[01370324]卵磷脂调控挤压加工谷物米质构关键技术研究

基于沈阳师范大学科学技术计划项目—卵磷脂调控挤压加工谷物米质构关键技术研究,研究开发获得该成果。本成果以玉米粉为原料,双螺杆挤压机为反应器,卵磷脂为质构调节剂,结合分段研究、TPA、RVA、DSC、SEM、XRD、分形微孔特征等方法和手段,探讨低温干式共挤压条件下,卵磷脂与米淀粉分子的融合机理、结合方式和分形特征,及对米淀粉晶体构型的影响,研究卵磷脂对米淀粉回生动力学特性的影响机制,借助线性回归分析,建立Avrami回生动力学数值模型,探究卵磷脂调控挤压加工谷物米质构特性与崩解值间的相关性,并构建反映卵磷脂调控挤压加工谷物米品质特性的挤压数值响应模型,为有效控制挤压加工谷物米质构关键技术提供基础数据和理论支撑。 本成果实际完成的具体指标如下： （1）卵磷脂对挤压加工谷物米的食味品质有所改善,卵磷脂影响挤压加工谷物米食味品质的最佳用量范围为0.44%～0.55%。反映卵磷脂调控挤压加工谷物米品质特性数值响应模型为： Y=1206.83+54.63X1-31.87X2+49.29X3+54.38X4+50.69X1X3-32.19X1X4-66.94X2X4-57.19X3X4-39.47X12-80.72X22-64.72X32-34.72X42 研究表明,挤压加工参数对崩解值崩解值的影响大小依次为温度＞卵磷脂添加量＞转速＞水分;通过频数选优,崩解值较佳时各加工参数范围分别为：机筒温度为71.1℃～75.5℃;水分含量29.2%～30.5%（w/w）;螺杆转速为185 r/min～208r/min;卵磷脂添加量为原料的0.44%～0.55%（w/w）。 （2）DSC和质构仪研究结果表明,添加卵磷脂的量越大,挤压加工谷物米存放相同时间的硬度值越低;且挤压加工谷物米的糊化温度呈现上升趋势,在贮存过程中更难回生;卵磷脂对挤压加工谷物米淀粉回生的Avrami方程中的速率常数k和Avrami指数n影响明显,随着卵磷脂含量的升高,k值降低。 （3）随卵磷脂添加量的增加,挤压加工谷物米崩解值逐渐增大;X-衍射研究表明,挤压加工谷物米淀粉由多晶态向非晶态的渐变过程中,结晶态并没有多大变化,亚晶态发生明显的变化出现非晶化现象;挤压加工谷物米的表面孔隙具有分形特性,通过N2吸附等温线求算分形维数D,可以更为准确地描述挤压加工谷物米对N2的吸附性能。 本成果具有以下创造性和先进性：（1）建立了卵磷脂影响加工谷物米品质的Avrami回生动力学数值模型。（2）通过N2吸附等温线求算分形维数D来描述加工谷物米对N2的吸附性,创新了卵磷脂调控挤压加工谷物米质构的研究方法。（3）在卵磷脂共挤压条件下,米淀粉由多晶态向非晶态渐变过程中,结晶态并没有多大变化,亚晶态发生明显的变化出现非晶化现象。 该项目将与企业合作进行工程实践全面推广所获得成果,同时将本研究挤压加工谷物米通过成果推介会等方式面向同行学者、研究人员和消费者进行推荐。项目所揭示的卵磷脂与米淀粉融合机制,为卵磷脂调控挤压加工谷物米质构关键技术提供了可靠的数据和理论支撑。结合双螺杆挤压技术,建立的调控挤压加工谷物米质构特性数值响应模型,为天然谷物米工艺路线的设计及合理控制挤压工艺参数提供了直观方法,同时,为卵磷脂在食品领域应用提供了新思路,在改善人类营养素需求平衡,提高粮油副产物附加值等方面,具有巨大的经济、科研价值及社会效益,应用前景广阔。 现存在如下问题：本项目虽然对挤压加工谷物米淀粉与卵磷脂的融合机理进行了研究,但是对挤压加工谷物米淀粉与卵磷脂的相互作用过程并没有进行深入研究。后续研究中,如能对挤压加工谷物米淀粉中卵磷脂的分布及挤压加工谷物米中卵磷脂与米淀粉结合方式等方面进行探讨,将会从理论上极大的支撑挤压技术在工程再造食品领域的应用。 本成果拟解决“挤压加工谷物米如何达到自然米物性以保证其食味品质”这一科学问题及国际研究领域的难点,通过本研究,可以构建一套以卵磷脂调控并改善挤压加工谷物米品质特性技术较为系统的支撑理论和研究方法。此外,以卵磷脂改善玉米粉挤压加工谷物米品质特性,获得的挤压加工谷物米绿色营养高效,市场前景广阔。 本成果于2016年1月11日荣获中国粮油学会科学技术三等奖。