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细胞壁通透性的增强可以有效地帮助解决食品组织破碎难的问题,并且能够促进食品组织中营养元素的释放,提高营养元素的提取产率。对绝大部分食品材料而言,营养元素提取时,食品材料物理性质的差异会影响细胞破碎条件的选择。但是研究者很少根据食品材料物理性质的差异去选择合适的细胞破碎条件,因此对于细胞破碎条件对食品组织结构和营养元素提取产率的影响目前尚缺少系统性地研究。本文选取具有特殊物理结构的西兰花小花作为实验材料,首先第一部分工作选用最常见的机械匀浆机对花体组织进行破碎,系统研究破碎条件对花体组织结构和维生素C提取产率的影响。实验发现在机械匀浆机转速范围内(5000-25000 rpm),匀浆时间为1-15分钟时,西兰花小花中的维生素C提取产率会随组织破碎程度的增加而显著提高。利用机械匀浆法提取维生素 C的最优工作条件为25000 rpm,5分钟,并将花体平均直径从553.9μm降低至395.9μm(粒径范围在0~2300.0μm)。考虑到食品材料不同部位物理性质的差异对细胞组织破碎程度的影响,本文进一步选取西兰花小花部位不同物理性质的花蕾和花茎为实验材料,对这三部分组织分别优化其机械匀浆破碎条件。实验发现,小花、花蕾和花茎所需的破碎条件不同,花蕾和花茎所需的提取条件为25000 rpm,10分钟。花蕾中维生素C的提取产率远高于花茎部位,破碎过程中,释放出不同的热量。因此,营养元素的提取条件应该根据食品材料不同的物理性质作出优化。 以上的工作证实利用机械匀浆破碎技术,在增大细胞组织破碎程度的同时,营养元素提取产率也有显著提高。然而由于仪器的限制,使用机械匀浆技术后样品所能达到的最小粒径也在390.0μm左右,远小于文献报道最小粒径50.0μm。所以下一部分工作中系统地引入了高压均质法、超声波法、液氮研磨法与行星球磨法进行破碎,进一步探索细胞破碎程度与营养元素提取产率之间的关系。结果显示相比其他四种破碎方法,高压均质技术的引入可以显著提高食品材料的细胞破碎程度(~50.0μm),并且得到的粒径分布较窄(粒径范围在0~394.2μm)。维生素C的提取产率也有显著增加,增产率可达20%左右。相比机械匀浆法,行星球磨法的引入也可以显著提高食品材料的细胞破碎程度,但所得维生素C的提取产率却没有显著增加,其原因是由于球磨法的时间过长导致样品温度升高。因此,营养元素最佳提取条件的选择需要综合考虑食品材料的组织结构变化、热量变化和食品加工的间歇性等因素。 最后,考虑到热烫处理可以软化食品材料的细胞壁和细胞膜,改变组织结构,提高细胞壁的通透性,本文又进一步引入蒸汽热烫、水浴热烫、微波热烫三种方法对西兰花小花进行30~120秒热处理,然后借助机械匀浆机、高压均质机、行星球磨机三种方法进行细胞破碎。研究表明微波热烫时间的延长会显著加速食品材料的软化和结构的坍塌。相比新鲜样品,蒸汽、水浴、微波热烫处理食品材料后,借助机械匀浆法、高压均质辅助机械匀浆法、行星球磨法破碎,营养元素的提取产率均有显著增加。当借助机械匀浆法破碎组织细胞时,营养元素的提取产率可提高50%~220%。当借助高压均质辅助机械匀浆法破碎组织细胞时,营养元素的提取产率可提高19%~72%。当借助行星球磨破碎组织细胞时,营养元素的提取产率可提高173%~560%。考虑到水浴热烫时间的延长会加剧食品材料中营养元素向沸水介质中的流失,极大降低食品的营养价值。本课题通过科学实验系统地总结得出微波热烫效果最好,其次是蒸汽热烫,最后是水浴热烫。对比机械匀浆、高压均质辅助机械匀浆、行星球磨三种方法,总结得出:高压均质辅助机械匀浆破碎组织细胞效果最好,其次是行星球磨法,最后是机械匀浆法。