贮藏过程中棕榈油基塑性脂肪结晶网络结构与宏观物理性能变化研究

【摘要】：随着国家经济及食品工业的发展以及人均消费水平的提高，塑性脂肪作为现代食品工业中新型食用油脂制品的需求量愈来愈大，对产品的质量要求也愈来愈高。塑性脂肪在贮藏过程中品质将会由于温度的不适或波动而劣化，品质的变化与其内部结构变化密切相关。了解塑性脂肪品质变化与内部结构变化规律对高品质塑性脂肪的生产有重要指导作用。有鉴于此，本论文以两种棕榈油基起酥油为研究对象，通过研究温度恒定贮藏（0°C、10°C、20°C、30°C、40°C）与温度波动贮藏（0°C12h-20°C12h、10°C12h-20°C12h、30°C12h-20°C12h、40°C12h-20°C12h，分别作为周期温度往复）模式下贮藏温度和时间对这两种起酥油样品的组成、宏观物理性能、热特性、结晶网络结构的变化规律，探讨贮藏过程中温度和时间对这类塑性脂肪的微观结构和宏观性能的影响机理，建立贮藏过程中结晶网络结构与宏观物理性能之间的关联，为高品质塑性脂肪的可控化生产及贮藏建立科学的理论基础。主要研究内容与结果如下： 一、贮藏过程中棕榈油基起酥油的分子组成、固体脂肪含量、质构及流变性能变化 采用HPLC、pNMR、TA和Hakee流变仪分别研究温度恒定及波动贮藏下模型起酥油样品的分子组成、固体脂肪含量、硬度及弹性模量的变化。研究发现，在两种温度作用模式下，两种模型起酥油的分子组成均未发生明显变化。在恒温贮藏时，随贮藏温度的升高，两种起酥油样品的固体脂肪含量呈线性下降，硬度呈指数关系下降，弹性模量逐渐下降；随贮藏时间的延长，二者的固体脂肪含量及弹性模量变化不显著，当温度≤20°C时硬度随时间的延长逐渐变大，当温度20°C时硬度随时间的延长逐渐变小。在温度波动贮藏时，随波动温度的升高，两种样品的固体脂肪含量呈现先稳定（0°C-20°C）后下降的趋势（30°C-40°C），硬度呈先平稳（0°C-10°C）后降低（30°C-40°C）的趋势，弹性模量呈先下降（0°C-10°C）后趋于稳定（30°C-40°C）；随贮藏时间的延长，二者的固体脂肪含量及弹性模量无显著变化，硬度呈对数下降。 二、贮藏过程中棕榈油基起酥油的热性质及晶型的变化 采用DSC和XRD方法分别研究温度恒定及波动贮藏下两种模型起酥油样品的热性质及晶型的变化。研究发现，在恒温及温度波动贮藏时，随着贮藏温度的升高，吸热峰的峰温升高，表明，样品中晶体内高熔点甘油三酯含量增加。通过对XRD谱图中β晶型相对强度进行计算得到，在恒温贮藏时，随着时间的延长及温度的升高，起酥油样品中β晶型的含量均逐渐上升。在温度波动贮藏时，随时间延长，其β型晶体含量显著增加，与温度恒定贮藏相比，两种样品在温度波动模式下贮藏时β'晶型向β晶型转变速率明显较快。 三、贮藏过程中棕榈油基起酥油结晶网络结构的变化 采用PLM及SEM对温度恒定及波动贮藏下两种模型起酥油样品的晶体形态、大小及网络结构进行研究，并对温度作用下塑性脂肪结晶网络变化机制进行了推测。结果表明，在恒温贮藏时，随贮藏时间的延长，晶体尺寸逐渐增大，两种起酥油样品的结晶网络中出现部分晶体聚集块，网络的不均匀性增大，在温度≤20°C时，Db值逐渐增大，在温度20°C时，Db值逐渐减小；随着温度的升高，两种模型起酥油样品的晶体尺寸先增大（0-20°C）后减小（30°C-40°C），这一现象在低熔点起酥油样品中更为明显，同时，两种起酥油样品的Db值逐渐降低，网络坍塌较多。在温度波动贮藏时，两种起酥油样品的在四种波动模式下晶体随着时间的延长逐渐聚集；同时，随着波动温度的升高，Db值逐渐下降。与恒温贮藏相比，温度波动模式对两种样品的结晶网络及晶体尺寸影响更大。 四、贮藏过程中起酥油结晶网络结构与宏观物理性能关系的探讨 对温度恒定及波动贮藏过程中两种模型起酥油的结晶网络结构及宏观物理性能之间关系进行探讨，并建立人工神经网络模型。结果表明，在贮藏过程中，无论恒温还是温度波动贮藏，两种模型起酥油样品的固体脂肪含量、结晶网络结构及β晶型的含量为宏观物理性能变化的重要影响因素。同时，建立了精度较高的人工神经网络模型，该模型可以很好地用于关联及预测类模型起酥油塑性脂肪宏观物理性能及微观结构在贮藏过程中的变化，为高品质塑性脂肪的可控化生产及贮藏提供依据。