菊粉對刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系質(zhì)構(gòu)和流變特性的影響

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(1.天津市食品生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津商業(yè)大學(xué)生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院，天津 300134;2.天津明哲天翊科技有限公司,天津 300350)

菊粉(Inulin),也稱天然果聚糖[1-2],廣泛存在于多種植物體中,其分子是由 D-呋喃果糖殘基通過β-(2,1)糖苷鍵組成的線性直鏈高分子多糖[3]。菊粉具有促進(jìn)礦物質(zhì)吸收、改善腸道菌群、降糖降脂、減肥美容、預(yù)防癌變等特性,作為一種新食品原料被廣泛用于功能性食品開發(fā)中改善食品的質(zhì)構(gòu)和感官等[4-5]。

在食品生產(chǎn)加工中,半固體(semi-solid)凝膠類食品是必不可少的一個(gè)分支,對于食品產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及滿足大眾消費(fèi)需求具有重大意義。常見的典型凝膠類食品有果凍、軟糖等[6-7]。食用高分子物質(zhì)如多糖等親水膠體成為此類食品中重要的組成部分,在生產(chǎn)凝膠類食品時(shí),它們與一些低分子共溶質(zhì)以及溶劑水共同作用,成為半固體凝膠類軟物質(zhì)材料。凝膠類食品制備是在高溫條件下進(jìn)行溶膠、調(diào)配、灌裝、殺菌,殺菌后冷卻過程中,體系發(fā)生流動態(tài)-凝膠態(tài)的相轉(zhuǎn)變[8-9]。當(dāng)體系中存在多種高分子物質(zhì)時(shí),可以改變它們在水溶液中的相互纏繞和折疊,進(jìn)而影響到產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味、貨架期等[10-12]。目前,食品研究人員致力于從工藝配方來優(yōu)化凝膠類體系[13-14],關(guān)于菊粉對刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系的凝膠質(zhì)構(gòu)、流變特性及凝膠形成動力學(xué)研究未有報(bào)道。

本試驗(yàn)?zāi)M食品加工中生產(chǎn)凝膠類食品的二元體系將刺云實(shí)膠與黃原膠為原料按一定比例復(fù)配,并加入不同濃度的菊粉溶液中制得復(fù)合凝膠,采用質(zhì)構(gòu)儀、流變儀研究不同菊粉添加量對復(fù)合凝膠體系的凝膠質(zhì)構(gòu)特性和流變性能、凝膠形成平均速率以及動力學(xué)的影響;再通過電鏡掃描技術(shù)觀察不同菊粉濃度下復(fù)配體系的表面微觀結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果以期為菊粉以及刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系在新型保健產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

刺云實(shí)膠 食品級,青島德慧海洋生物科技有限公司;黃原膠 食品級,內(nèi)蒙古阜豐生物科技有限公司;菊粉 INs規(guī)格,重慶驕王天然產(chǎn)物股份有限公司。

Physica MCR301高級旋轉(zhuǎn)流變儀 奧地利安東帕公司;SMSTA TA-XT plus質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro System公司;RW20顯型頂置式機(jī)械攪拌器 上海泰坦科技股份有限公司;HH-4恒溫水浴鍋 常州國華電器有限公司;ZEISS掃描電子顯微鏡 上?？柌趟竟芾碛邢薰?Biosafer-10C冷凍干燥機(jī) 北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;ESJ-S電子天平 沈陽龍騰電子產(chǎn)品有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 復(fù)配體系的制備 按照前期預(yù)試驗(yàn)結(jié)果將刺云實(shí)膠與黃原膠按照質(zhì)量比為6∶4混合,緩慢攪拌加入80 ℃不同濃度(0%、5%、10%、15%、20%)的菊粉溶液中,然后用錫箔紙密封燒杯口并放入80 ℃水浴鍋中以150 r/min攪拌3 h,取出,用滴管添加80 ℃蒸餾水定容,于室溫下靜置12 h,使其充分水合形成凝膠。

1.2.2 不同菊粉濃度的刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系凝膠強(qiáng)度的測定 將100 g不同菊粉濃度溶膠樣品置于100 mL燒杯中,用保鮮膜封口,于室溫下靜置12 h使其充分水合形成凝膠,用質(zhì)構(gòu)儀測定凝膠強(qiáng)度,測試探頭選擇P/0.5R,測前速率、測試速率與測后速率均為1 mm/s,觸發(fā)力為10 g,壓縮距離為10 mm,凝膠破裂時(shí)的最大力即為凝膠強(qiáng)度。

