食品级酸味剂中壳聚糖分散体的协同效应对谷物面粉基复合面糊的物理化学性质的影响

《Bioactive Carbohydrates and Dietary Fibre》:Synergistic effects of chitosan dispersions in food-grade acidulants on the physicochemical properties of cereal flour-based composite batter

【字体: 时间:2026年03月01日 来源:Bioactive Carbohydrates and Dietary Fibre 3.6

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  本研究首次评估了含不同浓度壳聚糖的batter混合物在醋酸、乳酸和柠檬酸三种酸化剂中的理化性质,发现高浓度壳聚糖显著提升水分保持能力、溶解指数和淀粉可消化性,降低电导率、凝胶强度和泄漏淀粉含量,其中柠檬酸体系未降低膨胀力。添加壳聚糖使血糖指数降低,提示健康益处。

  
马米图·马尼万南(Marimuthu Manivannan)| K.A. 马丁·泽维尔(K.A. Martin Xavier)| 索伊班·恩加索特(Soibam Ngasotter)| 卡斯特里·查托帕德哈亚(Kasturi Chattopadhyay)| 波拉伊尔·拉亚纳(Porayil Layana)| A.K. 巴兰奇(A.K. Balange)| B.B. 纳亚克(B.B. Nayak)
ICAR-中央渔业教育研究所,印度马哈拉施特拉邦孟买-400061

摘要

本研究首次评估了含有不同浓度壳聚糖的面糊混合物的物理化学性质,这些壳聚糖溶解在三种常用的食品酸化剂中:醋酸、乳酸和柠檬酸。使用不同浓度(0%、0.5%、1.0%、1.5%和2%)的壳聚糖与三种食品级酸化剂混合制备了分散液。将这些分散液加入基于谷物面粉的复合面糊配方中,并在调整pH值至6.5的情况下以及未调整pH值的情况下检测了面糊的物理化学性质。研究结果表明,在所有三种酸化剂中,较高浓度的壳聚糖显著提高了面糊的持水能力、溶解度指数和淀粉消化率。相反,电导率、膨胀力、凝胶强度和浸出淀粉含量均显著降低,但使用柠檬酸的面糊在壳聚糖浓度增加时膨胀力没有下降。此外,将壳聚糖作为水溶性胶体成分添加到富含碳水化合物的食品面糊中可降低血糖指数,这可能对健康有积极影响。

引言

由于生活方式的变化、饮食习惯以及社会经济条件的改善,近年来消费者的偏好转向了即食或即烹食品。需求的增长和技术进步推动了增值食品产品的显著发展,尤其是裹粉和裹面包屑的产品,这些产品在国内外市场上因其便利性、感官吸引力和营养价值而受到广泛欢迎。这些裹粉产品通常是通过在食品表面涂上面糊和面包屑材料后再进行油炸制成的,这一涂层过程对产品的质量起着关键作用。面糊一般由面粉、添加剂、盐和水以及水溶性胶体混合而成的半固体面团组成,水溶性胶体作为聚电解质,形成面包屑材料完全附着的层(Fiszman & Salvador, 2003; Nanda et al., 2020)。面糊中的每种成分都具有特定的功能,以赋予产品独特的特性并增强涂层的性能。
水溶性胶体是具有许多羟基的亲水性聚合物,可以增加溶液的粘度,并可作为聚电解质用于面糊配方中(Skurtys & Acevedo, 2014)。根据其天然来源,水溶性胶体被分为不同的类别,如植物来源、藻类来源、动物来源和微生物来源(Kapoor & Khandal, 2013)。在面糊中添加水溶性胶体有多种好处,包括减少油脂吸收、控制裹粉量、提高冻融稳定性、增强粘附性、增加粘度和机械强度,以及保持油炸裹粉食品的酥脆度(Fiszman & Salvador, 2003)。
壳聚糖是一种受欢迎的水溶性胶体,来源于动物,是一种无毒、生物相容且可生物降解的天然阳离子多糖,由甲壳类动物外壳中的几丁质脱乙酰化得到(Wong et al., 1992; Ngasotter et al., 2023)。壳聚糖是一种线性多糖,主要由β-(1→4)-连接的D-葡萄糖胺单元组成,根据脱乙酰化程度含有不同量的N-乙酰-D-葡萄糖胺(Aranaz et al., 2021)。虽然壳聚糖不溶于水,但它容易溶解在多种弱有机酸或酸化剂中,如甲酸、醋酸、丙酮酸、乳酸、马来酸、苹果酸、琥珀酸、柠檬酸、草酸、植酸和L-谷氨酸,并表现出pH响应的自组装特性(Kaczmarek et al., 2019)。然而,壳聚糖不溶于DL-α-丁酸、没食子酸、聚半乳糖醛酸和反式肉桂酸(Romanazzi et al., 2009; Park et al., 2002)。壳聚糖和许多酸化剂(有机酸)都被认为是安全的食品级防腐剂(GRAS),反映了当今食品工业对天然防腐剂需求的增加(Burt, 2004)。
有机酸化剂已被有效用于溶解壳聚糖,改变溶液的物理性质,形成凝胶,从而实现增稠、乳化、稳定和改善各种食品的质量(Phillips & Williams, 2000)。研究表明,将壳聚糖加入面糊中可用于裹鱼条,从而减少油脂吸收、提高物理化学质量并改善涂层效果(Xavier et al., 2017)。此外,壳聚糖涂层与有机酸的组合在低酸性的即食肉制品中显示出对抗病原细菌(如单核细胞增生李斯特菌、鼠伤寒沙门氏菌和大肠杆菌O157:H7)的抗菌效果(Cagri et al., 2001)。此外,用醋酸和柠檬酸溶解的壳聚糖添加到鱼糜香肠面糊中,可改善其功能特性和储存品质(Chattopadhyay et al., 2023a; Chattopadhyay et al., 2023b)。尽管有这些发现,但目前仍缺乏比较不同酸化剂用于溶解壳聚糖作为面糊成分的研究。此外,也尚未报道关于面糊之间相互作用的研究,特别是使用不同酸化剂制备的淀粉和壳聚糖分散液之间的相互作用。基于此背景,本研究首次评估了含有不同浓度壳聚糖(溶解在醋酸、乳酸和柠檬酸三种常用食品酸化剂中)的面糊混合物的物理化学性质。

