一种抑制烘焙食品多元危害物生成的方法
阅读说明：本技术 一种抑制烘焙食品多元危害物生成的方法 (Method for inhibiting generation of multivariate noxious substances of baked food ) 是由 李晓玺 谢雷 沈少丹 陈玲 李冰 于 2021-09-23 设计创作，主要内容包括：本发明属于食品加工领域,公开了一种抑制烘焙食品多元危害物生成的方法,包括如下步骤：(1)将卵清蛋白溶液经热变性处理后,在搅拌作用下滴加羧甲基淀粉的NaCl水溶液,继续搅拌得到复合纳米胶粒溶液；(2)将复合纳米胶粒溶液与食用油混合后,经高速剪切分散制得高内相Pickering乳液；(3)将高内相Pickering乳液与面粉、食品添加剂和水混合,经揉制、压延成型、烘焙而得到烘焙食品。本发明通过高内相乳液对油脂、盐离子在烘焙食品基质中的分布进行控制,有效控制美拉德反应及油脂的氧化,达到同步抑制烘焙食品中多元危害物的生成并达到减盐的目的,显著提高烘焙食品的营养及安全性。(The invention belongs to the field of food processing, and discloses a method for inhibiting generation of multivariate hazards of baked food, which comprises the following steps: (1) after the ovalbumin solution is subjected to thermal denaturation treatment, dropwise adding a NaCl aqueous solution of carboxymethyl starch under the stirring action, and continuously stirring to obtain a composite nano colloidal particle solution; (2) mixing the composite nano colloidal particle solution with edible oil, and performing high-speed shearing and dispersion to obtain a high internal phase Pickering emulsion; (3) mixing the high internal phase Pickering emulsion with flour, food additives and water, kneading, calendaring, and baking to obtain the baked food. According to the invention, the distribution of oil and salt ions in the matrix of the baked food is controlled through the high internal phase emulsion, so that the Maillard reaction and the oxidation of the oil are effectively controlled, the aims of synchronously inhibiting the generation of multiple hazards in the baked food and reducing salt are achieved, and the nutrition and the safety of the baked food are obviously improved.)
技术领域
本发明涉及食品加工过程中多元危害物控制领域，具体涉及一种利用一种卵清蛋白与羧甲基淀粉钠复合纳米胶粒稳定的高内相Pickering乳液抑制烘焙食品加工过程中5-羟甲基糠醛和油脂氧化物多元危害物生成的方法。该方法在提升烘焙食品安全性的同时，可显著降低盐的用量，赋予其营养健康功能。
背景技术
烘焙食品在高温加工过程所产生的一系列衍生危害产物给人们带来了极为严重的健康安全隐患。在目前的研究中，抑制烘焙食品加工过程中多元危害物产生的方法主要集中于控制食品中前体物质的种类和含量、优化食品加工方式以及在食品加工过程中添加一些活性外源物质以抑制危害物的生成。在合理控制、改良原料中前体物质的含量抑制食品中危害物方面，Shojaee等的研究发现还原糖含量低的马铃薯原料在食品加工过程产生丙烯酰胺危害物远远低于还原糖含量高的品种(Shojaee-Aliabadi S,Nikoopour H,Kobarfard F,et al.Acrylamidereduction in potato chips by selection of potatovariety grown in Iranand processing conditions[J].Journal of the Science ofFood and A-griculture,2013,93:2556-2561)。