1.2.3 不同菊粉濃度的刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系凝膠質(zhì)構(gòu)(TPA)的測定 將50 g不同菊粉濃度溶膠樣品置于50 mL燒杯中,用保鮮膜封口,于室溫下靜置12 h使其充分水合形成凝膠,用質(zhì)構(gòu)儀測定彈性、硬度等參數(shù),測試探頭選擇P/36R,測前速率、測試速率與測后速率均為1 mm/s,觸發(fā)力為10 g,壓縮程度為20%。

1.2.4 不同菊粉濃度的刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系流變學(xué)性質(zhì)測定

1.2.4.1 動態(tài)頻率剪切掃描 將制備好的不同菊粉濃度樣品取適量轉(zhuǎn)移至25 ℃流變儀平板(平板pp50系統(tǒng),板間距為1 mm)上,采用振蕩模式進(jìn)行參數(shù)設(shè)定,角頻率變化范圍為1～100 rad/s,應(yīng)變?yōu)?%(保證在線性黏彈區(qū)內(nèi)),記錄在不同角頻率范圍內(nèi)彈性模量(G′)、黏性模量(G″)和損耗角正切值(tanδ)的值。

1.2.4.2 動態(tài)溫度剪切掃描 將制備好的不同菊粉濃度樣品取適量轉(zhuǎn)移至85 ℃流變儀平板(平板pp50系統(tǒng),板間距為1 mm)上,測量溫度為85～25 ℃,降溫模式下速率為5 ℃/min,應(yīng)變?yōu)?%。記錄在不同溫度范圍內(nèi)儲能模量(G′)、損耗模量(G″)的值。

1.2.4.3 不同菊粉濃度的刺云實(shí)膠-黃原膠凝膠形成平均速率測定 在一段等溫或非等溫特定的時(shí)間段內(nèi),復(fù)配體系形成凝膠的相對快慢可以用平均凝膠結(jié)構(gòu)形成速率(average structure developing rata,SDRa)來表征:

式(1)

式中,G′初和G′末分別表示在特定時(shí)間段內(nèi)的起始和終點(diǎn)的儲能模量值,Pa;T末和T初表示為在特定時(shí)間段的起始時(shí)間值和終點(diǎn)時(shí)間值,s。

1.2.5 不同菊粉濃度的刺云實(shí)膠-黃原膠凝膠化反應(yīng)動力學(xué) 等速率降溫過程中溶膠-凝膠的相轉(zhuǎn)化常利用非等溫動力學(xué)模型來分析,此動力學(xué)模型是由Swartzed[15]提出的,主要以非等溫條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率、阿倫尼烏斯方程、溫度、時(shí)間及濃度來表示,其動力學(xué)方程可由如下方程表征[16]:

式(2)

式中,C為t時(shí)刻的濃度,mol/L;C0為初始濃度,mol/L;n為反應(yīng)級數(shù);k0為指前因子;t為反應(yīng)時(shí)間;Ea為反應(yīng)活化能;T為反應(yīng)時(shí)間為t時(shí)刻所對應(yīng)的絕對溫度K;R為氣體常數(shù)(8.314 J/mol·K)。

將式(2)推導(dǎo)為式(3):

式(3)

就凝膠體系而言,彈性模量G′的變化通常與大分子濃度或聯(lián)結(jié)的數(shù)量成對應(yīng)關(guān)系,因此可將式(3)中的C替代為G′,并且這種改變具有等效性。又因?yàn)闇y量過程是降溫模式,體系中G′逐漸增大,表現(xiàn)出負(fù)相關(guān)的變化趨勢,所以將式(3)中負(fù)號變?yōu)檎?得到式(4):

式(4)

1.2.6 不同菊粉濃度的刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系掃描電子顯微鏡測試(SEM) 在培養(yǎng)皿中分裝適量制備好的含有不同菊粉濃度的刺云實(shí)膠-黃原膠共混體系溶膠樣品,放入-80 ℃冰箱中冷凍6 h,取出,然后冷凍干燥72 h,將干燥好的樣品用保鮮袋封裝。取少量冷凍干燥好的樣品,經(jīng)過噴金粉后,觀察其表面微觀結(jié)構(gòu)。加速電壓為3 kV,放大倍數(shù)為2000倍。