原材料

本实验使用的壳聚糖(CAS 9012-76-4)具有70 mPa.s的粘度、75.6 kDa的分子量和92%的脱乙酰化程度,由印度科钦的M/S. India Sea Foods公司提供。小麦面粉(ITC Limited, India)、玉米淀粉(Blue Bird Foods Private Limited, India)、鹰嘴豆粉(Cicer arietinum)、姜黄粉和盐(均来自Tata Chemicals Limited, India)均从当地超市购买。醋酸(CAS 64-19-7)、乳酸(CAS 79-33-4)和无水柠檬酸(CAS

壳聚糖分散液的酸化剂标准化

壳聚糖在酸介质中的溶解受多种参数影响,其中酸的类型和数量尤为重要。本研究中使用的醋酸和乳酸是有机一元羧酸,而柠檬酸是有机三元羧酸。壳聚糖在其pKa(6.5)以下时,仅在特定条件下可溶于水溶性有机酸中。用于制备壳聚糖凝胶的三种有机酸的标准化用量是

结论

研究表明,单独使用酸化剂和壳聚糖都会影响基于谷物的面糊的功能特性,而它们的组合对多个物理化学参数产生了协同增效作用。随着壳聚糖浓度的增加,持水能力、溶解度指数和淀粉消化率持续提高,而电导率、凝胶强度和浸出淀粉含量则降低。这些结果表明

作者贡献声明

马米图·马尼万南(Marimuthu Manivannan):撰写初稿、进行实验、数据管理。K.A. 马丁·泽维尔(K.A. Martin Xavier):撰写、审稿与编辑、项目管理、方法论设计、概念构思。比娜亚·布萨纳·纳亚克(Binaya Bhusan Nayak):撰写、审稿与编辑、监督、项目管理。索伊班·恩加索特(Soibam Ngasotter):进行实验、数据管理。卡斯特里·查托帕德哈亚(Kasturi Chattopadhyay):验证结果、项目管理、正式分析。拉亚纳·波拉伊尔(Layana Porayil):项目管理、进行实验、数据管理。阿姆贾德·巴兰奇(Amjad Balange):方法论设计、数据分析

未引用的参考文献

Bégin和Van Calsteren, 1999; Chung et al., 2008; Croisier和Jér?me, 2013; Funami et al., 2008; Hamdine et al., 2005; Joseph和Singhvi, 2019; Kapoor et al., 2013; Mudunkotuwa和Grassian, 2010; Park et al., 2001; Phillips和Williams, 2009; Skurtys et al., 2014; Techawipharat et al., 2008; Weiner, 1992.

利益声明

作者声明没有利益冲突。

数据可用性

数据可应要求提供。

科学写作中生成式AI的声明

在准备本工作时,作者使用了ChatGPT来提高手稿的可读性和语言表达。使用该工具/服务后,作者对内容进行了必要的审查和编辑,并对发表文章的内容负全责。

资金支持

本研究未获得公共部门、商业部门或非营利部门的任何特定资助。

利益冲突声明

作者声明没有可能被视为潜在利益冲突的财务利益或个人关系:

致谢

作者衷心感谢ICAR-CIFE主任提供进行研究所需的设施。
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