关键词：
菊粉
面包品质
X射线CT技术
微观结构
货架期特征
摘要：
面包作为传统食品在世界具有良好而广阔的市场。为了提高面包的烘培品质,通常使用功能糖代替蔗糖以减少膳食卡路里摄入量,同时又可以预防慢性病。菊粉作为一种天然的功能性糖,可以增大面包比容,缩短面包烘焙时间,增加内部含水量,延长面包的保质期等作用。传统面包品质分析技术如食品质构仪技术、食品图像分析仪技术、核磁共振技术等这些检测方法均需要破坏样品、局部取样等易造成样品浪费且取样信息不完整。本文利用X射线成像技术对不同菊粉含量的面包进行图像采集、预处理及特征参数提取,建立模型。之后采用X射线计算机断层扫描技术对菊粉面包的品质指标进行测定,并以传统检测技术作为对照,对模型和测定指标进行优化。最后基于X射线成像技术对菊粉面包的货架期特征进行研究。主要研究内容及结果如下:
(1)不同添加量的菊粉面包图像采集、参数优化及内部微观结构特征提取。选取菊粉添加量为0%和6%面包作为研究对象,对比不同电压和电流参数下CT图像,确定测定面包CT图像的最优参数分别为:管电压50 k V,管电流10m A。采用Avizo软件,执行Fill hole命令填充孔隙,将填充后的数据减去正常组织的数据,以获得灰度异常区域的重建图像。再采用label analyse命令进行内部孔隙微观结构分析,获取面包内部微观结构参数。
(2)X射线CT成像技术评价不同添加量的菊粉面包品质。结果表明,0%、2%、6%和10%气孔分布存在显著差异,孔隙率和气孔数量随着菊粉添加量逐渐增加,但添加到10%,孔隙率和气孔数量逐渐减少,而壁厚和等效直径呈相反趋势即先减小后增大。面包微观结构特征变化均与面包的质构特性、比容特性、C-cell结果相一致。故采用皮尔逊相关性分析,面包屑的微观结构特征与面包的硬度、咀嚼性、胶黏性、弹性、比容呈高度相关性。数据显示,孔隙率与比容呈正相关(r=0.97),孔隙率与硬度、胶黏性、咀嚼性、弹性呈负相关(硬度r=0.95、胶黏性r=0.94、咀嚼性r=0.88、弹性r=0.35)。采用多元线性回归法(multiple linear regression,MLR)和偏最小二乘回归法(partial least square regression,PLSR)建立面包质构、比容数学模型,并对比两种数学模型结果,用PLSR具有更好的效果。其结果为硬度校正集和验证集相关系数分别为0.962和0.966,硬度的校正均方根和验证均方根误差分别为0.685和0.758。弹性校正集和验证集系数分别为0.561和0.357,校正均方根和验证均方根误差分别为0.802和0.890。胶黏性校正集和验证集系数分别为0.915和0.952,校正集均方根和验证集均方根误差分别为0.419和0.434。咀嚼性校正集和验证集系数分别为0.901和0.761,验证相关系数和均方根误差分别为5.614和7.747。比容校正集和验证集系数分别为0.979和0.978,校正均方根和验证均方根分别为0.07和0.079。
(3)探究在货架期不同的菊粉添加量对面包质构特性、水分损失及水分迁移及微观结构的影响。在货架期质构试验结果表明,面包硬度随储藏时间的增加,面包硬度均显著性增大。相对于空白组,加入菊粉后,面包硬度均呈现出下降趋势。储藏8d后,空白组面包的硬度为15.77N,添加2%、6%、10%的菊粉硬度分别为10.65N、5.41N、8.19N,其中6%菊粉面包降幅最为显著。水分测定实验表明,面包随储藏时间的增加,面包水分含量显著性减少,在4～8天时失水速率较快,菊粉的加入降低了水分损失率,其中6%菊粉保水性最好。核磁数据表明,面包储藏期间,面包的A 21、A 22、A 23均降低,加入不同替代量的菊粉后,面包的A 21和A 22均有了不同程度的提高,菊粉面包的A 21和A 22下降速率低于空白组,与水分损失速率一致。微观结构数据表明,随着储藏期延长,面包孔隙率、闭孔孔隙率、孔体积均显著增大。在储藏第8天后,与空白面包对比,添加2%、6%和10%的菊粉均明显提高了面包的孔隙率,分别显著增大了2.65%、4.18%和3.24%,添加菊粉均降低闭孔孔隙率,分别降低了4.01%,6.76%和5.69%,添加菊粉增大了孔体积,较第0天分别增加了64%,24%和29%。面包壁厚、等效直径分别显著减小(p<0.05)。在储藏第8天不同大小面包孔径变化分别为等效孔径在0～0.2mm、0.2～0.4 mm和>3mm范围的孔隙数量显著增加。由于面包失水体积收缩,导致内部孔隙分布不同。在储藏第8天,2%总体积减少了29.6%,6%总体积减少了10.6%,10%的总体积减少了11.3%。其中6%菊粉面包变化值最小,说明菊粉促进了面包内部保水性。