1.3 數(shù)據(jù)分析

所有試驗(yàn)均重復(fù)3次,質(zhì)構(gòu)數(shù)據(jù)使用SPSS 16.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,通過單因素方差分析比較組間數(shù)據(jù)(P<0.05),最終結(jié)果為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差,并利用Origin9.1做圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同菊粉濃度的刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系凝膠強(qiáng)度分析

圖1是菊粉濃度在0%～20%范圍內(nèi)凝膠強(qiáng)度的變化趨勢圖。從圖1中可以看出,隨著菊粉濃度的增加,復(fù)配體系的凝膠強(qiáng)度先增大后降低,說明適量菊粉添加量有利于多糖分子之間的纏結(jié)環(huán)繞并促進(jìn)凝膠形成,使凝膠強(qiáng)度增大。這可能是由于體系中含有菊粉時(shí),大量的菊粉分子水化后填充了刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的空隙[19],還有可能是菊粉分子與刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系結(jié)合后在分子之間形成了架橋連接,體系中氫鍵的強(qiáng)度增大[20],這種氫鍵有助于增強(qiáng)凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),從而導(dǎo)致了凝膠強(qiáng)度的增大。當(dāng)菊粉添加量再增加時(shí),由于菊粉水化作用到達(dá)峰值使更多的水分子與刺云實(shí)膠、黃原膠相互作用,增大了刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系之間形成的締合區(qū)域,形成的三維凝膠網(wǎng)絡(luò)較為柔軟、疏散,同時(shí)由于氫鍵作用不再增強(qiáng)使凝膠強(qiáng)度減弱[21]。

圖1 不同菊粉濃度對刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系凝膠強(qiáng)度的影響Fig.1 Effect of different inulin concentration on gel strength of TG/XTG compound system注:圖中不同字母表示差異顯著,P<0.05;圖2、圖6同。

2.2 不同菊粉濃度的刺云實(shí)膠-黃原膠質(zhì)構(gòu)分析

圖2(a)為不同菊粉濃度對刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配凝膠體系硬度和咀嚼度的影響。在0%～15%菊粉添加量時(shí),咀嚼度和硬度數(shù)值隨著菊粉添加量的增大逐漸上升,當(dāng)而菊粉添加量大于15%時(shí),數(shù)值開始降低。說明在適量的菊粉添加量時(shí)可以促進(jìn)刺云實(shí)膠與黃原膠分子的之間的有效纏結(jié),在體系凝膠過程中菊粉分子優(yōu)先與水分子作用,在一定程度上減少了與刺云實(shí)膠和黃原膠高分子之間相互作用的水分子的數(shù)量,致使多糖鏈之間緊密聯(lián)結(jié),從而獲得具有更緊密的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[22],使得復(fù)配體系獲得更大的硬度和咀嚼度,相比于未添加菊粉時(shí)咀嚼時(shí)需要更費(fèi)力[23]。但是刺云實(shí)膠與黃原膠都是親水膠體,菊粉對于其水化程度的影響是有限的,當(dāng)菊粉濃度到達(dá)臨界程度時(shí),菊粉競爭水分子的能力就不再增大,所以當(dāng)菊粉添加量再增大,硬度和咀嚼度出現(xiàn)下降趨勢。

圖2(b)為不同菊粉濃度對刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配凝膠體系彈性和粘聚性的影響,其中彈性的變化趨勢與凝膠強(qiáng)度、硬度和咀嚼度的測試結(jié)果保持一致,即彈性數(shù)值隨著菊粉濃度的增大呈先上升后下降的趨勢。粘聚性是模擬表示復(fù)配凝膠體系內(nèi)部的粘合力,與彈性相反,復(fù)配體系粘聚性先減小后增大,由此表明在高濃度菊粉存在時(shí)與水分子結(jié)合后的水合作用有助于刺云實(shí)膠與黃原膠分子鏈之間的交聯(lián)和相溶,使分子鏈延展,不利于刺云實(shí)膠與黃原膠分子鏈聚集從而產(chǎn)生較強(qiáng)的粘聚作用[24]。

圖2 不同菊粉濃度對刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系質(zhì)構(gòu)參數(shù)的影響Fig.2 Effect of different inulin concentration on texture parameters of TG/XTG compound system

