（食品科学专业论文）小麦麸脂肪替代品的研究.pdf

摘要 摘要 我国是小麦的生产大国，小麦麸皮是小麦加工的主要副产品，2 0 0 8 年总产量达到 3 0 0 0 万吨，但开发利用程度低。论文以小麦麸皮为原料，选择合适的淀粉酶和酶解条件， 对小麦麸皮中的淀粉进行水解，控制d e 值( 水解度) 低于1 0 ，把水解液进行喷雾干燥， 得n 4 , 麦麸脂肪替代品，对其功能性质进行研究，最后以冰淇淋品质为指标，研究了小 麦麸脂肪替代品在低脂冰淇淋中的应用。 首先，研究了低d e 值小麦麸脂肪替代品的制备和干燥工艺，并对其基本成分进行 分析。在6 5 ，1 0 m i n 的条件下糊化小麦麸皮中的淀粉，选用中温淀粉酶对淀粉进行酶 解，通过单因素实验和响应面回归得到：在7 0 ，料水比1 ：2 0 ，自然p h ( 6 5 ) ，酶解5 m i n 的条件下，加酶量和酶解时间对d e 值得影响。并通过回归方程确定了d e 值为3 2 ( w b f s 3 2 ) 和8 9 ( w b f s 8 9 ) 的两组低d e 值小麦麸脂肪替代品的酶解工艺。在进风 温度2 0 0 ，出风温度8 0 ，进料速率2 0 m l m i n 的条件下通过喷雾干燥得到品质较好 的小麦麸脂肪替代品粉末。对不同d e 值小麦麸脂肪替代品的成分进行分析，结果表明 w b f s 3 2 中麦芽糊精的数均分子量和重均分子量分别为1 9 6 2 8 、4 0 7 6 6 ，低聚糖中7 0 0 3 的聚合度在5 以上；w b f s 8 9 中麦芽糊精的数均分子量和重均分子量分别为1 9 4 8 4 、 3 8 6 8 8 ，低聚糖中7 4 1 2 的聚合度在5 以上。 其次，以已有商业化脂肪替代品( d e 值为3 的麦芽糊精) 为参照，对d e 值为3 2 和8 9 的小麦麸脂肪替代品的性质进行研究。结果表明：两种小麦麸脂肪替代品都有较 强的吸湿性、持水性、持油性、起泡能力、乳化能力、泡沫稳定性、乳化稳定性以及较 高的表观粘度，在冻融次数小于4 时，表现出较好的冻融稳定性，粒径分析结果也说明 小麦麸脂肪替代品的粒径5 0 以上小于1 0 p m ，符合脂肪替代品的粒径要求。总体来讲， d e 值为8 9 的小麦麸脂肪替代品的性质要优于d e 值为3 2 的小麦麸脂肪替代品和市售 样。 最后，综合小麦麸脂肪替代品的良好性质，将d e 值为8 9 的小麦麸脂肪替代品应 用到低脂冰淇淋的生产中，研究结果表明：使用小麦麸脂肪替代品部分或者完全替代冰 淇淋中的脂肪，不仅大幅度地降低了冰淇淋中的脂肪含量，也提高了冰淇淋的膨胀率， 降低了硬度，改善了冰淇淋的粘附性，维持了冰淇淋应有的多孔状微观结构，而只有在 乳脂感方面存在可接受范围内的差异，总体上基本维持了常规冰淇淋应有的良好品质。 关键词：小麦麸皮，脂肪替代品，低d e 值麦芽糊精，低脂冰淇淋 a b s t r a c t a b s t r a c t c h i n ai st h eb i gp r o d u c e ro fw h e a t ，a n dw h e a tb r a n ，t h em a j o rb y - p r o d u c ti nt h ew h e a t p r o c e s s i n g ，w h i c hh a sal a r g ey i e l do f3 0m i l l i o nt o n si n2 0 0 8 ，b u tl o wu t i l i z e d i nt h es t u d y , w h e a tb r a n b a s e df a ts u b s t i t u t e ( w b f s ) w a sp r e p a r e db yu s i n gas u i t a b l ee n z y m ea n d p r o c e s s i n gc o n d i t i o nt oh y d r o l y z et h ew h e a t b r a ns t a r c ht ol o wd ev a l u eo f10b e f o r es p r y i n g d r yo fs u p e r n a t a n t t h e nt h ep r o p e r t i e so fw b f sw a ss t u d i e dc o m p a r e dw i t ht h er e g u l a rf a t r e p l a c e r ( d e 3m a l t o d e x t r i n ) a n df i n a l l y , t h ea p p l i c a t i o no fw b f si nf a tr e d u c e d i c ec r e a mw a s i n v e s t i g a t e d t h ep r e p a r a t i o np r o c e s so fw b f sw i t l ll o wd ev a l u ew a si