章宇发现选用天冬酰胺和还原糖含量低的原料、避免过低的原料贮藏温度、对原料进行浸没处理、避免添加外源性前体物质等都能够有效减少食品中危害物丙烯酰胺的含量(章宇.生物黄酮抑制食品中丙烯酰胺形成的机理及其构效关系研究[D].浙江大学博士学位论文,2008.)。但原料的储存与栽培条件要求较为严苛，如原料的贮藏温度与钾肥和氮肥的合理施用都极大影响着食品加工过程中危害物的产生。在优化加工条件抑制危害物生成方面，相比于传统热加工处理(如油炸，烘焙和烘烤)，新型食品加工技术(如脉冲电场、射频加热等)可有效缓解食品中危害物的生成。Mtaoua等人采用高压脉冲电场处理代替巴氏杀菌法灭菌表明，高压脉冲电场处理可降低枣子汁中的5-羟甲基糠醛含量，并使果汁的颜色得以保持(Mtaoua H,Sánchez-Vega R,Ferchichi A,et al.Impact of High-Intensity Pulsed Electric Fields or ThermalTreatment on the Quality Attributes of Date Juice through Storage[J].Journalof Food Processing and Preservation.2017,41:e13052.)。李志刚等利用不同场强高压电场(5、10、20、30kV·m-1)处理菜籽油和大豆油，经高压电场处理后两种油脂的过氧化值和氧化抑制率均低于对照组，延缓了油脂氧化进程并提高油脂的氧化稳定性(李志刚，张薇薇，王愈等.不同场强高压电场处理对油脂抗氧化性的影响[J].山西农业大学学报(自然科学版).2016,36:745-750.)。然而,新型食品加工技术所带高成本及设备变化而导致的工艺调整制约了其产业化应用。在使用外源性添加剂抑制危害物生成方面，国内外许多研究表明，食品添加剂、食品配料以及植物化学素等外源性物质的添加可以有效抑制危害物的产生。多酚类物质可通过捕获羰基显著抑制5-羟甲基糠醛的生成，在薯片和面包添加黄烷-3-醇或槲皮素，能降低其中50％-86％的5-羟甲基糠醛(Ros-Polski V,V,KoutchmaT.Effect of ultraviolet-C light treatment on Hydroxymethylfurfural(5-HMF)content in high fructose corn syrup(HFCS)and model syrups[J].Journal of FoodEngineering.2016,179:78-87.)。向蔗糖－谷氨酸模拟体系中，添加2～10mg/mL没食子儿茶素没食子酸酯，可分别减少31.93％的5-羟甲基糠醛(李光磊.美拉德反应中健康危害物的产生规律研究[D].天津科技大学,2016.)。而外源性添加剂的使用必须遵循国家有关标准及规定且在不影响食品原有风味和感官特性的前提下，其安全性、稳定性及对食品原有风味和感官品质的影响也限制了其广泛应用。
因此，如何根据食品的营养功能特性在加工生产过程中找出能有效降低食品中多元危害物生成的方法，同时对食品感官特性及其营养健康品质不产生消极影响的方法是亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术抑制烘焙食品加工过程中危害物产生的不足，通过构建一种高内相Pickering乳液，合理控制盐离子、油在食品组分之间的分布达到对美拉德反应及油脂氧化危害物的控制及减盐目的。从而实现在烘焙食品体系中既能确保食品原有风味和感官与营养健康特性的同时又能抑制加工过程中危害物产生的。
为实现上述目的，通过下述技术方案予以实现：
一种抑制烘焙食品多元危害物生成的方法，包括如下步骤：
(1)将卵清蛋白溶液经热变性处理，在搅拌作用下滴加羧甲基淀粉的NaCl水溶液，继续搅拌得到复合纳米胶粒溶液；
(2)将复合纳米胶粒溶液与食用油混合后，经高速剪切分散，制得高内相Pickering乳液；
(3)将高内相Pickering乳液与面粉、食品添加剂和水混合，经揉制、压延成型、烘焙而得到烘焙食品。
优选地，步骤(1)所述卵清蛋白溶液的浓度为5％～10％w/w，步骤(1)混合后溶液的pH值为3.2～3.8。
优选地，所述羧甲基淀粉的NaCl水溶液中，羧甲基淀粉的浓度0.4％-0.6％w/w，NaCl的浓度为9.94％～24.85％w/w。
优选地，所述卵清蛋白溶液与羧甲基淀粉的NaCl水溶液混合的质量比为3:1～1:3。
优选地，所述卵清蛋白热变性处理温度为60℃～140℃，热变性时间为10-15min。
优选地，步骤(1)所述继续搅拌的转速为400-600r/min，搅拌的时间为0.5～0.8h。
优选地，步骤(2)所述复合纳米胶粒溶液与食用油按油水比质量比(75～82):(25～18)进行混合；所述食用油选用玉米油。
优选地，步骤(2)所述高速剪切速率为4000～10000r/min，剪切时间为1～5min。
优选地，步骤(3)所述高内相Pickering乳液与面粉的质量比为(0.73～0.80):2.5；所述烘焙食品中盐的含量为饼干质量的0.24％～0.35％。
优选地，步骤(3)所述食品添加剂为奶粉和糖，所述烘焙条件为150℃～180℃烘焙10～15min。
