雪莲果粉干燥工艺及贮藏稳定性研究

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本文研究了5种干燥方式对雪莲果粉品质特性的影响,确定了适宜雪莲果粉加工的干燥方式。研究了雪莲果粉(添加麦芽糊精和对照组CK)的水分吸附特性和玻璃化转变温度,基于水分活度(aw)保藏理论和玻璃化转变理论,探讨二者对雪莲果粉贮藏稳定性的影响,从而为雪莲果粉的加工、贮藏等保藏方法提供理论基础和技术参考。主要的研究内容及结论分述如下:1.为获得较优的雪莲果粉的干燥方式,以色泽、堆积密度、休止角、吸湿性、结块度、溶解时间、持水能力等为指标,比较了热风干燥(HA)、真空干燥(VD)、冷冻干燥(FD)、热泵-微波联合干燥(HPD+MW)和热风-微波联合干燥(HA+MW)5种干燥方式对雪莲果粉品质的影响。结果表明:FD所得雪莲果粉色泽最好,堆积密度、休止角、吸湿性和结块度最低,溶解时间最短,持水能力最低;VD雪莲果粉品质仅次于FD;然后是HPD+MW和HA+MW;HA雪莲果粉品质最差。综合考虑雪莲果粉品质、系统能耗和干燥效率,VD为雪莲果粉的最优干燥方式。2.采用静态重量法研究了雪莲果粉(Yacon powder, YP)和添加麦芽糊精(Maltodextrin,MD)(固形物比例:雪莲果粉:麦芽糊精=1:1)的雪莲果粉(YP-MD)在不同温度(15、25、35℃)下的吸附等温线,采用7种常用数学模型拟合试验数据,从而得到用于描述雪莲果粉吸附特性的最适模型;探讨了雪莲果粉的热力学性质(净等量吸附热、吸附微分熵和熵焓补偿理论等)以及添加MD对YP的吸附特性和热力学性质的影响。结果表明,YP和YP-MD的吸附等温线均呈“J”型,在特定的温度范围内,YP和YP-MD的平衡含水率均随着aw的增加而增加;YP和YP-MD的单分子层含水率分别由15.04g/100g(15℃时)降至9.04g/100g(35℃时)和由8.80g/100g(15℃时)降至5.91g/100g(35℃时),MD降低了雪莲果粉的单分子含水率;在温度(15~35℃)和αw(0.11-0.92)范围内,GAB模型为描述YP和YP-MD水分吸附特性的最适模型;YP和YP-MD的净等量吸附热随着含水率的增加而降低,当其含水率由6.33g/100g(d.b.)增加至75.29g/100g(d.b.)时,其净等量吸附热分别由67.44~66.17kJ/mol降至62.23-62.12kJ/mol;雪莲果粉的微分熵随着含水率的增加而降低,且YP的微分熵总高于YP-MD的微分熵;YP和YP-MD的水分吸附过程均为熵驱动;YP和YP-MD的扩张压力随着αw的升高而增大,且随着温度的升高而降低;相同αw和温度的条件下,YP的扩张压力总高于YP-MD的扩张压力。3.采用差示扫描量热法(DSC)测定雪莲果粉的玻璃化转变温度(Tg),并用Gordon-Taylor方程进行试验数据拟合;研究添加MD对雪莲果粉Tg的影响,并确立YP和YP-MD的Tg-αw-Xw之间的关系图,得出YP和YP-MD相应的临界水分活度(Critical water activity, CWA)和临界含水率(Critical water content, CWC)o结果表明,25℃时,添加MD使得雪莲果粉的CWC和CWA由4.55g水/100g和0.12分别增加至7.23g水/100g和0.27。YP和YP-MD的含水率分别由0.0595g/g(w.b.)增加至0.3088g/g(w.b.)、0.0511g/g(w.b.)增加至0.2766g/g(w.b.)时,其Tg分别由15.78℃降至-72.56℃、30.54℃降至-53.47℃。aw=0.11时,添加MD使得雪莲果粉的Tg由15.78℃增加至30.54℃。因此,添加MD能够显著地提高雪莲果粉的贮藏稳定性。
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