n v e s t i g a t e d t h ew h e a tb r a n s t a r c hw a sp a s t e da t6 5 cf o r10m i n ，a n du s i n gm e d i u mt e m p e r a t u r ea m y l a s et oh y d r o l y z e t h es t a r c h u n d e rt h ec o n d i t i o no ft h a t ：7 0 , r a t i oo fm a t e r i a lt ow a t e r1 ：2 0 ，n a t u r a l p h ( 6 5 ) ，h y d r o l y z i n gt i m e5 m i n ，w h e na d d e de n z y m ei s0 3 u g ，d e 3 2w b f sc o u l db e o b t a i n e d ，a n dw h e na d d e de n z y m ei s0 9 u g ，d e8 9w b f s c o u l db eo b t a i n e d i na d d i t i o n ，t h e p o w d e ro fw b f sc a nb eo b t a i nb ys p r y i n g d r ya tt h ef o l l o w i n gc o n d i t i o n ：i n l e tt e m p e r a t u r e 2 0 0 ，o u t l e tt e m p e r a t u r e8 0 ，t h ep u m pv e l o c i t y2 0 m l m i n t h ea n a l y s i so fw b s f c o m p o s i t i o ns h o wt h a tt h e w f f s 3 2c o m p o s e do f7 0 ，0 3 p o l y s a c c h a r i d e ，t h em na n dm w m o l e c u l a rd i s t i b u t i o no ft h em a l t o d e x t r i ni s19 6 2 8 、4 0 7 6 6 ，t h e w f f s 8 9c o m p o s e do f7 4 12 p o l y s a c c h a r i d e ，t h em n a n dm wm o l e c u l a rd i s t i b u t i o no f t h em a l t o d e x t r i ni s1 9 4 8 4 、3 8 6 8 8 c o m p a r e d 谢t l lt h ed e 3m a l t o d e x t r i n ，d e 3 2w b f sa n dd e 8 9w b f ss h o wt h e f o l l o w i n gp r o p e r t i e s ：t h e m o i s t u r e a b s o r p t i o n ， w a t e r b i n g d i n g ，o i lb i n g d i n g ，f o a m c a p a b i l i t y , e m u l s i o nc a p a b i l i t y , f o a ms t a b l i t y , e m u l s i o ns t a b l i t ya n dv i s c o s i t yo fw b f sa r e b e r e rt h a nt h o s eo fd e 3m a l t o d e x t r i n ，a n dl e s st h a n4t i m e so ff r e e z i n ga n dt h a w i n gc y c l e ，t h e w b f se x i b i t sg o o dq u l i t y 勰w e l la sd e 3m a l t o d e x t r i nf i n a l l y ，g r a n u l a r m e t r i ca n a l y s i ss h o w m o r et h a n5 0 p a r t i c a l so fw b f sa r eb e l l o w10 1 a m ，w h i c hi ss u i t a b l ef o rf a ts u b s t i t u t e a n d i ng e n e r a l ，t h ed e 8 9e x i b i t sb e s tp r o p e r t i e so fa 1 1 i nv i e wo ft h eg o o dp r o p e r t i e so fw b f s ，t h ed e8 9w b f sw a su s e di