近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所果蔬加工制造與營(yíng)養(yǎng)健康創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)通過(guò)調(diào)節(jié)果膠HG結(jié)構(gòu)域酰胺化程度探究了不同交聯(lián)強(qiáng)度果膠凝膠下的冰晶生長(zhǎng)行為。相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《Food Chemistry》（JCR一區(qū)，IF=8.8）上，加工所2019級(jí)博士生馮舒涵為論文第一作者，畢金峰研究員與易建勇研究員為共同通訊作者。該研究得到了中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所創(chuàng)新工程院所重點(diǎn)任務(wù)（CAAS-ASTIP-2022-IFST）及國(guó)家蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目（CARS-27）的支持。
冰晶生長(zhǎng)行為是影響凍干產(chǎn)品孔隙結(jié)構(gòu)的重要決定因素之一，在宏觀層面上決定了凍干產(chǎn)品在咀嚼過(guò)程中產(chǎn)生的力學(xué)波動(dòng)和聲學(xué)特性。目前，凍干食品凝膠產(chǎn)品關(guān)注度日益上升，并逐步應(yīng)用于食品3D打印、質(zhì)構(gòu)品質(zhì)調(diào)控、復(fù)合重組產(chǎn)品制造等多個(gè)領(lǐng)域。然而，目前不同交聯(lián)強(qiáng)度的凝膠網(wǎng)絡(luò)對(duì)凍干預(yù)凍階段冰晶生長(zhǎng)行為的具體影響還尚未可知。
本研究以蘋(píng)果果膠為基礎(chǔ)，通過(guò)調(diào)節(jié)果膠HG結(jié)構(gòu)域酰胺化程度獲得具有不同交聯(lián)強(qiáng)度的酸誘導(dǎo)凝膠，并在相同的溫度條件下進(jìn)行預(yù)凍，以探究不同交聯(lián)強(qiáng)度的凝膠網(wǎng)絡(luò)對(duì)冰晶生長(zhǎng)行為的影響。結(jié)果表明，高度酰胺化的果膠表現(xiàn)出更快的凝膠化速率和更強(qiáng)的氫鍵誘導(dǎo)凝膠網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)低溫掃描電子顯微鏡（cryo-SEM）觀察，發(fā)現(xiàn)在低酰胺化度的冷凍凝膠中有較小的冰晶體形成，表明較弱的交聯(lián)凝膠網(wǎng)絡(luò)可以更有效地抑制結(jié)晶進(jìn)程。此外，研究還發(fā)現(xiàn)物料內(nèi)部水分升華后，具有高交聯(lián)性的凍干凝膠支架強(qiáng)度表現(xiàn)出較少的孔隙數(shù)量、較高的孔隙率、較小的比表面積和較大的機(jī)械性能。以上研究有望證實(shí)冷凍干燥多孔結(jié)構(gòu)的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能可以通過(guò)改善多孔機(jī)制內(nèi)多聚物的交聯(lián)強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)有效調(diào)節(jié)。
該研究為凝膠網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)強(qiáng)度對(duì)冰晶生長(zhǎng)行為的影響研究提供了新的理論依據(jù)，為重組凍干果蔬產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)和質(zhì)構(gòu)特性的調(diào)控提供了新思路。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2023.136758
日期：2024-02-18
冰晶生長(zhǎng)行為是影響凍干產(chǎn)品孔隙結(jié)構(gòu)的重要決定因素之一，在宏觀層面上決定了凍干產(chǎn)品在咀嚼過(guò)程中產(chǎn)生的力學(xué)波動(dòng)和聲學(xué)特性。目前，凍干食品凝膠產(chǎn)品關(guān)注度日益上升，并逐步應(yīng)用于食品3D打印、質(zhì)構(gòu)品質(zhì)調(diào)控、復(fù)合重組產(chǎn)品制造等多個(gè)領(lǐng)域。然而，目前不同交聯(lián)強(qiáng)度的凝膠網(wǎng)絡(luò)對(duì)凍干預(yù)凍階段冰晶生長(zhǎng)行為的具體影響還尚未可知。
本研究以蘋(píng)果果膠為基礎(chǔ)，通過(guò)調(diào)節(jié)果膠HG結(jié)構(gòu)域酰胺化程度獲得具有不同交聯(lián)強(qiáng)度的酸誘導(dǎo)凝膠，并在相同的溫度條件下進(jìn)行預(yù)凍，以探究不同交聯(lián)強(qiáng)度的凝膠網(wǎng)絡(luò)對(duì)冰晶生長(zhǎng)行為的影響。結(jié)果表明，高度酰胺化的果膠表現(xiàn)出更快的凝膠化速率和更強(qiáng)的氫鍵誘導(dǎo)凝膠網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)低溫掃描電子顯微鏡（cryo-SEM）觀察，發(fā)現(xiàn)在低酰胺化度的冷凍凝膠中有較小的冰晶體形成，表明較弱的交聯(lián)凝膠網(wǎng)絡(luò)可以更有效地抑制結(jié)晶進(jìn)程。此外，研究還發(fā)現(xiàn)物料內(nèi)部水分升華后，具有高交聯(lián)性的凍干凝膠支架強(qiáng)度表現(xiàn)出較少的孔隙數(shù)量、較高的孔隙率、較小的比表面積和較大的機(jī)械性能。以上研究有望證實(shí)冷凍干燥多孔結(jié)構(gòu)的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能可以通過(guò)改善多孔機(jī)制內(nèi)多聚物的交聯(lián)強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)有效調(diào)節(jié)。
該研究為凝膠網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)強(qiáng)度對(duì)冰晶生長(zhǎng)行為的影響研究提供了新的理論依據(jù)，為重組凍干果蔬產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)和質(zhì)構(gòu)特性的調(diào)控提供了新思路。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2023.136758
日期：2024-02-18
