L-抗坏血酸棕榈酸酯对油脂结晶网络的影响及其应用

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塑性脂肪中的结晶网络结构对于加工食品的功能特性,如结构、风味、口感、货架期等具有重要意义。目前研究发现,乳化剂可应用于调节塑性脂肪中的结晶网络结构,改善塑性脂肪功能特性,并且不同结构的双亲性分子对脂肪结晶网络的影响存在差异性。基于L-抗坏血酸棕榈酸酯(L-ascorbyl palmitate,L-AP)具有类似于乳化剂的双亲性结构,因而预测L-AP可发挥调节脂肪结晶网络的作用,然而关于L-AP在油脂加工和改性中的特异性影响有待研究。本课题分别探究L-AP对固油结晶特性的改善以及在液油中结晶网络的构建行为,并评价了其在面包烘焙中的应用效果。主要内容及结论如下:1、通过结晶动力学分析和差示扫描量热仪(Differential scanning calorimeter,DSC)从宏观角度研究了L-AP对棕榈油(Palm oil,PO)和椰子油(Coconut oil,CO)结晶速率、晶体成核生长方式以及热性质的影响;通过X-射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)和偏振光显微镜(Polarizing light microscope,PLM)探究了L-AP对PO和CO晶体结构和微观形态的改变。结果表明:L-AP的添加显著影响PO和CO的结晶行为,主要体现在加快其结晶速率(K)、降低结晶诱导时间(τSFC)、改变结晶指数(n),从而改变成核和晶体生长方式;L-AP参与结晶过程中甘三酯分子组装,促使PO中甘三酯的晶型由β晶型向β′晶型转变,纳米晶层厚度减小。而CO中L-AP的添加并未改变其晶型,但纳米晶层厚度增大。L-AP的添加使PO晶体变得更加细小,CO的晶体更加致密,二者均表现出更有序的结晶结构(更高的Db)。2、以高油酸葵花籽油(High oleic sunflower oil,HOSO)和花生油(Peanut oil,PNO)作为基料油,通过流变学实验、PLM、XRD和FTIR等分析方法分别探究了L-AP构建的结晶网络的宏观-微观结构、分子特性以及形成机制。结果表明:宏观上,随L-AP浓度增大,G′增大,表观粘度增大,机械强度提高;温度扫描和触变性扫描实验中表现出良好的热稳定性和结构回复性。微观上,通过PLM观察到样品中存在大量的针状晶体,晶体端点相互接触连接构成三维网状结构,包裹液油,最终形成凝胶态。并且随着浓度的增加,结晶网络结构变得更加致密,并产生更多细小的晶体。XRD结果说明,在形成结晶网络的过程中,加热使L-AP的多晶型结构被破坏,冷却过程中通过分子重组构成结晶网络。FTIR测试进一步说明结晶网络形成的主要推动作用是氢键。L-AP添加量的增加会增加-OH的数量,进而形成更多的氢键,提高稳定性。3、将上述结晶网络由L-AP改善/构建的油脂应用到面包烘焙中。通过使用物性分析仪、高精度分光测色仪、XRD和低场核磁共振仪等仪器从结构特性(比容、烘焙损失、气孔平均面积以及孔隙密度)和老化过程(面包硬度、淀粉结晶度和面包中水分迁移)两个角度评价不同油脂对面包品质的影响。对整体而言,用固油(起酥油、PO、PO与L-AP混合物、CO、CO与L-AP混合物,凝胶油)制作的面包具有更好的结构特性,表现为更大的面包比容,更小的气孔面积以及更致密的气孔分布。L-AP基凝胶油具有部分取代固态油脂的可能。L-AP对结晶网络的改善具有积极作用,主要表现为提高的面包的比容,降低了烘焙损失,增强持气能力(更细小的平均气孔面积和更致密的孔隙密度)。同时L-AP可与直链淀粉间相互作用形成复合物,并且其分子结构中大量羟基可与水分子结合,从而产生抑制面包老化的作用。
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