np r o c e s so ff a t r e d u c e di c ec r e a m ，a n dt h er e s u l td e m o n s t r a t e dt h a t ：t h ei c ec r e a m ，w h o s em e d i u mo rf u l lf a t w a ss u b s t i t u t e d 、) l ，i mw b f s ，e x i b i tg o o dq u a l i t ya sw e l la st h ef u l lf a ti c ec r e a m ，a n dw h a ti s m o r e ，i th a sr e d u c e dt h ef a tc o n t e n to fi c ec r e a m t h e r e f o r e ，t h ew b f sw i l lh a v eg o o d p r o s p e c t s k e y w o r d s ：w h e a tb r a n ，f a ts u b s t i t u t e ，l o wd ev a l u em a l t o d e x t r i n , f a tr e d u c e di c ec r e a m 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签名： 圣歪望 日 飙 尘! z 茎1 旦矽 关于论文使周授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定： 江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、；1 2 编学位论文， 并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定 签名： 兰歪鎏 导师签名： 差磊：盏 日 期： 塑墅：z ：绰 引言 1 引言 1 1 脂肪替代品的研究目的和意义 随着社会经济的发展和生活水平的提高，人们对食品也提出了越来越高的要求，不 仅注重昧美，而且更注重健康。然两，对于一些食品来说，具有良好的口感必须具备含 量较高的脂肪，经常食用这类产品可能会导致摄入过量的脂肪，进而引起一系列的疾病， 如肥胖症、心脏病、高血压、动脉硬化等【l 捌。调查结果表明，在过去的1 0 年里，成年 人的肥胖率增长了6 0 以上，有大约5 9 0 万的成年人是极其肥胖的；年龄在6 1 9 岁的 人群中，大约有9 0 万人的体重超过了健康水平，导致这一现象的主要原因是食用过多 的高能量食物【3 j 。因此，早在二十世纪西方一些发达国家就建议消费者要降低脂肪的摄 入量，然而在一些食品中，降低脂肪含量会导致产品质地变得粗糙，风味也变得较差， 严重影响到食品的口感和品质1 4 5 1 。因此，为了维持这类食品应有的良好品质，而又达到 降低其中脂肪含量的目的，脂肪替代品便应运而生了。 1 2 脂肪替代品的分类及研究、应用现状 1 2 1 脂肪替代品的分类及研究现状 常见的脂肪替代品按照组成成分可以将其分为四类：碳水化合物类脂肪替代品，蛋 白质类脂肪替代品，以脂肪为基质的脂肪替代品以及复合型脂肪替代品【6 7 1 。 1 2 1 1 碳水化合物类脂肪替代品 碳水化合物类脂肪替代品主要包括淀粉类、胶体类、纤维素类、葡聚糖、菊粉等几 大类物质，它们是通过结合大量的水分子，。具有类似脂肪的流动性、口感和质构，可替 代脂肪并减少食品热量，其热量值一般为0 - - ，1 6 k j k g ，是食用最安全的脂肪替代品1 8 - 1 0 。 这其中对低d e 值麦芽糊精的研究较为深入和广泛i l 卜1 4 1 。 1 2 1 2 蛋白质类脂肪替代品 蛋白质类脂肪替代品模拟脂肪的原理为：当蛋白质和其他物质混合时它们能形成凝 胶，能够提供类似脂肪的质构和功能特性；微细化蛋白质能够像小球一样提供滑腻感。 最早开发这类产品的是美国的n u t r a - s w e e t 公司，s i m p l e s s e 是其中的一种产品【l 习。它是 使用鸡蛋蛋白和乳清蛋白为原料，通过微细化工艺制作的。该产品内部是乳清蛋白，外 部是鸡蛋蛋白，颗粒的粒径仅为1 0 9 m ，处于舌头感官阈值之下，食用时产生类似脂肪 的稠度和滑腻感d 6 q s l 。 1 2 1 3 以脂肪为基质的脂肪替代品 以脂肪为基质的脂肪替代品是以脂肪酸为基础酯化得到的，与天然油脂相似，能一 对一取代食品中的脂肪。以脂肪为基质的脂肪替代品具有类似日常食用油脂的物理性 质，能维持食品体系的亲油性，不影响风味物质的分布和释放。同时，其酯键能抵抗人 体内脂肪酶的催化水解而不参与能量代谢，为低热量产品，但是摄入过多会引起渗透性 江南大学硕士学位论文 腹泻。 1 2 1 4 复合型脂肪替代品 复合型脂肪替代品模拟脂肪的原理实际上是一个综合作用的结果。例如：将蛋白质、 淀粉和水状胶体复合使用，对降低脂肪含量、保持产品的组织特性有协同作用；菊粉与 其他亲水胶体配合使用，可改善食品组织形态，增加食品粘度，形成光滑细腻的凝胶， 产生与脂肪相似的熔融及流变性。 