基于烘焙食品在加工过程中各原料由多个复杂组分共混组成水油共混体系，不同食品组分之间会发生相互反应的协同或抑制作用。本发明提出利用Pickering乳液技术，实现对危害物前体或促进因子或营养组分的包埋，调控食品组分分布的方法从而达到抑制危害物的生成同时保持食品良好感官与营养品质的目的。其中制备的高内相Pickering乳液，具有良好的热稳定性，通过该乳液对Na+的荷载与包埋保护作用，实现抑制烘焙食品中5-甲基糠醛危害物的产生，及增强Na+对味蕾的刺激作用，获得更高的咸度值达到减盐的目的。同时可降低油脂在高温烘焙过程中油脂氧化物等的生成，协同抑制多元危害物的产生。达到保证烘焙食品的口感及营养健康和安全性。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所采用的高内相Pickering乳液抑制多元危害物产生的方法具有工艺简单、利于产业化生产，不改变烘焙食品原有风味口感，且有效降低了盐用量(与市售饼干相比降低30-52％盐含量)，可显著提升其营养健康功能特性。
(2)本发明开发的基于变性淀粉-蛋白复合微粒的高内相Pickering乳液体系，实现组分的包埋保护及在食品基质中的分布控制，抑制烘焙食品加工过程中多元危害物的产生，提升了烘焙食品的安全性。
附图说明
图1为不同油相比高内相乳液饼干中(a)5-羟甲基糠醛、(b)过氧化氢值和(c)丙二醛的含量图。
图2为不同油相比的高内相乳液饼干相比于市售饼干的降盐量图。
图3为不同油相比的高内相乳液饼干综合感官评分图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明方法，下面通过制备例及实施例进一步说明本发明，但本发明方法的实施方式并不仅仅局限于实施例表述的范围。
实施例1
卵清蛋白溶液的配置：将10kg卵清蛋白粉末溶于100kg去离子水中，在25℃条件下搅拌2h，然后在4℃放置过夜以确保蛋白质完全水合，配置成浓度为9.09％w/w的卵清蛋白溶液。
羧甲基淀粉的NaCl溶液的配置：将1.98kg羧甲基淀粉加入295.22kg水中，再加入32.80kg NaCl，混合配成浓度为0.6％w/w的羧甲基淀粉溶液，其中NaCl的浓度为9.94％w/w。
根据表1的处理条件，各取1.1kg卵清蛋白溶液进行热变性处理，然后在搅拌条件下将不同质量比的羧甲基淀粉的NaCl溶液滴加至卵清蛋白溶液中，经磁力搅拌后得到卵清蛋白-羧甲基淀粉钠复合纳米胶粒溶液。
表1不同卵清蛋白-羧甲基淀粉钠复合胶体颗粒制备条件
通过视频光学接触角测量仪和差示扫描量热仪对所制备的复合胶体颗粒的界面接触角及热稳定性进行测定，结果如表2，选取具有合适界面湿润性及热稳定性的复合胶体颗粒，以满足高内相乳液的稳定要求及其在烘焙体系中的应用，并将其用于后续实施例中进一步说明。
表2不同制备条件下卵清蛋白-羧甲基淀粉钠复合胶体颗粒特性
实施例2
根据表2中的条件7制备卵清蛋白-羧甲基淀粉钠复合胶体颗粒溶液：取1.1kg卵清蛋白溶液，于100℃条件下进行热变性处理15min。然后在搅拌条件下将3.3kg羧甲基淀粉钠溶液滴加至卵清蛋白溶液中，经600r/min磁力搅拌0.5h后得到卵清蛋白-羧甲基淀粉钠复合纳米胶粒溶液。之后将该溶液4.4kg与玉米油13.2kg进行混合，经8000r/min高速剪切2min制得高内相Pickering乳液。
将上述得到的高内相Pickering乳液17.6kg(含NaCl 0.3280kg，玉米油13.2kg)与55kg低筋小麦粉，0.77kg奶粉，17.6kg白砂糖，15.4kg纯净水，充分混合，经揉制、成型后于150℃烘焙15min后冷却得到饼干(所得饼干含水量为6.41％，计算可得饼干含盐量为0.35％)，记为乳液组。
对照组：饼干中的盐与油分别为0.3280kg食盐和13.2kg玉米油，其他配方组分与乳液组相同。与乳液组的不同之处在于：所添加的食盐及玉米油未经高内相Pickering乳液包埋，直接分散于饼干体系中。
市售组：根据参考文献所提及的制作工艺并作适当调整，饼干含盐量为0.5％。(Hadnadev T D，Hadnadev M,Pojic M，et al.Functionality of OSA starch stabilizedemulsions as fat replacers in cookies[J].Journal of Food Engineering,2015,167:133–138；Sanz T,Quiles A,Salvador A,et al.Structural changes in biscuitsmade with cellulose emulsions as fat replacers[J].Food Science and TechnologyInternational,2017,23:480-489；Tarancón P,Salvador A,Sanz T.Sunflower Oil-Water-Cellulose Ether Emulsions as Trans-Fatty Acid-Free Fat Replacers inBiscuits:Texture and Acceptability Study[J].Food&Bioprocess Technology,2013,6(9):2389-2398.)
