【摘 要】
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我国作为板栗原产国,产量常年位居世界第一,但由于缺乏深加工产业及现有加工产品附加值低等问题严重制约了我国板栗产业链的发展,这主要与对板栗加工性质和营养功能的研究不够深入有关。而淀粉作为板栗的主成分,其存在加工后消化率升高及易回生等问题在一定程度上限制了高品质营养健康板栗食品的开发。因此,从协同调控板栗淀粉消化性能及回生性能的视角,在提高其营养功能的同时赋予其优良的加工品质,是突破板栗制品创制瓶颈的
【基金项目】
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“十三五”国家重点研发计划项目(2019YFD1002305);
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我国作为板栗原产国,产量常年位居世界第一,但由于缺乏深加工产业及现有加工产品附加值低等问题严重制约了我国板栗产业链的发展,这主要与对板栗加工性质和营养功能的研究不够深入有关。而淀粉作为板栗的主成分,其存在加工后消化率升高及易回生等问题在一定程度上限制了高品质营养健康板栗食品的开发。因此,从协同调控板栗淀粉消化性能及回生性能的视角,在提高其营养功能的同时赋予其优良的加工品质,是突破板栗制品创制瓶颈的行之有效的途径之一。本论文提出采用挤出处理耦合亲水胶体及多酚的分子相互作用,诱导板栗淀粉结构发生演变,进而实现提高其抗消化性能和抑制其回生行为,并通过构建物理模型阐明相关的分子机制。在此基础上,考察了该调控技术对板栗全粉加工性质和消化性能的影响。具体的研究及结论如下:系统研究了挤出处理、挤出耦合亲水胶体(瓜尔胶/黄原胶/羟丙基甲基纤维素)、挤出耦合亲水胶体和多酚(阿魏酸)对板栗淀粉回生及消化性质的调控作用。结果显示,挤出处理促进板栗淀粉的短期回生但抑制其长期回生;耦合亲水胶体可显著提高挤出板栗淀粉的抗消化性能,抑制板栗淀粉储藏过程中的回生行为,随着亲水胶体添加量的增加,效果越加明显,其中耦合5%亲水胶体对短期储藏的回生抑制率达48.89%-55.62%,长期储藏的回生抑制率达34.98%-36.19%;在此基础上进一步耦合阿魏酸使板栗淀粉的抗回生及抗消化性能进一步提高,当亲水胶体添加量为3%,阿魏酸添加量为5%时,对板栗淀粉短期储藏的回生抑制率达74.30%-78.69%,长期储藏的回生抑制率达46.34%-48.10%。此外,消化动力学和重结晶动力学研究结果显示,挤出耦合瓜尔胶相互作用可降低板栗淀粉的消化速率和消化程度,以及储藏过程中的成核速率和晶体生长速率,耦合阿魏酸后这种效果更加明显。利用现代分析技术探究了挤出处理体系、挤出板栗淀粉-亲水胶体二元体系、挤出板栗淀粉-亲水胶体-阿魏酸三元体系及其在储藏过程中分子间的相互作用行为诱导板栗淀粉及其复合物结构的演变规律。研究结果显示:挤出处理导致了板栗淀粉分子链解聚和断裂,直链淀粉含量、支链淀粉短支链比例增加,长支链比例降低,双螺旋结构解旋和结晶结构破坏,与此同时有新单螺旋和V型结晶结构形成;在二元体系中,亲水胶体会对板栗淀粉分子链形成物理缠绕和包覆以及氢键作用,致使板栗淀粉整体有序结构被进一步破坏,且还抑制了储藏过程中螺旋及结晶结构的形成,随添加量增加效果越显著;在三元体系中,除存在淀粉自身分子作用、亲水胶体与淀粉分子相互作用外,阿魏酸通过疏水力和氢键作用与淀粉形成单螺旋复合结构和结晶结构,并阻碍淀粉分子链重聚集,同时还与亲水胶体发生氢键作用削弱其与淀粉的相互作用,使得复合物螺旋结构和结晶结构增加,且在储藏过程中促进了体系螺旋结构的形成,但抑制了结晶结构的形成,且随阿魏酸添加量的增加这种趋势更明显。根据上述研究结果建立了挤出耦合亲水胶体和阿魏酸协同调控板栗淀粉回生及消化特性的物理模型并揭示了相关调控机制。在此基础上,考察了挤出耦合亲水胶体和阿魏酸对板栗全粉加工性质和消化性能的影响规律。结果显示,挤出耦合亲水胶体提高了板栗全粉的冻融稳定性、吸水性及水溶性,降低了吸油性、起糊温度,增大了崩解值并可调控其糊稳定性。而进一步向体系中引入阿魏酸会增大峰值黏度、起糊温度、崩解值和抗消化组分,但对板栗全粉的冻融稳定性、吸水性、水溶性、吸油性影响较小。同时挤出耦合3%亲水胶体及3%阿魏酸使板栗全粉的抗消化组分增加了27.00%-32.10%。本论文有关利用挤出耦合亲水胶体和阿魏酸分子相互作用方法实现对板栗淀粉的回生性能和消化性能协同调控的研究结果,具有良好的创新性,学术价值和实用意义,可为创制高品质及营养健康的板栗制品提供理论依据与技术支撑,对促进板栗加工业发展起到积极作用。
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