高压射流磨对青稞全谷物浓浆稳定性的调控作用研究

青稞是我国西藏、青海等地的重要粮食作物,富含膳食纤维等营养组分,具有公认的营养健康价值。目前,青稞仍以初加工为主,产品结构单一,加工链条短,产品附加值低,难以满足人们对全谷物多样化的消费需求。全谷物饮品是以全谷物为主要原料制成的饮品,其均衡膳食的理念,健康便捷的方式为青稞制品发挥健康作用提出了新的方向。然而,全谷物富含的淀粉、膳食纤维等不溶性成分,导致其饮品稳定性差。传统的全谷物饮品生产工艺采用过滤和添加大量稳定剂,维持饮品的稳定性,但却造成了营养成分严重流失,不符合全谷物健康膳食的初衷。因此,如何通过物理及生物处理技术提升青稞浆的稳定性,缓解由于膳食纤维难粉碎、颗粒感强,以及淀粉老化导致的食用品质欠佳的问题,是研究开发青稞全谷物饮品的关键。本实验首先采用工业级高压射流磨设备制备全谷物青稞浆,并对不同处理压力下青稞浆的储存稳定性进行分析,对比传统青稞制粉(高速剪切)及超微粉碎青稞制粉(气流粉碎)再制备的青稞浆,探究高压射流磨这一物理技术通过降低青稞不溶性成分的粒径、增加可溶性成分溶出,进而提升青稞浆稳定性的作用;其次,采用酶解生物技术进一步优化,解决由于青稞淀粉导致的青稞浆粘度过高、析水分层等品质问题;再次,通过解析高压微射流处理过程中青稞淀粉—β-葡聚糖复合体系下青稞浆流变及凝胶特性的变化,揭示高压射流技术提高稳定性的内在机理。主要结论如下:(1)采用不同料液比及不同压力条件的高压射流磨制备青稞浆,分别考察80目和300目青稞粉在5%浓度下制浆,以及5%、10%浓度下30 Mpa、60 Mpa、120 Mpa高压射流磨制浆对青稞浆稳定性的影响。结果发现,80目和300目粉制得的青稞浆平均粒径分别为56.5、36μm,相同浓度下5%高压射流磨制得的青稞浆在不同压力下的平均粒径分别为34.1、29.4、24.1μm。80目和300目粉制得的青稞浆的表观粘度初始值分别为0.218,0.135 pa·s。5%高压射流磨制得的青稞浆在不同压力下的表观粘度分别为0.148、0.072、0.339 pa·s。而青稞浓度增至10%的高压射流磨青稞浆粘度TGF-beta/Smad抑制剂又会随压力升高而降低,120 Mpa青稞浆粘度是青稞粉制浆的60倍以上。这说明,高压射流磨技术能够在提升饮品固形物含量的同时,保持适当的粘度。此外,经30天储藏后发现,80目和300目制粉青稞浆的粒径分别增加了4倍(213μm)、2倍(76.7μm),而高压射流青稞浆的粒径均无显著变化。不同制备方法的青稞浆表观粘度在储藏后均呈现相同的下降趋势。激光共聚焦显微镜和电子扫描显微镜等微观结构观察也表明高压射流磨能够使青稞浆固形物分布更加均匀,增加稳定性。据此,选择青稞浆稳定性最佳的120 Mpa压力下制备的10%浓度的高压射流磨青稞浆进行后续实验。(2)采用淀粉酶和葡萄糖苷酶对10%-120 Mpa青稞浆进行酶解,以葡萄糖当量值为评价指标优化酶解温度、酶解时间、加酶量等处理条件。通过单因素实验选定中间水平,使用正交和响应面方法设计实验。正交实验得到中温α-淀粉酶最佳酶解条件为:加酶量16 u/m L、酶解温度85℃、酶解时间30 min。响应面得到葡萄糖苷酶酶解最佳条件为:酶解温度63.082℃,酶解时间60 min,加酶量500 u/m L,在此条件下得到的葡萄糖当量值为90.68%。酶解前后离心沉淀率分别为40.85%、15.32%,说明酶解处理显著(P<0.05)减少了青稞浆的沉淀,缓解了青稞淀粉老化导致的不稳定性。(3)聚焦于影响青稞浆稳定性最重要的两大碳水化合物,β-葡聚糖和淀粉在高压微射流制浆过程中的变化,分别采用不同处理压力(30Mpa、60Mpa、120Mpa)及不同处理次数(1次、2次、3次),测定6%的青稞淀粉—β-葡聚糖复合体系理化、流变、质构等特性。结果发现,随着处理压力升高,粒径减小且分布更加集中,峰值粘度、谷值粘度、崩解值、最终粘度、回生值显著(P<0.05)降低,峰值时间和糊化温度升高,X射线衍射特ER-Golgi intermediate compartment征峰高度下降,结晶度降低,起始粘度下降,粘弹性及质构特性表明淀粉凝胶化被削弱。老化度在第一天时随着压力增加由30.50%降低至14.71%,随着次数增加由14.71%增至16.24%,且在第三十天内老化度ZD1839配制变化最小的处理条件为120 Mpa处理一次(9.96%)。这说明高压微射流处理时,压力增加有利于抑制青稞淀粉在储藏期间的老化,而在120 Mpa条件下处理1次即可达到最佳抑制老化效果。扫描电子显微镜观察显示高压微射流压力升高促使青稞淀粉与β-葡聚糖产生更紧密的相互作用,而增加处理次数则会阻碍这一相互作用,并且降低β-葡聚糖的粘性。β-葡聚糖和淀粉复合体系的结果说明,处理压力是高压微射流制浆的关键,120 Mpa通过降低青稞淀粉粒径,增加β-葡聚糖溶出,有效抑制了青稞淀粉在储藏期内的老化,延缓了青稞浆团聚凝沉和析水分层的现象,实现青稞全谷物饮品稳定性提升。