1 2 2 脂肪替代品的应用现状 到目前为止，虽然对脂肪替代品的研究已经有较长历史，并且种类比较广泛，但是 由于大部分脂肪替代品的制备工艺复杂、成本较高、应用范围较小、以及安全性差等原 因，没有能够得到很好的推广和应用。所以开发出一种安全、廉价、性质优良的脂肪替 代品是符合市场需求的。 1 3 小麦麸皮的基本组成及应用现状 我国是小麦生产大国，小麦麸皮是小麦加工的主要副产物，年产量可达3 0 0 0 万吨 以上【1 9 删，小麦麸皮中含有丰富的纤维素、淀粉、蛋白质和多糖等营养成分【2 啪】，详见表 1 1 。然而，在我国对小麦麸皮的利用还主要是作为动物饲料，没有能够使其使用价值 和应有的经济价值得到体现。因此，有必要对小麦麸皮的深加工进行研究和探讨。 表1 1 常规小麦麸皮基本成分组成表( ) t a b 1 - 1 t h em a j o rc o n t e n to f w h e a tb r a n ( ) 1 4 本课题的主要研究内容及意义 本课题以小麦麸皮为原料，选择合适的淀粉酶和酶解条件对其中的淀粉进行水解， 再把酶解液过滤后喷雾干燥得到一种主要由低d e 值麦芽糊精、水溶性多糖和水溶性蛋 白等组成的小麦麸脂肪替代品( w h e a tb r a nb a s e df a ts u b s t i t u t e ，w b f s ) 2 3 卫l 。以商业化 的脂肪替代品( m a l t o d e x t f i n 3 ) 做参照，对不同水解度( d e 值) 的小麦麸脂肪替代品的 性质进行对比研究，最终选择出性质较好的产品，将其应用到低脂冰淇淋的生产中，研 究其对冰淇淋品质的影响。 本课题以丰富廉价的小麦麸皮为原料，在制备小麦麸皮膳食纤维的同时，充分利用 其废弃物一淀粉及其他水溶性成分，制备得到一种新型的脂肪替代品，并将其应用到低 脂冰淇淋的生产中，具有较好的应用价值和前景。 1 5 本课题的创新点 首次研究了小麦麸皮体系中淀粉水解特性，并针对这一特性选择了低温糊化和酶解 的工艺，很大程度上提高的水解度测定的准确性。其次，国内外首次以小麦麸皮为原料 研究脂肪替代品，并得到了一种由麦芽糊精、低聚糖和蛋白质等组成的一种新型复合型 脂肪替代品，改善了现存单一型脂肪替代品的缺陷和不足。 2 材料与方法 2 1 实验材料与设备 2 1 1 主要试验材料 小麦麸皮 中温淀粉酶 3 ，5 二硝基水杨酸 无水葡萄糖 氯化钙 乙酸钠 硫酸锌 金龙鱼食用油 d e 值3 的麦芽糊精 脱脂奶粉 白砂糖 多美鲜黄油( 无盐) 阿拉伯树胶 黄原胶 分子蒸馏单甘酯 2 1 2 主要仪器和设备 光栅分光光度计 快速粘度测定仪 高速离心喷雾干燥机 高速分散器 粒径分析仪 冰淇淋机 实验型高压均质机 冰箱 质构仪 流变仪 增力电动搅拌器 电子天平( 微量) 超低温冰箱 冷冻干燥机 扫描电子显微镜( s e m ) 2 材料与方法 酶活3 0 0 0 u m l 分析纯 化学纯 分析纯 分析纯 分析纯 食用级 食用级 一级 食用级 食用级 7 2 2 型 r ：v a t e c m a s t e r q z - 5 f 1 m a s t e r s i z e r2 0 0 0 1 6 1 4 0 型 a p v - 1 0 0 0 b c d 2 1 9 d t a x t 2 a r - 1 0 0 0 j j 1 a l 1 0 4 f o r 队7 2 0 a c p h a1 - 4 q u a n l a 2 0 0 无锡市吴桥农贸市场售 无锡杰能科生物技术有限公司 上海化学试剂公司 上海化学试剂公司 上海化学试剂公司 上海化学试剂公司 上海化学试剂公司 南海油脂工业有限公司 国民淀粉 光明乳业有限公司 上海德福糖业有限公司 上海高夫龙惠食品有限公司 上海化学试剂公司 上海化学试剂公司 上海化学试剂公司 无锡科达智能仪器厂 澳大利亚n e w p o r ts c i e n t i f i c 公司 锡山市林州干燥机厂 上海金达生化仪器厂 英国马尔文仪器有限公司 美国t a ：y i o r 公司 美国a p v 公司 青岛海尔股份有限公司 英国m u c r os t a b l es y s t e m 公司制造 英国t a 公司 金坛市岸头国瑞实验仪器厂 梅特勒托利多仪器有限公司 c h 砌s t 公司 t h e i 泓ol i f es c i e n c e s 公司 f e i 公司 江南大学硕士学位论文 2 2 试验方法 2 2 1 常规成分的测定方法 水分的测定：1 0 5 恒重法，g b t 5 0 0 9 3 2 0 0 3 蛋白质的测定：凯氏定氮法，g b t 5 0 0 9 5 2 0 0 3 灰分的测定：5 5 0 - - 6 0 0 灰化法，g b t 5 0 0 9 4 2 0 0 3 脂肪的测定：索氏抽提法，g b t 5 0 0 9 6 2 0 0 3 总糖的测定：苯酚硫酸法 2 2 2 小麦麸脂肪替代品的制备工艺 小麦麸皮一粉碎一过4 0 目筛一加水混合一加热糊化一酶解( 控制d e 值) 一灭酶 一过滤一滤液喷雾干燥- - - d , 麦麸脂肪替代品瞄1 i 小麦麸皮膳食纤维一残渣 2 2 3d e 值的测定方法 d e 值= 塑型塑蠢孺黯鬻警幽川。 ( 1 ) 还原糖含量的测定：3 ，5 二硝基水杨酸比色法； 总固形物的测定：1 0 5 恒重法。 注：由于小麦麸皮中的水溶性还原糖的含量很高，而淀粉含量相对较低，因此为了较 好的表达淀粉的水解度，本文对常规的d e 值的计算方法进行了一定的修正。 2 2 4 小麦麸皮淀粉糊化温度和糊化时间的测定方法r v a 小麦麸皮淀粉糊化温度的测定：r v a 标准温度扫描程序如下，5 0 ，恒温1 m i l l 一 4 m i n 内从5 0 上升到9 5 一9 5 恒温2 m i n - - 4 m i n 内从9 5 下降到5 0 一5 0 恒温 2 r a i n 。 小麦麸皮淀粉糊化时间的测定：r v a 恒温时间扫描。 2 2 5 二因素正交中心组合实验设计 根据单因素实验结果，初步得到制备低d e 值小麦麸脂肪替代品的加酶量和酶解时 间，并选取这两个因素进行响应面实验设计，目的在于得到d e 值与加酶量和酶解时间 的关系，进而从理论上指导不同d e 值小麦麸脂肪替代品的制备。以下为因素水平表： 表2 - 1 二因素正交中心组合实验设计表 t a b 2 - 1t w of a c t o r so r t h o g n a l i v jc e n t e rc o m p o s i t i o nd e s i g n 2 2 6 脂肪替代品中麦芽糊精相对分子量的测定 取1 0 0 m g 脂肪替代品溶于5 m l 二甲基亚砜一加水至1 0 m l - - - 离心一微滤一取滤液 - 4 材料与方法 进入凝胶过滤色谱进行分离。 2 2 7 脂肪替代品中低聚糖的测定 2 9 脂肪替代品一加入3 m l 水一超声波处理4 h - , - ! j 1 入无水乙醇8 m l 一振荡2 h 一离心 一微滤膜过滤一进样 2 2 8 吸湿性的测定方法 将样品置于不同湿度环境中测定其吸湿性，4 个不同相对湿度的环境可以通过4 种 不同化合物的饱和溶液提供【2 6 1 。 表2 - 2 不同饱和溶液的相对湿度 t a b 2 - 2s a t u r a t e ds o l u t i o nw i t hd i f f e r e n tr e l a t i v eh u m i d i t y 饱和溶液类型相对湿度 氯化钙 乙酸钠 硫酸锌 纯去离子水 3 1 7 6 9 0 1 0 0 分别取l g 左右的样品置于称量瓶中，然后将称量瓶( 开启盖子) 放在不同的湿度 环境中。放置2 周以上，直到称量瓶和样品的质量达到恒重，计算样品的吸湿性。 吸湿性= 坠警蒜笋慨 2 2 9 持水性和持油性的测定方法 称量0 2 0 9 左右的样品( 精确到0 1 i n g ) ，放入已烘干的5 m l 离心管中，加入3 m l 水( 油) ，用细钢丝搅拌，在搅拌过程中尽量减少损失，静置3 0 m i n ，然后在3 0 0 0 r m i n 离心3 0 m i n ，将水( 油) 倒掉，准确称量离心管和沉淀重量。 吸水( 油) 性：华1 0 0 ( 3 ) ，y 0 w o - 样品干重( g ) w i ：离心管加干样品重( g ) w 2 - 离心管加沉淀重( g ) 2 2 1 0 起泡性及泡沫稳定性的测定方法 取不同质量分数的被测样品溶液置l o o m l ，置于刻度烧杯中，在高速分散器中以 1 0 0 0 0 r m i n 的转速搅打l m i n ，记录泡沫体积，按以下公式计算起泡能力( f o a mc a p a b i l i t y , f c ) 1 2 7 1 ： 心( ) = 器川。 停止搅打后静置3 0 r a i n ，观察记录泡沫体积，前后两次泡沫体积之比可视为泡沫稳 定性( f o a ms t a b i l i t y , f s ) ： 江南大学硕士学位论文 郴，= 翥器器枷。 2 2 1 1 乳化性和乳化稳定性的测定方法 称取一定质量的被测样品，分别配成不同浓度的脂肪替代品溶液。取不同浓度的样 品溶液5 0 m l ，在室温下加入5 0 m l 色拉油，于高速分散器中以1 0 0 0 0 r m i n 的转速乳化 2 m i n ，之后在3 0 0 0 r m i n 的条件下离心5 m i n ，记录乳化层高度和总体高度，每个浓度做 三次平行实验。按以下公式计算乳化能力( e m u l s i o nc a p a b i l i t y , e c ) ： 蹦，= 裔淼川。 将上述乳化样品，置于6 0 水浴中保温3 0 m i n ，再用自来水冷却1 5 m i n ，于3 0 0 0 r m i n 离心5 m i n ，计算乳化稳定性( e m u l s i o ns t a b l i t y , e s ) ： 历c 呦= 笔鬻豁圳。 