将所制饼干进行典型危害物5-羟甲基糠醛及油脂氧化危害物(过氧化氢及丙二醛)含量测定，并通过味觉分析系统对饼干的咸度值进行测定，此外通过模糊数学法对饼干的整体感官品质(外观、色泽、组织、口感、风味)进行评价，满分为4分，经试验测定结果如下：
表3为本实施例中所制的饼干烘焙体系中多元危害物含量测定，表4为饼干的质构特性及感官评分。从表3可以看出，与对照组相比，本实施例所制备的高内相乳液饼干中危害物的生成量下降，其中5-羟甲基糠醛含量降低48.42％，过氧化氢含量降低24.20％，丙二醛含量降低3.65％，而其质构特性并无显著性差异，咸度值增加23.29％且感官评分有所提升(如表4所示，乳液组3.26分，对照组3.22分)，说明在相同盐及玉米油添加量情况下，通过利用本发明制备的高内相乳液对盐及油脂组分进行包埋可实现抑制饼干体系在高温烘焙加工过程中多元危害物的产生，且明显提高了饼干的咸味感知度；与市售组相比，本实施例所制备的高内相乳液饼干中危害物的生成均有所降低，其中5-羟甲基糠醛含量降低52.70％，过氧化氢含量降低46.51％；丙二醛含量降低17.69％，其质构特性无显著性差异，咸度值增加15.77％(盐含量降低30％)且感官评分有所提升(如表4所示，乳液组3.26分，市售组3.24分)。说明将本发明制备的高内相Pickering乳液可应用于饼干体系中，利用该高内相乳液可降低饼干在烘焙加工过程中美拉德反应危害物及油脂氧化危害物的含量，有效抑制饼干烘焙体系中多元危害物的生成。并且在达到抑制危害物生成、达到减盐目的的同时，在不影响其质构特性的同时一定程度上改善了饼干的色泽、口感及风味等品质。
表3饼干体系中多元危害物含量测定
表4饼干的质构特性、咸度值及感官评分
实施例3
取0.8250kg卵清蛋白溶液(9.09％w/w)，于100℃条件下进行热变性处理15min。然后在搅拌条件下将2.4750kg羧甲基淀粉钠溶液(羧甲基淀粉的浓度0.6％w/w，NaCl的浓度为9.94％w/w，pH＝3.5)滴加至卵清蛋白溶液中，经600r/min磁力搅拌0.5h后得到卵清蛋白-羧甲基淀粉钠复合纳米胶粒溶液。之后将该溶液3.3kg与玉米油13.2kg进行混合，经4000r/min高速剪切5min制得高内相Pickering乳液。
将上述得到的高内相Pickering乳液16.5kg(含0.2460kgNaCl，玉米油13.2kg)与55kg低筋小麦粉，0.77kg奶粉，17.6kg白砂糖，15.4kg纯净水，充分混合，经揉制、成型后于160℃烘焙12min后冷却得到饼干(所得饼干含水量为6.47％，计算可得饼干含盐量为0.26％)，记为乳液组。
对照组：饼干中的盐与油分别为0.2460kg食盐和13.2kg玉米油，其他配方组分与乳液组相同。
将所制饼干进行5-羟甲基糠醛及油脂氧化危害物(过氧化氢及丙二醛)含量测定，并味觉分析系统对饼干的咸度值进行测定，此外通过模糊数学法对饼干的整体感官品质(外观、色泽、组织、口感、风味)进行评价，满分为4分，经试验测定结果如下：
表5为本实施例中所制的饼干烘焙体系中多元危害物含量测定，表6为饼干的质构特性及感官评分。从表5可以看出，与对照组相比，本实施例所制备的高内相乳液饼干中危害物的生成量降低，其中5-羟甲基糠醛含量降低42.06％，过氧化氢含量降低16.86％，丙二醛含量降低7.70％，其质构特性无显著性差异，咸度值增加5.64％，感官评分略有下降但相差不大(如表6所示，乳液组3.09分，对照组3.38分)。说明在相同盐及玉米油添加量情况下，通过利用本发明制备的高内相乳液可实现抑制饼干烘焙加工过程中多元危害物的产生，且提高了饼干的咸味感知度；与市售组相比，本实施例所制备的高内相乳液饼干中危害物的生成量均有所降低，其中5-羟甲基糠醛含量降低63.13％，过氧化氢含量降低46.14％；丙二醛含量降低16.11％，其质构特性无显著性差异，咸度值略有下降(盐含量降低48％)但两者间表现为无显著性差异，感官评分有所下降但相差不大(如表6所示，乳液组3.09分，市售组3.24分)。