2.3 不同菊粉濃度的刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系動態(tài)黏彈流變分析

流變學(xué)研究中,物質(zhì)本身的品質(zhì)以及物質(zhì)內(nèi)部之間的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)都可以由動態(tài)黏彈性表征[25]。頻率掃描中通過對彈性模量(G′)、黏性模量(G″)隨角頻率(ω)或頻率(Hz)的變化曲線可以得知物質(zhì)的動態(tài)粘彈性[26-27]。

在溫度為25 ℃時(shí),不同菊粉濃度的刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系的G′和G″隨ω變化的曲線如圖3所示。由圖3可知,在低頻區(qū),G′和G″隨著角頻率的增大增勢緩慢,但在高頻區(qū),G′和G″隨角頻率的增大出現(xiàn)急增或驟減的抖動趨勢,表明高頻率下,可以使復(fù)配凝膠體系的結(jié)構(gòu)遭到破壞。在ω為1～100 rad/s時(shí),G′和G″隨ω增大而上升,G′均大于G″,并且?guī)缀踅咏叫?復(fù)配體系表現(xiàn)出彈性的性質(zhì),說明體系中有彈性凝膠的存在。并且在相同的角頻率下,當(dāng)菊粉添加量為0～15%時(shí),G′隨著菊粉含量的增加而增加,但當(dāng)菊粉添加量為20%時(shí)G′又降低,也進(jìn)一步說明適量菊粉的存在可以強(qiáng)化刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系的凝膠結(jié)構(gòu),而當(dāng)菊粉濃度過高時(shí)彈性性能降低。Jo等[28]研究不同蔗糖濃度對刺槐豆膠-黃原膠復(fù)配體系、朱建華等[29]研究蔗糖共溶質(zhì)對瓊脂-魔芋膠復(fù)配體系動態(tài)黏彈性有類似發(fā)現(xiàn)。

圖3 不同菊粉濃度的刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系頻率掃描圖Fig.3 Frequency scanning of TG/XTG compound system with different inulin concentrations

機(jī)械損耗角正切(tanδ)是G″與 G′之比,tanδ值越小,說明復(fù)配凝膠體系的彈性越大,tanδ值越大則說明復(fù)配凝膠體系的黏性越大[30-31]。由圖4可知,在所測角頻率范圍內(nèi),所有菊粉濃度下tanδ的值都比1小,說明復(fù)配體系都體現(xiàn)出良好的彈性特征。未添加菊粉的復(fù)配體系tanδ值高于添加了菊粉后的tanδ值,并且在角頻率為80～100 rad/s時(shí)的漲幅明顯升高,而添加菊粉后復(fù)配體系在整個(gè)測試范圍內(nèi)tanδ值隨角頻率變化的曲線波動不明顯,且隨著菊粉添加量的增加,復(fù)配體系的tanδ值逐漸減小,說明未添加菊粉時(shí),復(fù)配體系的凝膠結(jié)構(gòu)較為松散,而添加菊粉加入后能夠使復(fù)配凝膠體系的結(jié)構(gòu)更加緊密、結(jié)實(shí),具有較高的彈性性能,復(fù)配體系也表現(xiàn)出更穩(wěn)定的固體特征[28,32]。當(dāng)菊粉含量為15%和20%時(shí)tanδ值最小,說明此菊粉濃度下的刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系彈性性能最好。

圖4 不同菊粉濃度的刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系tanδ隨角頻率變化曲線圖Fig.4 tanδ versus frequency curves of TG/XTG compound system with different inulin concentrations

