高壓均質技術在處理淀粉中的應用

2024-04-19 17:15:11 442閱讀次數

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研究背景

高壓均質

高壓均質( high pressure homogenization，HPH) 是近年興起的一種非熱加工技術，因其高效性、穩定性和經濟性被廣泛應用于豆、乳制品及果蔬汁的加工制造；并逐漸應用于淀粉等多糖大分子的改性研究中，如蓮子淀粉經 60-180 MPa 均質處理后，結晶度降低，組織結構松散，消化率顯著提高；經HPH處理后蠟質玉米淀粉分子間氫鍵被破壞，支鏈淀粉降解，能夠有效抑制淀粉老化回生；此外，經100 MPa多次處理后的綠豆淀粉結晶區結構被破壞，水溶指數和膨脹度提高，淀粉糊黏度顯著降低。因此可通過經高壓均質不同壓力的處理，及對循環數和處理濃度的研究，并通過水溶指數、透光率等物性及熱力學特性等方面進行性能評價，及靜態流變、黏彈特性和凝膠質構特性的宏觀應用指標研究，以期克服淀粉產品的加工技術難題，提高淀粉產品在食品工業中的應用價值。

·超高壓均質機

實驗方法

以豌豆淀粉（pea starch，PS）為原料，分別在0、20、40、60、80、100 MPa條件下高壓均質（-207A型高壓均質機）處理3次，每次約30 min，探究HPH處理對PS凝膠流變特性及淀粉多尺度結構的影響。

圖1 高壓均質調控PS多尺度結構與流變特性機制示意圖

Fig.1 Mechanism by which HPH treatment regulates multiscale structure and rheological properties of PS

實驗結果

HPH處理對PS的流變特性及多尺度結構有較大的影響。隨均質壓力的增大，PS黏度、觸變性呈先增加后減小趨勢，HPH處理后其假塑性增強，剪切結構恢復力減弱；40 MPa處理使PS凝膠黏性、彈性明顯提高，表明HPH處理可提升其凝膠性能。HPH處理過程中產生剪切、空化效應、碰撞等機械力作用使PS顆粒完整性遭到破壞，表面出現裂縫、塌陷；促進結晶結構向無定形區轉變，結構有序性減弱；α-1,6糖苷鍵斷裂，PS分支度降低。本研究有助于分析PS多尺度結構對其流變性能的影響機制，并驗證了HPH技術調控PS及其產品品質的可行性。

圖2（A）HPH處理后PS黏度隨剪切速率的變化；（B）HPH處理后PS在剪切過程中黏度隨時間的變化；（C）HPH處理后PS的短程有序結構變化；（D）HPH處理后PS的1 H NMR譜圖

Fig.2 (A) Changes in viscosity of HPH treated PS with shear rate; (B) Changes in viscosity of HPH treated PS with shear time; (C) Changes in short-range ordered structure of PS after HPH treatment; (D) 1 H NMR spectra and branching degree of HPH treated PS;

展望

-207A超高壓均質機特點

HPH作為一種非熱加工技術在殺菌、鈍酶的同時能Z大限度地保留果蔬制品的營養品質以及色澤風味，因此高壓均質技術還可應用在果蔬制品中。HPH 技術的優勢在于可以通過均質作用，一方面能更好地釋放果蔬等食品原料中的活性成分，提升產品的營養功效；另一方面可以減小液態食品中的顆粒粒徑，保持產品的穩定性。HPH 技術作為一種非熱加工技術，相比于熱加工，還能更大程度地保存果蔬等熱敏性食品原有的營養成分與口感，具有一定的殺菌效果，可以延長貨架期。HPH 技術還具有連續化生產的可操作性，也為食品殺菌提供了新思路。

同時，HPH在食品加工中的應用仍存在較多的局限性，如其僅適合加工流態食品；對芽孢的殺滅效果還有待提高；單獨使用HPH時殺菌和鈍酶效果不如熱殺菌處理效果好，從而引發安全隱患；果汁殺菌所需的較高壓力參數使設備成本增加。此外，在HPH處理過程中會對例如維生素A等營養物質造成一定損失。因此，選擇 HPH 聯合其他技術處理，選擇使用較低的壓力獲得期望的殺菌效果為目的，是HPH技術未來發展方向之一。

圖3 -207A超高壓均質機

樣品范圍廣菌種、果汁、高分子材料

破碎效率高物料粒徑可均勻細化到100nm以下，破碎率大于95%

衛生級別高采用符合食品藥品要求的316L不銹鋼材料

自動化操作自動進樣，連續工作，在線排氣

均質壓力 0～180Mpa任意可調

溫度可控冷卻接頭進出口與恒溫槽相接，有效控制均質物料溫度上升

參考文獻：

[1]郭澤航,余子香,迪珂君等.高壓均質對板栗淀粉糊化、流變及質構特性的影響[J].食品與發酵工業,2019,45(17):91-97.

[2]胡榮,汪楠,張甫生等.高壓均質處理對豌豆淀粉流變特性及多尺度結構的影響[J].食品科學,2023,44(05):53-61.

[3]石亦璁,董麗,陳芳等.高壓均質技術在果蔬制品中的研究進展[J/OL].食品工業科技:1-12[2024-03-13].

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關于

是知名的生命科學儀器提供商，也是國內超聲波技術應用探索的先行者。公司在超聲波細胞粉碎，萃取，分散，除垢、高壓均質及超低溫、冷凍干燥、基因細胞重組等技術領域積累了豐厚的經驗，并研發了包括超聲波破碎儀器、冷凍干燥設備、分子生物學儀器、實驗室潔凈設備、工業防垢除垢設備等產品，致力于為客戶提供先進的儀器設備和行業解決方案。