2 2 1 2 冻融稳定性的测定方法 取一定质量的被测样品，使其充分持水( 按照其持水性) ，搅拌成粘稠的糊状，称 取一定量的糊状物于离心管中，盖紧管盖。在室温条件下放置2 4 h ，然后将离心管置于 1 8 贮存2 4 h ，之后在3 0 水浴锅中解冻4 h ( 充分解冻) ，以3 0 0 0 r m i n 离心1 5 m i n 。 重复上述操作步骤，直到析出水后，称取沉淀物的质量，计算析水率，每组重复两次， 取其平均值1 2 引。 析水率= 丛锷恭笋x 1 0 0 2 2 1 3 粒径分析方法 使用m a s t e r s i z e r 2 0 0 0 ，以乙醇为分散剂，测定小麦麸脂肪替代品的粒径。 2 2 1 4 小麦麸脂肪替代品流变学性质的测定方法 2 2 1 4 1 应力扫描 采用a r l 0 0 0 型流变仪，4 0 m m 平板，测定小麦麸脂肪替代品溶液的线性粘弹区， 固定频率为1 h z 进行应力扫描。 2 2 1 4 2 静态流变学性质的测定 采用a r l 0 0 0 型流变仪进行测定，测定条件如下：在线性粘弹区，2 5 c 恒温，4 0 m m 平板，施加0 5 p a 的应力，剪切速率为1 2 9 s 以 - - 2 5 0 s ，l o g 模式。 2 2 1 4 3 动态流变学性质的测定 采用a r l 0 0 0 型流变仪，在线性粘弹区，2 5 c 恒温，4 0 r n m 平板，施加0 5 p a 的应力，频率扫描从0 h z 1 0 h z ，l o g 模式。 2 2 1 5 冰淇淋制作工艺及其配方 原料计量一预处理一溶解( 4 5 - - 5 0 c ) 一杀菌( 8 0 c ，l o m i n ) 一均质两次( 2 0 m p a ) 材料与方法 一冷却老化( 0 4 ，4 h ) 一凝冻一硬化( 1 6 ( 2 ，2 4 h ) 一冷藏( 1 5 c ) 2 9 1 表2 - 3 不同脂肪替代度冰淇淋的配方表 t a b 2 3f o r m u l a t i o no fd i f f e r e n tf a ts u b s t i t u t e di c ec r e a l l l 说明：4 复合稳定剂：网拉伯树胶：黄原胶= l ：l 6 乳化剂：分子蒸馏单甘酯 。w b f s ( 小麦麸脂肪替代品) 的添加量是按照其充分持水后计量。 2 2 1 6 冰淇淋浆料静态流变学性质的测定方法 采用a r l 0 0 0 型流变仪在线性粘弹区，2 5 恒温，4 0 m m 平板，施加0 5 p a 的应力， 剪切速率从1 2 9 s 。1 - 2 5 0 s ，l o g 模式。 2 2 1 7 冰淇淋浆料动态流变学性质的测定方法 采用a r l 0 0 0 型流变仪，在线性粘弹区，2 5 恒温，4 0 m m 平板，施加0 5 p a 的应 力，频率从0 h z 1 0 h z ，l o g 模式。 2 2 1 8 冰淇淋膨胀率的测定方法 准确移取冰淇淋5 0 m l ( v ) ，在2 5 0 r a l 容量瓶中插入一个玻璃漏斗，样品放在漏斗 上，另外准确量取2 0 0 m l 蒸馏水，分数次缓慢加入漏斗，使样品全部移入容量瓶，3 0 水浴保温，待泡沫基本消除后，再用移液管吸取2 m l 乙醚( v 1 ) ，迅速注入容量瓶中， 去除容量瓶中剩余的泡沫，用滴定管加入蒸馏水至容量瓶刻度为止，记录加入蒸馏水的 体积v 2 【3 0 1 。 x = 匕兰1 0 0 ( 9 ) y 一( k + 吒) x 一膨胀率 v 冰淇淋体积( m l ) v l - - 加乙醚体积( n 儿) v 2 加蒸馏水体积( i i l l ) 2 2 1 9 冰淇淋融化率的测定方法 称取一定质量( m o ) 的冰淇淋，放在上端置有铁丝网的漏斗上，置于3 7 。c 的烘箱 江雨大学坝士学位论文 中，用电子天平称量融化冰淇淋液体的质量( m ) 3 1 】。 x ：竺1 0 0 ( 1 0 ) 朋o x _ 融化率 m 一融化冰淇淋液体质量( g ) m 椰淇淋质量( g ) 2 2 2 0 冰淇淋质构的测定方法 利用质构仪的检测探头两次下压测定冰淇淋的质地特征，被测冰淇淋样品在测定前 先放置到1 0 ( 2 的环境中1 2 h ，测定时用刀片将冰淇淋上端( 约l c m 左右) 切掉，然后 迅速进行测定，每组有三个样品，每个样品进行三次平行试验。参数设定：测试前探头 下降速度2 m m s ，测试速度3 m m s ，测试后探头回程速度5 m m s ，测试距离2 0 m m ，触 发力2 0 9 ，探头类型p 5 3 2 1 。 2 2 2 1 冰淇淋感官评定的标准和方法 表2 - 4 感官评定标准的定义 t a b 2 4d e f i n i t i o no f s e n s o r ye v a l u a t i o ns t a n d a r d 特性定义 乳脂感 沙质感 粗糙感 蒸煮味 脂肪替代品风味 不自然的味道 滑腻，浓厚奶油的口感，可以参考高脂冰淇淋这方面的性质 微小颗粒之间摩擦的感觉 缺乏细腻，掺杂有大颗粒的冰晶，参考冰渣含量较高的食品口感 食物长时间在较高的温度条件下处理，产生的不应该具有的风味，这 种风味一般是不能被接受 类似面条煮制过程中的清香 除蒸煮味以外的不自然的味道，例如苦味、酸味等 感官评定的方法：感官评定的样品要在1 0 的冰箱中存放1 2 h ，感官评定的器具( 勺 子) 要统一经过低温处理，评定的具体操作方法是：用勺子取半勺冰淇淋样品，从口腔 的侧面将样品放置到舌面和上腭之间，感觉冰淇淋在口腔中的各种感官特性【3 3 l 。 