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抗坏血酸通常称为维生素C,是一种水溶性活性化合物。抗坏血酸除了在人体内的营养作用外,作为一种抗氧化剂成分已经被广泛应用于各种食品配方中。抗坏血酸有助于无机铁的吸收并且抑制体内致癌化合物的形成,也可以作为辅酶因子,包括肉碱和noradernaline的生物合成、促进胶原合成、调节神经系统以及提高对疾病免疫性。抗坏血酸在减少严重疾病比如心脏病、癌症和白内障的潜在作用是非常有兴趣的。随着对这种重要食品成分功能性质认识的提高,将它加入得到各种食品体系的趋势日渐增多。食品强化抗坏血酸是因为它的生物效应,但是它和其它食品成分的高反应活性会使整个食品体系不稳定。因此,抗坏血酸作为一种强化剂在应用前需要进行稳定。
本研究利用热熔挤压技术将抗坏血酸包封于玻璃化麦芽糊精介质中来提高它的功能性。因为挤压包埋技术的成功依赖挤压产品的玻璃化转变温度,为了获得合适的玻璃化转变温度和载量,确定了和玻璃化转变温度有关的因素并且利用响应面实验进行了优化。结果表明,配方(总质量472.50克,心壁比0.2,加水量为9毫升)在默认条件:喂料速度,1.5千克/小时;螺杆转速,50转,分钟;挤压腔中四个区段(1,2,3,4)的温度设定分别为65℃,95℃,115℃和95℃;使用直径为3毫米单圆孔模,得到挤压产品的玻璃化转变温度为42.3℃以及16.44%的载量。在35℃,88~90%相对湿度经过60天的贮藏,没有包埋的空白抗坏血酸含量下降了2%,而挤压产品同比下降了16.5%。文献表明,当抗坏血酸添加到食品中时会和食品中其它成分发生反应,但是当它单独存在时相对稳定。因此,在将其加入到食品体系前对它进行稳定化/包埋是有意义的。优化的配方在不同初始加工条件下挤压,比如喂料速度为1.0、1.5、2.0、2.5和3.0千克/小时,螺杆转速为30、40、60、80和100转/分钟,挤压腔/熔化温度的范围为61.6~115.4℃。结果显示:提高喂料速度会增加电机扭矩(44.2~51.5牛顿·米)、增加模头压力(32~49巴)以及密度(1.31~1.54克,平方厘米),但是膨胀比(1.56~1.88)和物料在挤压腔中平均停留时间(152~252秒)会下降。随着螺杆转速提高,增加了膨胀比(1.55~2.05)和挤压腔的温度,但是挤压产品的密度(1.41~1.46克/平方厘米)、电机扭矩(32~47牛顿·米)、模头压力(21~39巴)和物料在挤压腔中平均停留时间(118~207秒)发现呈下降趋势。提高挤压腔第三段的温度增加了膨胀比(1.36~1.81)以及熔化温度(98~104℃),但是电机扭矩(23.5~40牛顿·米)、模头压力(32~40.6巴)、密度(1.41~1.51克,平方厘米)和物料在挤压腔中平均停留时间(141~200秒)是降低的。
本研究表明:经过优化配方的样品在先前优化过的最佳挤压条件(喂料速度1.5千克,小时,螺杆转速40转每分钟,挤压腔的第二、三段温度为98和100摄氏度)下挤压。包埋抗坏血酸玻璃态的挤压产品的性质表征有:分析包埋率、载量、水分含量、密度、膨胀度、玻璃化转变温度、结晶性质和表面粘度。表明大约16.43%的抗坏血酸挤压后被成功包于基质中,包封率在98.40%。差式扫描量热仪、扫描电子显微镜和X射线衍射分析表明冷却的抗坏血酸挤压产品和麦芽糊精处于无定形态。差式扫描量热曲线显示挤压物玻璃化转变温度为42.60℃。在扫描电子显微镜图片中没有发现有抗坏血酸结晶,并且在X射线衍射分析中抗坏血酸结晶也消失了表明抗坏血酸和麦芽糊精可互溶的,在熔化配方过程中形成了固熔体。在室温条件下经过三个月贮藏实验,X射线衍射分析未发现重结晶。结块实验表明,升高的贮藏温度是结块性质和表面粘度的原因。经过十天贮藏挤压物的表面和内部产生了小裂纹表明进一步的研究需要提高配方和使用的各种成分。总之,热熔挤压技术有助于包埋抗坏血酸并且这个方法可以扩展到包埋其它不稳定性食品成分。