麦芽糊精对芒果粉状态图和焓松弛的影响

发布时间：2020-08-06 07:53

【摘要】：芒果营养丰富,但新鲜芒果水分含量较高,不易保存。将芒果加工成芒果粉是延长芒果货架期的重要加工方式。然而,经冷冻干燥处理的芒果粉会形成非平衡无定形态,从而造成芒果在加工贮藏中品质的不稳定。由于麦芽糊精的玻璃化转变温度(T_g)较高,添加麦芽糊精能提高芒果粉的贮藏稳定性。因此,本文将研究麦芽糊精对芒果粉的T_g以及状态图的影响。此外,芒果粉在玻璃态贮藏过程中也可能发生品质下降,即发生了焓松弛现象。因此,本文还将进一步研究芒果粉以及麦芽糊精对芒果粉焓松弛行为的影响,以期能进一步揭示麦芽糊精提高芒果粉稳定性的机理。目前关于无定形态的芒果粉在贮藏过程中的品质稳定性研究甚少,因此深入探索其T_g、状态图和焓松弛行为将为芒果加工、贮藏过程中保持品质的稳定性提供科学依据和技术支持。本文研究了麦芽糊精对芒果粉的吸附等温线和玻璃化转变温度曲线,采用两者联合分析,明确麦芽糊精对芒果粉贮藏稳定性的影响。采用KWW方程进行焓松弛的非指数性分析,研究芒果体系的焓松弛行为。通过对芒果粉的脆性进行分类,进一步揭示老化过程中的焓松弛行为。主要研究结果如下:(1)芒果粉和添加麦芽糊精芒果粉的吸附等温线的吸附特性均符合Ⅲ形,且添加麦芽糊精可以显著抑制芒果粉的吸湿性。由GAB模型拟合参数可知,添加麦芽糊精后芒果粉的单分子层含水率明显降低。芒果粉的T_g随着含水率的增加而降低,且添加麦芽糊精可提高芒果粉在相同含水率下的T_g。添加麦芽糊精后芒果粉在25°C下的临界水分含量(CWC)和临界水分活度(CWA)分别增加了27.66%和380.65%,从而提高芒果粉的贮藏稳定性。(2)芒果粉在低于T_g下5、10和15°C的物理老化对冻干芒果粉的T_g有显著影响,老化温度越低,其对应的T_g越高。研究了芒果粉的非指数焓松弛,在玻璃化转变温度下,芒果粉在更低温度下的平均分子松弛时间(τ)大于其在较高温度下的τ。此外,通过芒果粉的脆度指数(m)得到芒果粉是强体。然而,其热力学脆度预测芒果粉是一个脆度指标。(3)添加麦芽糊精的芒果粉在低于T_g下5、10和15°C进行老化实验,不同的老化温度对添加麦芽糊精芒果粉的T_g有显著影响。老化温度越高,其T_g越低。添加麦芽糊精后可提高芒果粉的T_g。添加麦芽糊精后芒果粉的τ增大。在计算添加麦芽糊精芒果粉的强体/脆体上,不同的计算方法对添加麦芽糊精后芒果粉的脆度指标(强体/脆体)划分存在差异。但是添加麦芽糊精后均降低了芒果粉的动力学脆度(m)和热力学脆度(△C_p)。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS255.4
【图文】：

快速冷却,无定形,玻璃态

业科学院硕士学位论文第一章引 M，对应的温度为库兹曼温度（Tk）。在 Tk以下时，液态比结晶态的热焓值更低，液体分子结构更有序。但是，这是不可能的，因为液体不会高于晶体的有序性，因此被称为“论”（Prerz, 1994）。实际上，在达到 Tk前，超冷液体已经转变为玻璃态。态向晶体的转变是一个热力学过程，玻璃态的形成是动力学的过程，在这种状态下，玻序状态没有足够的动能来克服分子相互移动所需的势能障碍。玻璃态下分子处于固定但列的状态。晶态的分子排列是远程有序，而玻璃态下分子排列是近程有序，远程无序。下分子的移动和转动减小到一个基团的振动（Yu, 2001）。因此，Stokes 粘度(局部粘度积粘度)几乎达到玻璃状态。但是，在达到绝对零度以前，分子移动是不会停止的(Sima 1995; Fennema, 1996)。

芒果,麦芽糊精,吸附等温线

图 2.1 芒果粉和添加麦芽糊精的芒果粉 25 °C 下的吸附等温线Fig.2.1 Moisture sorption isotherms of mango powder with and without maltodextrin addition at 25°C2 GAB 模形拟合参数单分子层含水量(Xm)的值表示与食品中非水成分上的吸附位点（极性基团）结合的第一数量。Xm对干燥食品的理化稳定性有着重要的影响，如脂质氧化、酶活性、非酶褐变、保留和结构特征等。因此在特定的温度下，Xm对应的是最安全的 aw。参数 C 与单层吸释放的热量有关。Lewicki（1997）研究表明：当 5.67 ≤ C ≤ ∞ 时，GAB 模型拟合得到品的真实 Xm误差不超过 15.5%。通过 GAB 方程拟合后得到芒果粉和添加麦芽糊精芒果粉的参数如表 2.1。GAB 方程拟果粉和添加麦芽糊精芒果粉的 C 值分别为 22.53 和 17.64，其均大于 5.67，因此 GAB 方于描述芒果粉和添加麦芽糊精的芒果粉的吸附等温行为。芒果粉和添加麦芽糊精的芒果别为 0.112g/g 和 0.059g/g。添加麦芽糊精后芒果粉的单分子层含水率明显降低，这是由精（DE=16.5-19.5）含有较少的亲水基团，而芒果中的水分吸附行为主要是芒果粉中无的羟基和水分子中氢的结合，添加麦芽糊精后芒果粉中的亲水性位点减少，因此吸附水降低。其他果粉也有类似行为（ Silva et al., 2006; Gabas et al., 2007; Telt ′nez-Navarrete, 2009）。

热流曲线,热流图,玻璃化转变温度,芒果

中国农业科学院硕士学位论文第二章麦芽糊精对芒果粉状态图的影响2.3.3 DSC 分析热转变2.3.3.1 含有非冻结水样品的热转变通过差示扫描量热仪(DSC)得到不同水分含量的芒果粉的热流图，如图 2.2a 是含有 0.348 g/g（aw=0.75）湿基含水率芒果粉的热流曲线图；图 2.2b 是含有 0.215 g/g（aw=0.75）湿基含水率添加麦芽糊精的芒果粉的热流曲线图。aw在 0.12-0.75 之间的热流曲线图中，没有出现冰晶熔融产生的吸热峰，表明样品中不存在冻结水（赵金红, 2015）。其中玻璃化转变的起始点(Tgi)和终点(Tge)是通过转变前后平稳处的点外推得到的切线和基线得到的，而中间点(Tgm)是从初始和终点得到的。芒果粉以及添加麦芽糊精的芒果粉所有的热流曲线图，均只有一个玻璃化转变。这一研究结果与Chen 等（2017）和 Shi 等（2015）的相同。

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