评分标准：产品的该特性从很高、较高、中、较低、很低，依次评分为5 分、4 分、 3 分、2 分、1 分。例如，乳脂感很强，打分为5 分：沙质感很弱，打分为1 分。 感官评定的人数和人员要求：感官评定的人数要求在1 5 人以上，并且每个评定人 员要求身体健康，五官感觉正常。 2 2 2 2 冰淇淋s e m 样品预处理方法 将硬化后的冰淇淋，用预冷的刀片切割成约l c m 厚的薄片，放入预冷的培养皿中， 迅速将培养皿转移到7 0 的超低温冰箱中低温冷冻1 2 h ，再转移到预先降温到3 0 。( 2 的 冷冻干燥机的样品仓内，将样品进行冷冻干燥，制备成s e m 粗样品0 4 1 。 结果与讨论 3 结果与讨论 3 1 小麦麸皮基本成分测定结果 表3 - 1 小麦麸皮的基本成分( ，g g ) t a b 3 1m a j o r i t yc o m p o s i t i o no fw h e a tb r a n ( g g ) 注：总糖中包括淀粉和水溶性还原糖 表3 1 为实验用小麦麸皮的基本成分分析结果，从表中可以看出，小麦麸皮中水溶 性还原糖的含量较高，对淀粉水解度的测定结果有很大的影响，因此本文对小麦麸皮中 淀粉水解度的计算方法做出一定的修正。 3 2 小麦麸皮淀粉糊化温度的确定 小麦麸皮经过粉碎过筛后，在标准温度扫描程序下测定小麦麸皮淀粉的糊化温度。 3 0 0 0 2 5 0 0 g j 击2 0 0 0 乱 31 5 0 0 越1 0 0 0 篥 5 0 0 o 1 2 0 1 0 0 8 0 5 6 0 。 型 4 0 赠 2 0 o 01 2 02 4 03 6 04 8 06 0 07 2 08 4 0 时间( s ) 图3 - 1 小麦麸皮r v a 标准温度程序扫描曲线 f i g 3 1s t a r d a r dt e m p e r a t u r es c a no fw h e a tb r a nb yr v a 相关研究表明3 5 】：小麦中淀粉的糊化温度范围为5 9 5 - - 6 4 c ，糖类物质的混入会使 糊化温度升高。由于小麦麸皮的成分非常复杂，因此其中淀粉糊化条件可能与单纯小麦 淀粉糊化条件存在差异，所以通过r v a 标准温度扫描程序对小麦麸皮中淀粉的糊化特 性进行研究。从图3 1 可以看出小麦麸皮中淀粉开始糊化的温度为6 5 。c 左右，这主要是 因为小麦麸皮体系中有大量的糖类，这部分糖使小麦麸皮中的淀粉糊化温度略微升高。 因此，对小麦麸皮中的淀粉糊化，要选取在6 5 ( 2 以上的温度条件下进行，但试验中发现 在较高温度下，小麦麸皮水提取液的色泽会出现明显的褐变现象，从而降低了水溶性产 品的质量，因此本文选择在6 5 * ( 2 的温度条件下对小麦麸皮淀粉进行糊化。 3 3 小麦麸皮淀粉糊化时间的确定 在6 5 。c 温度条件下，用r v a 对小麦麸皮进行时间扫描，得到的时间与粘度的变化 9 江南大学硕士学位论文 关系如下： 01 2 02 4 03 6 04 8 0 6 0 07 2 08 4 0 时间( s ) 6 6 6 5 6 4 6 3 遗 6 2 赠 6 l 6 0 图3 - 2 小麦麸皮粉6 5 r v a 恒温扫描曲线 f i g 3 - 2c o m t a n tt e m p e r a t u r es c a na t6 5 c o fw h e a tb r a np o w d e r 从图3 2 可以看出，在6 5 恒温条件下对小麦麸皮进行时间扫描，约在1 0 m i n 时体 系的粘度达到最大，说明此时小麦麸皮中的淀粉已经完全糊化。因此，可以得到的结论 是：在6 5 ，热处理1 0 m i n 可以使小麦麸皮中的淀粉达到较好的糊化效果。 3 4 温度对小麦麸皮水提取液中还原糖含量的影响 由于d e 值被定义为还原糖含量与固形物含量的比值，因此还原糖的含量直接关系 到d e 值的测定结果，而小麦麸皮水提取液是一个非常复杂的体系，在热处理过程中其 中还原糖的含量会发生显著的变化，所以本小节对小麦麸皮水提取液体系中还原糖的含 量与热处理温度的关系进行研究，目的在于选择合适的温度条件对小麦麸皮淀粉进行水 解，使得d e 值测定的准确性较高。 - 、 一 目 昌 咖 钿 锯 隧 艘 0 3 04 05 06 0 7 0 8 0 9 01 0 0 温度( ) 图3 3 温度对小麦麸皮水提取液中还原糖含量的影响 f i g 3 - 3e f f e c to f t e m p e r t u r eo i lt h ec o n c e n t r a t i o no f w a t e rs o l u b l er e d u c i n gs u g a ri nw h e a tb r a n 图3 3 为在不加酶的情况下，小麦麸皮以1 ：2 0 的固液比混合，在不同的温度条件下 处理5 m i n 后，水提取液中还原糖的含量与处理温度的关系。