序程度较差。RVA结果表明,油炸明显改变了样品的糊化特性,当水分含量从20%增加至50%时,NWS、PS和PBS的峰值粘度分别下降了852.50 m Pa s、2826.00 m Pa s、1452.67 m Pa s。动态流变结果显示,油炸处理后,PS的弹性模量(G’)值明显低于NWS和PBS,其粘性模量(G′′)值明显高于NWS和PBS,说明PS淀粉颗粒受到的破坏比NWS和PBS更严重。3.采用低场核磁共振仪(LF-NMR)、衰减全反射红外光谱仪(ATR-FTIR)、激光共聚焦显微镜(CLSM)研究了油炸过程中三种晶型淀粉在不同初始水分含量下油脂含量与分布的变化规律。LF-NMR和ATR-FTIR结果表明,随着样品中初始水分含量的增加,油脂含量呈现先增加后下降的趋势。当初始水分含量由20%增加至30%时,PS吸收了最多的油脂(0.5558 g/g)。CLSM结果显示,相比于NWS和PBS,PS的荧光强度最强,表明PS中脂质分子含量最高。4.采用离子色谱仪、低温氮吸附仪和13C固体核磁共振波谱仪(13C CP/MAS NMR)研究了油炸过程中不同晶型淀粉结构与吸油特性的关系。离子色谱仪结果表明,油炸处理使得不同晶型淀粉的短链比例增加,而长链(B2+B3)比例减少,其中PS侧链链长降解程度比NWS和PBS更显著,导致其油脂含量更高。低温氮吸附结果表明,在初始水分含量为40%时,PS的比表面积(SBET=0.8948 m~2/g)、介孔体积(VBJH=0.9048 m~2/g)以及介孔平均直径(DBJH=14.5884 nm)均最大,这有利于PS吸附油脂。13C CP/MAS NMR结果表明,在初始水分含量为40%时,与NWS和PBS相比,PS的双螺旋含量最低(54.6%),表明其双螺旋结构受到破坏更严重,使得内部分子结构更疏松,这种松散的结构有利于油脂分子的渗入。