食品口腔加工过程中淀粉凝胶摩擦学行为及口感影响机制研究

Starch gelatin has been widely used in daily food and cosmetics as a texture regulator. It has an important impact on the texture of final products. Particularly, its lubricating property in oral processing plays a key role in food taste. However, starch gelatin’s tribological behavior has not been fully understood. So, the gelatin model system of different varieties starch is adopted as the research object. The aim of this research is to analyze the lubrication behavior of the starch gel using the tribology, rheology and sensory evaluation methods to reveal the effect mechanism of food taste in oral processing through adjusting the model system material composition environment (pH, lipid, protein, salt ion) and operating conditions (large/small amplitude and shear strength). The mathematical quantitative models of sensory lubrication and tribological properties will be established by partial least squares regression(PLSR). This project will provides theoretical support for scientifically guiding starch products processing and precisely controlling food taste quality.

淀粉凝胶作为质地调节剂在日常食品和化妆品中得到了广泛的应用，对最终产品的质地有着重要影响，尤其是其在口腔加工过程中的润滑性对食品口感起着关键作用，然而其摩擦学行为未得到充分的了解。本项目拟以不同品种淀粉所形成的凝胶模型体系为研究对象，采用摩檫学、流变学、质构学及感官评价等方法，通过调节模型体系物质组分环境（pH，脂质、蛋白质、盐离子）和操作条件（大/小振幅及剪切强度），研究淀粉凝胶的润滑行为和影响因素，揭示其在食品口腔加工过程中的口感影响机制；并通过偏最小二乘回归分析（PLSR），建立摩擦性能与润滑感官感知的数学量化模型。为指导淀粉制品的科学加工、精确控制食品的质感提供理论支持。

为了更好地掌握淀粉在不同形态（液态、半固态、软固态和硬固态）模型食品中的润滑性能，本研究以六种淀粉为研究对象，建立了六种淀粉的液态、半固态、软固态、固态和硬固体的凝胶模型体系。淀粉凝胶与唾液混合得到的凝胶食团，表现为典型剪切变稀的非牛顿流体特性。淀粉凝胶体系中不易流动水是主要的水分存在形式。随着淀粉质量分数（由5 %增至14 %）的增加，凝胶网络结构束缚水分的能力增强，其中豌豆淀粉凝胶网络结构束缚不易流动水的能力最强，马铃薯淀粉凝胶最弱，小麦、玉米淀粉凝胶居中。随着淀粉质量分数的增加，水分分布规律受淀粉种属类别的差异更加明显，凝胶的摩擦系数整体呈显著增加后显著减小的趋势。在较低淀粉质量分数（1%～6%/7%）时，凝胶中不易流动水含量对凝胶润滑性占主导地位，当淀粉凝胶呈现固体形态（6%/7%～14%）时，凝胶润滑性能主要是由于固态淀粉凝胶颗粒在摩擦时形成了滚珠球承机制所致。乳清蛋白（WPC）的加入显著提升了淀粉凝胶体系的润滑性能。在口腔加工的0~60 s时间范围，无论WPC是否参与淀粉糊化，对所得到的淀粉-WPC复合体系的润滑性能具有显著性差异（P＜0.05），且在不同植物源淀粉凝胶体系间也存在显著差异（P＜0.05）。较高质量分数的大豆磷脂更易提升复合凝胶的不易流动水含量，从而有效提升体系的润滑特性。随着凝胶食团的PH环境的提升，盐离子的增加，以及剪切强度的减少，均可显著提升淀粉凝胶的润滑性能，这归功于凝胶中不易流动水相对百分含量提升（P＜0.05）。该研究结果已成功用于调控饼干产品的口腔润滑质地。该研究为调控淀粉基质类产品润滑质地，精准把控产品品质提供了理论基础。