菊粉作为脂肪替代品的凝胶稳定性分析

1.  前言

菊粉是众所周知的益生元，具有功能性、促进健康的特性，由低聚糖和多糖的混合物组成，可以作为填充剂和胶凝剂以及增稠剂在食品中的应用，从而改善食品口感，尤其是低脂食品。菊粉的脂肪替代能力源于其能在水溶液中形成微晶凝胶网络的能力，该微晶凝胶网络在口腔中具有光滑，乳脂状的质地，与脂肪非常相似。

菊粉的凝胶形成能力取决于DP、菊粉浓度、诱导类型以及结晶条件。在食品工业中最常用的是通过对菊粉溶液进行热处理或施加剪切力而获得的凝胶。凝胶的诱导方法决定了凝胶的特性以及将其用作脂肪替代品的可能性。热诱导的凝胶可通过将分子缠结成比机械诱导获得的小十倍的颗粒，从而使分子缠结形成分子链之间的网络结构，而机械诱导的凝胶则通过颗粒之间的氢键和范德华相互作用（分子的聚集体）形成）分散。结果导致凝胶形成白色乳脂状结构，具有短的可涂抹质地，可以很容易地掺入食品中以替代脂肪达100％。

高静压处理（HHP）是一种非热处理过程，在食品工业中用作热巴氏灭菌法或热烫法的替代方法， 使用HHP法进行巴氏杀菌的食品需承受的压力约为400-600 MPa。HHP处理是实现多糖完全糊化的方法，可以改变凝胶结构和流变行为。

目的：确定HHP菊粉凝胶诱导的可能性及其对所得凝胶性质的影响。

2.  实验

在热诱导凝胶形成方法中，使用加热磁力搅拌器（大约5分钟）将菊粉（20 g / 100 g和25 g / 100 g）溶解在蒸馏水（80℃）中。然后将溶液置于20℃下冷却。在机械诱导的凝胶形成中，使用磁力搅拌器将菊粉（20g / 100 g和25 g / 100 g）悬浮在蒸馏水（20°C）中。然后用分散机（8000 min^-1的转速下持续5分钟）将菊粉悬浮液匀浆。然后将热诱导和机械诱导的溶胶倒入塑料圆柱瓶（50 ml）中，在冷却温度（8°C）下保存24 h，直到形成凝胶结构。

高静水压（HHP）诱导凝胶形成的方法，使用磁力搅拌器将菊粉（20 g / 100 g和25 g / 100 g）悬浮于蒸馏水（20°C）中。然后倒入塑料圆柱瓶（50 ml）中，并在20°C的温度下暴露于500 MPa的压力下5、10、20分钟。诱导后，在冷却温度（8°C）下保存24 h，直到凝胶结构建立。

24小时后，测试了菊粉凝胶的形成程度，获得的凝胶的流变性质、稳定性和颜色参数。菊粉凝胶在不同的时间进行了三次实验重复。

SOP：谱线数260，时间间隔210s，转速1500rpm，光因子1，温度20℃，波长870nm，样品管PC10mm

3.  结果与分析

图1 通过热，机械和HHP诱导获得的由菊粉浓度为20 g/100 g和25 g/100 g的溶液形成的菊粉凝胶的透光率变化图谱

横坐标对应样品管的位置，左边是样品管的顶部，右边是样品管的底部；纵坐标是透光率数值。谱线从初始谱线（红色）到结束谱线（绿色）随着时间的变化过程。

图2 HHP对20 g/100 g菊粉凝胶稳定性与热诱导和机械诱导的比较

图3 HHP对25 g/100 g菊粉凝胶稳定性与热、机械诱导比较

曲线图横坐标表示分离时间，纵坐标表示在该时间点时样品的不稳定性指数。曲线图的斜率越大，则表示样品分离的速度越快。数值越大，相对越不稳定。当曲线与横坐标平行，说明样品已经分离完全。且样品的不稳定性排序会因为实验时长的不同有差异。

使用基于STEP®技术（时间空间消光图谱）的多样品通道的分析仪器LUMiSizer®检测了HHP对菊粉凝胶稳定性。菊粉凝胶失稳过程如图1所示。样品管顶部谱线的透光率升高，反映菊粉凝胶发生沉降。沉降速率越高，产品的稳定性越差。

菊粉凝胶分离行为对菊粉浓度的依赖性小于对诱导方式的依赖性。与热诱导和机械诱导相比，对于较高的菊粉浓度（25 g / 100 g），HHP处理可以获得更稳定的菊粉凝胶（具有较低的不稳定性指数）（图2和3）。可能原因是HHP诱导形成的凝胶结构更为紧凑。此外，已经观察到，无论菊粉浓度如何，随HHP处理时间的延长菊粉凝胶的稳定性均不同程度增加。

4.总结

LUMiSizer®分散体系分析仪，应用STEP®技术，为菊粉凝胶等脂肪替代品的稳定性分析提供了快捷有效的工具。不仅一次可以测试12个样本，而且可多波长(近红外865nm+蓝光410nm)灵活的应用于样品性能测试，为用户可提供更多更深入的分析信息，大大提高了用户的工作效率。