从图中可以看出在温度低 于7 0 时，随着处理温度的升高，还原糖的含量逐渐增大；而当温度高于7 0 c 时，还 的的的o 4 3 3 2 2 l l 结果与讨论 原糖的含量开始降低。造成这种现象的原因到目前还没有明确的报道，猜测可能主要是 还原糖与蛋白质或者其它成分发生了反应。据相关资料报道，还原糖和蛋白质在2 0 2 5 时即可以发生美拉德反应，温度每升高1 0 ，反应速率可增加3 - 5 倍p 6 j 。因此，在 温度低于7 0 c 时，还原糖的反应消耗可能还比较微弱，而水溶性还原糖的浸出率较高， 所以随着温度的升高，溶液中的还原糖的总含量呈现增加的趋势；而当温度高于7 0 1 2 时， 还原糖的反应消耗量很大，从而使总还原糖含量表现出下降的趋势。 因此，在小麦麸皮这个淀粉含量较低的特殊体系中，为了比较准确的测定淀粉的水 解度，应该把温度控制在低于7 0 c 的条件下，所以本实验选用中温淀粉酶对小麦麸皮中 的淀粉进行水解，目的在于减小较高温条件下还原糖的剧烈消耗。 3 5 小麦麸皮淀粉水解工艺的研究 3 5 1 料水比对小麦麸皮淀粉水解度的影响 在温度7 0 ，自然p h ( 6 5 ) ，水解时间5 m i n ，加酶量为0 6 u g 的条件下，d e 值 与料水比的关系如下： 咀 1 ：1 01 ：1 51 ：2 0l ：2 5l ：3 0 料水比 图3 - 4 料水比对小麦麸皮淀粉水解度的影响 f i g 3 - 4e f f e c to f r a t i oo f m a t e r i a lt ow a t e r0 1 1t h ed ev a l u e so f w h e a tb r a ns t a r c h 从图3 - 4 可以看出，随着料水比的增大，d e 值逐步增高，当料水比为1 ：2 0 时，d e 值基本能达到较高的水平，料水比继续增大对d e 值提高没有太大的影响，这说明在料 水比为1 ：2 0 的条件下，中温淀粉酶水解小麦麸皮中的淀粉比较适宜，能够比较完全的水 解被糊化的淀粉，所以本实验的料水比固定在1 ：2 0 。 3 5 2 酶解温度对小麦麸皮淀粉水解度的影响 在中温淀粉酶加酶量为0 6 u g ，料液比为1 ：2 0 ，自然p h ( 6 5 ) 的条件下，不同温 度条件下酶解5 m i n ，得到d e 值与温度的关系如下： rll。p、r。p。ll。l 江南大学硕士学位论文 1 2 1 0 8 6 4 2 o 4 05 06 07 08 09 0 温度( ) 图3 - 5 温度对小麦麸皮淀粉水解度的影响 f i g 3 - 5e f f e c to f t e m p e r a t u r eo nt h ed ev a l u e so f w h e a tb r a ns t a r c h 从图3 5 可以看出：当温度低于7 0 时，随着温度的升高，d e 值增加，在7 0 时， d e 值达到最高，说明在7 0 时中温淀粉酶的活力可以达到比较高的水平；而高于7 0 时d e 值开始降低，特别在7 0 - 8 0 的温度范围内d e 值急剧降低，这可能是因为当 温度高于7 0 c 时中温淀粉酶的活性降低，同时也伴随着比较剧烈的还原糖消耗。所以为 了获得比较高的酶活以及尽量小的还原糖消耗量，本实验选择7 0 为中温淀粉酶最佳水 解温度。 3 5 3 加酶量对小麦麸皮淀粉水解度的影响 在酶解温度7 0 ，酶解时间5 m i n ，料水比1 ：2 0 ，自然p h ( 6 5 ) 的条件下，通过 单因素试验研究中温淀粉酶的添加量与小麦麸皮淀粉水解度( d e 值) 的关系。 1 2 1 0 8 智6 q4 2 o 0 z u 4o 6 0 8 l1 z1 41 6 加酶量( u g ) 图3 - 6 中温淀粉酶的加酶量对小麦麸皮淀粉水解度的影响 f i g 3 - 6e f f e c to fm o u n to fa d d e de n z y m eo i lt h ed e v a l u e so fw h e a tb r a ns t a r c h 从图3 - 6 可以看出，随着中温淀粉酶的添加量不断增大，小麦麸皮中淀粉的水解度 不断增大，当酶的添加量为0 3 u g 时，d e 值在3 2 左右；当加酶量为0 9 u g 时，d e 值 在8 9 左右；随着酶的添加量继续增加，d e 值逐渐增大，最终趋于平稳。所以在以上 酶解条件下，当加酶量在0 9 u g 以下时，可以使小麦麸皮淀粉水解为符合脂肪替代品要 求的低d e 值麦芽糊精。 3 5 4 酶解时间对小麦麸皮淀粉水解度的影响 在酶解温度7 0 c ，加酶量0 3 u g ，料水比1 ：2 0 ，自然p h ( 6 5 ) 的条件下，通过单 因素试验研究酶解时间与小麦麸皮淀粉水解