2.4 不同菊粉濃度的刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系凝膠形成過程

2.4.1 不同菊粉濃度的刺云實(shí)膠-黃原膠動態(tài)溫度剪切掃描分析 含有不同菊粉濃度的刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系在降溫過程中G′和G″隨溫度變化的曲線圖見圖5。從圖5中可知,所有復(fù)配體系在25～85 ℃范圍內(nèi)未出現(xiàn)傳統(tǒng)意義上的凝膠點(diǎn)[33](即G′=G″時(shí)的溫度)。在預(yù)實(shí)驗(yàn)分別研究了刺云實(shí)膠與黃原膠G′和G″隨溫度變化的趨勢(實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)未示出),發(fā)現(xiàn)刺云實(shí)膠溶液在所選取的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)了明顯的溶膠-凝膠相轉(zhuǎn)化,而黃原膠溶液則未出現(xiàn)溶膠-凝膠相轉(zhuǎn)化,表明刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系溶膠-凝膠相轉(zhuǎn)化主要是由刺云實(shí)膠引起。G′和G″均隨溫度的降低而呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢,且G′的增幅更為明顯,在選定的溫度范圍內(nèi)所有樣品G′>G″,表明樣品處于不可流動狀態(tài),但在外力作用下可以發(fā)生變形,主要以彈性為主;添加菊粉后的復(fù)配體系G′均高于未添加菊粉的對照組,說明菊粉的存在可以促進(jìn)凝膠形成。隨著菊粉濃度的逐漸增大,G′先增大后減小,在15%菊粉濃度時(shí)表現(xiàn)出最大的G′,20%菊粉濃度時(shí)G′降低,說明復(fù)配體系在菊粉添加量為15%時(shí)具有最大的彈性,在到達(dá)臨界濃度后再添加菊粉則會使復(fù)配體系的結(jié)構(gòu)遭到破壞。這與之前的測試結(jié)果一致。

圖5 不同菊粉濃度的刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系溫度掃描圖Fig.5 Temperature scanning of TG/XTG compound system with different inulin concentrations

2.4.2 不同菊粉濃度的刺云實(shí)膠-黃原膠凝膠SDRa分析 由圖6可知,菊粉的加入可以提高刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系的凝膠結(jié)構(gòu)平均形成速率,與未加菊粉的復(fù)配體系相比較,菊粉的加入使得SDRa顯著增大(P<0.05),高于對照組,當(dāng)菊粉含量為15%時(shí),SDRa顯著增大至0.25 Pa/s(P<0.05),達(dá)到峰值,而當(dāng)菊粉含量為20%時(shí),SDRa又顯著降低(P<0.05),這表明適量菊粉的存在可以促進(jìn)凝膠化,高于臨界濃度后弱化了凝膠的形成,這可能是由于添加適量的菊粉時(shí),菊粉與水分子結(jié)合形成的氫鍵作用促進(jìn)了凝膠結(jié)構(gòu)的形成,而過量的菊粉則可能阻礙了刺云實(shí)膠與黃原膠之間的交聯(lián),從而使凝膠結(jié)構(gòu)形成緩慢。這與武文潔等[34]研究卵磷脂對果膠凝膠性能的影響有類似發(fā)現(xiàn)。

圖7 不同菊粉濃度下刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系彈性模量隨溫度變化的Arrhenius擬合曲線Fig.7 Arrhenius fitting curves on G′-T curves of TG/XTG compound system with different inulin concentrations注:a.不添加菊粉樣品;b.添加5%菊粉樣品;c.添加10%菊粉樣品;d.添加15%菊粉樣品;e.添加20%菊粉樣品。

圖6 不同菊粉濃度對刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系凝膠結(jié)構(gòu)平均形成速率的影響Fig.6 Effect of different inulin concentrations on the average structure developing rata of TG/XTG compound system

2.5 不同菊粉濃度的刺云實(shí)膠-黃原膠凝膠化反應(yīng)動力學(xué)分析

表1 不同菊粉濃度下刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系凝膠冷卻過程中的動力學(xué)參數(shù)Table 1 Kinetic parameters of the gel cooling process of TG/XTG compound system with different inulin concentrations

由表1可知,添加了菊粉的所有樣品的Ea值都低于未添加菊粉樣品的對照組,說明添加菊粉后強(qiáng)化了凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成。高溫范圍內(nèi)的活化能較高,所有復(fù)配體系的Ea介于75～110 kJ/moL,明顯高于所對應(yīng)的低溫區(qū)的Ea值(介于36～51 kJ/moL),表明復(fù)配體系在高溫區(qū)溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變過程中需要克服更大的能閾[36],在低溫范圍內(nèi),隨著溫度的降低,復(fù)配體系由溶膠狀轉(zhuǎn)變?yōu)槿S網(wǎng)狀的凝膠狀時(shí)比高溫區(qū)相對容易,凝膠形成速率增加。在高溫區(qū),菊粉添加量為15%時(shí)體系形成凝膠要克服的能閾明顯降低,菊粉添加量提高到20%時(shí),能閾又重新提高,此結(jié)果與動彈黏彈性分析結(jié)果一致,說明15%菊粉濃度下更有助于刺云實(shí)膠-黃原膠分子之間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成,使形成凝膠所需的能量更少,而更高濃度菊粉由于自身束縛水分子的能力有限[37],弱化了刺云實(shí)膠-黃原膠分子之間的交聯(lián),突破的能閾更高,導(dǎo)致形成凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)需要更多的能量。在低溫區(qū),添加了菊粉復(fù)配體系的Ea值隨著菊粉濃度的增加呈逐漸上升的趨勢,原因可能是在低溫范圍內(nèi),菊粉在水溶液體系中與水分子間氫鍵作用的強(qiáng)化而阻礙了刺云實(shí)膠與黃原膠分子之間雙螺旋結(jié)構(gòu)的形成,隨著菊粉濃度的增大,這種弱化作用也增大,所以凝膠形成過程中也需要更多的活化能[38]。