表5饼干体系中多元危害物含量测定
表6饼干的质构特性、咸度值及感官评分
实施例4
取0.7250kg卵清蛋白溶液(9.09％w/w)，于100℃条件下进行热变性处理15min。然后在搅拌条件下将2.1750kg羧甲基淀粉钠溶液(羧甲基淀粉的浓度0.6％w/w，NaCl的浓度为9.94％w/w，pH＝3.5)滴加至卵清蛋白溶液中，经600r/min磁力搅拌0.5h后得到卵清蛋白-羧甲基淀粉钠复合纳米胶粒溶液。之后将该溶液2.9kg与玉米油13.2kg进行混合，经10000r/min高速剪切1min制得高内相Pickering乳液。
将上述得到的高内相Pickering乳液16.1kg(含0.2162kgNaCl，玉米油13.2kg)与55kg低筋小麦粉，0.77kg奶粉，17.6kg白砂糖，15.4kg纯净水，充分混合，经揉制、成型后于180℃烘焙10min后冷却得到饼干(所得饼干含水量为6.38％，计算可得饼干含盐量为0.24％)，记为乳液组。
对照组饼干中的盐与油为0.0984kg食盐和6kg玉米油，低筋小麦粉25kg，其他配方组分与乳液组相同。
将所制饼干进行5-羟甲基糠醛及油脂氧化危害物(过氧化氢及丙二醛)含量测定，并味觉分析系统对饼干的咸度值进行测定，此外通过模糊数学法对饼干的整体感官品质(外观、色泽、组织、口感、风味)进行评价，满分为4分，经试验测定结果如下：
表7为本实施例中所制的饼干烘焙体系中多元危害物含量测定，表8为饼干的质构特性及感官评分。从表7可以看出，与对照组相比，本实施例所制备的高内相乳液饼干中危害物的生成量降低，其中5-羟甲基糠醛含量降低34.72％，过氧化氢含量降低31.66％，丙二醛含量降低20.94％，其质构特性无显著性差异，咸度值显著增加3.15％且感官评分有所提升(如表8所示，乳液组3.35分，对照组3.30分)。说明在相同盐及玉米油添加量情况下，通过利用本发明制备的高内相乳液可实现抑制饼干在烘焙加工过程中多元危害物的产生，且提高了饼干的咸味感知度；与市售组相比，本实施例所制备的高内相乳液饼干中危害物的生成量均有所降低，其中5-羟甲基糠醛含量降低75.84％，过氧化氢含量降低46.01％；丙二醛含量降低38.85％，其质构特性并无显著性差异，咸度值略有下降(盐含量降低52％)但两者间表现为无显著性差异，且感官评分有所提升(如表8所示，乳液组3.35分，市售组3.24分)。
表7饼干体系中多元危害物含量测定
表8饼干的质构特性、咸度值及感官评分
由上述实施例2、3、4可知，与对照组及市售组相比，本发明制备的高内相Pickering乳液均可用于抑制饼干在烘焙加工过程中多元危害物的产生，同时可达到减盐及改善饼干的色泽、口感及风味等感官品质的效果。随着油相比提高，饼干体系中5-羟甲基糠醛含量逐渐降低，过氧化氢含量变化不大，丙二醛含量有所下降，综合感官评分略有提升，且与市售饼干相比，其降盐量呈上升趋势。结果表明当油相比为82％时，高内相Pickering乳液对饼干体系中美拉德反应及油脂氧化多元危害物的抑制效果最佳，且可实现较高的减盐量及感官品质保持，并综合提升饼干的安全及营养健康功能特性。
显然，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其进行限制尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
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