乳酸发酵制备火棘果咀嚼片品质特性及功能作用研究

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火棘果作为新食品资源果品,其因丰富的营养成分和天然活性成分而具有极高的食用和药用价值,但其果粒小,口感粗糙酸涩,不易直接食用,鲜果的季节性以及不耐贮存等特点使其利用受限。乳酸发酵是重要的食品生产和保藏方式,通过发酵产酸延长食品保质期和形成特有的风味,并改变食品质地和营养特性。干燥是较传统的延长食品贮藏期并有效保留果品质量的加工技术,目前干燥技术对果蔬品质的研究主要集中在原始生鲜物料上,针对发酵物料的干燥方式及对食用品质的影响研究相对较少。为此,本研究主要探讨发酵和干燥工艺对火棘鲜果的滋味品质、营养功能性品质、风味品质及理化特性等的影响,为调控火棘果产品食用性、安全性和功能性的最适加工工艺、开发与设计及货架期预测等提供相关的指导建议。主要研究内容和结果如下:(1)分析了火棘果的基本营养成分、滋味品质及功能特性,并研究接种保加利亚乳杆菌进行乳酸发酵的最佳工艺参数。结果显示:富含膳食纤维(17.80%)和矿物质的火棘鲜果含有丰富的有机酸,其中苹果酸、柠檬酸和琥珀酸含量最高。乳酸发酵的三因素三水平试验、响应面优化试验和验证试验显示:影响火棘果发酵优化响应值(总酸﹕总游离氨基酸﹕感官评价=0.4:0.3:0.3)的主次因素顺序为发酵时间>液料比>接种量。同时,两因素的交互影响较强,该模型在试验范围内存在稳定点。故火棘果浆最优化的乳酸发酵工艺参数为:接种量2.1%,液料比2:1(m L/g),发酵时间96 h。此条件制备的火棘果发酵液较其他试验组和鲜果具有较小的粒径,较低的多酚类物质破坏率,较高的总酸、可溶性总糖、游离氨基酸和可溶性膳食纤维含量。此外,发酵液较鲜果新增了乳酸和乙酸等滋味成分,有机酸总量从火棘鲜果的26.43mg/g(干基)显著升至最优火棘果发酵液的40.75 mg/g(干基)。以上结果说明适宜的乳酸发酵条件使得发酵液具有较高的营养成分保留率和较好的酸涩粗糙口感改善率。(2)研究了5个不同温度和四种干燥方式(热风干燥(Hot Air Drying,HAD)、真空冷冻干燥(Vacuum Freeze Drying,VFD)、热风结合微波真空干燥(Hot Air-Microwave-Assisted Vacuum Drying,HAMAVD)和热风结合微波干燥(Hot Air-Assisted Microwave Drying,HAAMD))对最优火棘果发酵液的品质影响。研究结果显示:在70℃热风干燥温度下,火棘果粉的冲调析水量较少,色泽、5-羟甲基糠醛和功能性成分保留率较高,同时能耗也略高;但将其与微波干燥技术相结合,形成的HAMAVD和HAAMD工艺不仅有效降低能耗,同时干燥果粉的色泽、复水性、流动性、组织结构、滋味品质、营养特性和香气特征等品质更佳。其中,HAAMD可能因先采用高温(微波干燥)再采用梯度低温的脱水方式使得耗时和能耗最低。与VFD相比,HAAMD果粉的流动性、孔隙率、复水性、鲜味品质及功能性成分保留率不及VFD,在持水/油力、营养成分保留率、滋味品质及挥发性成分的香气特征上两者差异不显著,但HAAMD果粉分散性更好、粒径更均一、色泽变化率更小、不易吸潮、更易运输和贮藏。综上,有序的降温程序结合微波干燥技术不仅可以在一定程度上改善干燥制品的品质,同时能耗率较低,时间成本较小,综合考虑宜采用热风结合微波干燥工艺对火棘果发酵液进行脱水干燥处理。(3)主要探究和评价了火棘果咀嚼片产品的设计、安全性、食用性、功能作用和货架期。结果显示:最优发酵和干燥的火棘果咀嚼片在果粉净含量为50%,麦芽糊精添加量20%,糖醇添加量30%(木糖醇与甘露醇质量比为3:2)时,甜度为30%(6%甜度来自于火棘果粉)的该设计产品具有较高的硬度、脆度、消费者满意度和模糊综合评价感官得分。同时,该产品的水分含量、色泽、亚硝酸盐含量、菌落总数、酵母菌和霉菌总数及致病菌均符合产品生产标准,鲜果中存在的氰苷类制毒物质也随着加工处理得以清除。此外,其丰富的膳食纤维等营养物质、独特的风味和柔和的甜酸比(15:1)获得较高的食用性品质评价。进一步分析该样品在模拟体外代谢中吸附葡萄糖、抑制淀粉水解、吸附亚硝酸盐(NO2-)和胆固醇等能力可知:其对葡萄糖的吸附力约为18.50 mg/g,淀粉消化抑制率12.20%,血糖指数最小可降低46.59,最大NO2-吸附量6.55 ug/g(p H 2.0),最大胆固醇吸附量31.23 mg/g(肠道环境),说明富含多孔膳食纤维的该样品可能具有一定的降血糖和降血脂的功能。最后,货架期预测经高温加速败坏试验显示:在火棘果咀嚼片的滋味品质、色泽及微生物安全性指标均合格的情况下,确定35℃和45℃贮藏环境下分别不宜存放超过76天和36天。故货架寿命比率Q10为2.11,火棘果咀嚼片在25℃环境条件下可贮藏161天,在4℃环境条件下可贮藏769天,说明其在保鲜冰箱中储存不仅有利于风味、滋味与营养品质保留,同时也提高安全性,延长贮藏期。
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