2.6 SEM測定結(jié)果分析

圖8(a～e)是不同菊粉濃度下刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系的電鏡掃描圖。與未添加菊粉的對照組相比,隨著菊粉濃度的增加,復(fù)配凝膠體系的表面結(jié)構(gòu)愈加細(xì)密、平整。尤其是在添加15%菊粉時(shí)這種現(xiàn)象更加明顯,幾乎沒有孔隙,此現(xiàn)象可能是由于菊粉存在時(shí)復(fù)配體系水合作用后利于多糖分子鏈聚集使得凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加緊密,凝膠強(qiáng)度與硬度達(dá)到最大。但當(dāng)菊粉添加量為20%時(shí),凝膠結(jié)構(gòu)表面又出現(xiàn)了小孔,這可能是由于菊粉含有的羥基比親水膠體分子有更強(qiáng)的水合作用[39],菊粉分子中平伏鍵上羥基基團(tuán)與鄰近的水分子作用后形成分子間氫鍵,菊粉濃度增大,所形成的氫鍵數(shù)量增加,分子間氫鍵增加了水的結(jié)合能力,致使復(fù)配體系更黏稠,在凍干的過程中,從復(fù)配體系表面逸散出去的凹洞數(shù)量顯著降低,使凝膠結(jié)構(gòu)表面平整、細(xì)密。添加過量菊粉時(shí),菊粉競爭水分子的能力降低,刺云實(shí)膠與黃原膠之間的多糖鏈結(jié)合程度有所減弱,使得分子鏈延展,致使凝膠結(jié)構(gòu)松散,有小孔出現(xiàn),此時(shí)凝膠強(qiáng)度、硬度和咀嚼度下降,這與質(zhì)構(gòu)分析中的結(jié)果一致。

圖8 不同菊粉濃度下刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系的電鏡掃描圖Fig.8 SEM miages of TG/XTG compound system with different inulin concentrations

3 結(jié)論

對不同菊粉濃度的刺云實(shí)膠-黃原膠復(fù)配體系進(jìn)行質(zhì)構(gòu)和動態(tài)流變分析,與對照相比,添加15%菊粉后的復(fù)配體系凝膠強(qiáng)度、硬度、咀嚼度、彈性、凝膠形成平均速率(SDRa)、儲能模量(G′)明顯增大,但菊粉濃度超過15%后又出現(xiàn)降低趨勢,但仍高于菊粉濃度為0時(shí)的測定結(jié)果,表明添加適量菊粉時(shí)可以促進(jìn)凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成,但高于臨界濃度后會破壞凝膠結(jié)構(gòu),弱化凝膠形成。在85～25 ℃溫度范圍內(nèi),與對照相比,菊粉濃度對Ea值產(chǎn)生明顯影響。在高溫區(qū),添加15%菊粉后,Ea值由105.736 kJ/moL降低為77.009 kJ/moL,菊粉添加量超過15%后Ea值又升高;在低溫區(qū),添加了菊粉復(fù)配體系的Ea值隨著菊粉濃度的增加而逐漸增大。通過電鏡掃描分析發(fā)現(xiàn)加入菊粉后復(fù)配凝膠體系的表面結(jié)構(gòu)愈加細(xì)密,在菊粉添加量為15%時(shí),復(fù)配凝膠體系表面幾乎沒有孔隙,更加平整,說明添加菊粉后可以改變復(fù)配體系的凝膠化行為。綜合上述分析,在實(shí)際凝膠類食品加工中,通過選擇合適的菊粉濃度來優(yōu)化凝膠結(jié)構(gòu)從而獲得更優(yōu)良的產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)是一種有效的可行辦法。