摘要
小分子糖较强的吸湿性通常会导致其加工应用受到极大限制，开发降低吸湿性、结块和潮解的方法，对小分子糖及其相关产品的贮存具有重要价值。本文首先比较了三种常见小分子糖（蔗糖、葡萄糖、果糖）的吸湿性，在此基础上，以吸湿性最强的果糖（Fru）为研究对象，探究了谷朊粉（wheat gluten,WG）对果糖冻干品吸湿的影响规律，并研究了谷朊粉中两种主要成分－麦醇溶蛋白和麦谷蛋白对冻干果糖吸湿特性的影响。本研究揭示了谷朊粉对冻干果糖吸湿性的影响并掌握其规律，可为抑制高含糖食品的吸湿提供数据支撑。 主要研究结果如下： 1、比较了蔗糖、葡萄糖和果糖在相同环境下的吸湿性。对比吸湿数据结果发现，果糖的平衡含水率（equilibrium moisture content,EMC）显著高于蔗糖和葡萄糖，且随着相对湿度的增加，差距增大，在75%相对湿度下，蔗糖、葡萄糖、果糖的EMC分别为0.07%、0.86%、31.61%。Peleg模型对吸附数据的拟合程度最高，是最优的吸湿等温线模型。蔗糖、葡萄糖、果糖的吸湿等温线均为典型的“J”型形状，属于Brunauer分类中的III型等温线。宏观图片结果表明，结块程度与吸湿时间呈正相关性，三种糖的吸湿结块程度依次为果糖＞葡萄糖＞蔗糖。差示扫描量热谱图、XRD衍射和接触角分别从玻璃化转变温度、结晶度和亲水性揭示了导致三种小分子糖吸湿性差异明显的原因。低场核磁结果显示，在吸湿过程中，果糖和葡萄糖中的主体水分均由结合水转变为不易流动水，且果糖中高自由度水分占比更高，而蔗糖中的水分主要维持在结合水状态，解释了吸湿过程中蔗糖保持较好稳定性的现象。此外，果糖的总峰面积显著高于葡萄糖和蔗糖（p＜0.05），说明果糖具有更强的吸水性。 2、研究了添加不同比例的谷朊粉（Fru∶WG=0∶10、Fru∶WG=2∶8、Fru∶WG=3∶7、Fru∶WG=10∶0）调控果糖冻干品吸湿的影响规律。吸湿曲线结果表明，谷朊粉的加入对于果糖的吸湿有非常明显的抑制效果，并且在相对湿度高于43%的环境中Fru:WG=2:8的抑制效果更好。在25℃、75%相对湿度下，果糖与谷朊粉比例为3:7和2:8的冻干样品EMC分别降至16.00%和14.61%。利用7种经典模型拟合吸湿数据，通过R2确定描述果糖冻干品吸湿等温线的适宜模型为GAB模型。在25℃时，谷朊粉的添加将冻干果糖吸湿等温线的类型由Brunauer分类的III型转变为II型，35℃下，谷朊粉比例大于70%时，对果糖的吸附特性产生影响。从冻干果糖的宏观和微观形态图片可观察到谷朊粉含量的增加有助于减轻粉末的吸湿结块现象。谷朊粉的添加可显著增强样品表面的疏水能力；并可限制果糖冻干品中水分向高自由度的迁移，降低果糖的吸水能力。 3、考察了麦谷蛋白和麦醇溶蛋白对冻干果糖吸湿性的抑制作用。结果表明，在果糖:麦谷蛋白/麦醇溶蛋白为3∶7的体系中，添加麦谷蛋白的样品平衡含水率低于添加麦醇溶蛋白的样品，且在69%相对湿度下，两者差距达到最大值0.68%；当果糖与两种蛋白质质量比为2∶8时，两种体系的平衡含水率无明显差距，所以在果糖占比较高的体系中，麦谷蛋白的抑湿效果更好。Peleg和GAB模型对于冻干果糖样品具有较好的描述性，其中Peleg模型拟合程度最高，对于平衡含水率的预测更为准确。除了果糖与麦谷蛋白比例为3∶7的冻干样品仍表现为Ⅲ型等温线外，其他冻干样品均转变为Ⅱ型等温线。样品达到吸湿平衡时的宏观和微观图片显示，麦谷蛋白和麦醇溶蛋白均可以降低其吸湿性，但麦谷蛋白效果更突出，这可能与麦谷蛋白具有更强的疏水性有关。另外，麦醇溶蛋白和麦谷蛋白的加入能够影响样品中水分的状态，降低吸水量，并减少水分向高自由度方向的迁移程度，相较于麦醇溶蛋白，麦谷蛋白对降低水分自由度产生了更有效的影响。
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