牛乳加热及乳粉加工中热相关工艺对氧化风味的影响研究

摘要

由于生鲜乳的供应存在地域、季节等因素的限制,乳粉的加工和使用一直受到人们的重视。无论乳粉被直接消费,还是复原后替代生鲜乳作为生产原料应用于食品中,都存在一定的缺陷。其中,乳粉加工及贮藏过程中发生的氧化风味劣变是限制其食用和应用的主要瓶颈。本课题的目的是研究加热处理以及乳粉加工中的热相关工艺,包括预热、浓缩、干燥对牛乳中氧化风味物质(OFC)的影响;分析牛乳体系中脂质氧化环境和风味前体的暴露情况,同时分析乳粉颗粒的形态和表面组成特性受加工工艺的影响情况,研究它们在加工环节和乳粉贮藏环节对氧化风味形成的作用及潜在机理。
　　首先,采用固相微萃取-气相色谱-质谱分析加热乳中的挥发性物质,发现OFC随加热强度的增加而增加,与原料乳相比,90℃超过2min加热可明显增加己醛含量(P<0.05),90℃、20min加热时己醛含量增加了2.70倍;在设定的加热强度内,建立了OFC和加热参数之间良好的回归关系:决定系数大于0.86。加热后牛乳体系的氧化环境发生改变,与原料乳相比,90℃、20min加热时,DPPH·清除率降低了23.15％,过氧化值(POV)增加了37.23%。对OFC前体(乳脂肪)受热破坏情况的研究发现:低强度加热不会导致脂肪球分布出现明显变化;同时,随着加热强度的增加乳脂肪球膜中的具有保护作用的XDH/XO和BTN蛋白逐步遭到破坏。
　　乳粉加工中热相关工艺对OFC形成的影响研究表明:与原料乳和加热乳相比,浓缩乳和乳粉中OFC显著增加,而浓缩乳中的OFC略高于乳粉。此外,也发现浓缩溜出液中OFC的浓度高于浓缩乳,这表明浓缩过程中发生风味物质损失的同时,也会发生严重的脂质氧化反应。对乳粉加工过程中牛乳氧化环境和风味前体暴露情况的研究表明,与原料乳相比,经过预热、浓缩及干燥处理后,牛乳体系的DPPH·清除率出现不同程度的降低,而POV呈现增加趋势;浓缩后牛乳脂肪球发生了聚集,浓缩乳的脂肪球d3,2显著增加(P<0.05);加热或浓缩均可改变乳脂肪球膜中XDH/XO和BTN蛋白组成。通过分析指出乳粉加工工艺造成的牛乳体系中氧化环境和风味前体暴露情况的显著改变,是OFC显著增加的诱因和起点。
　　乳粉的颗粒特性与贮藏后氧化风味的形成密不可分。乳粉颗粒表面特性分析发现:仅干燥工艺显著影响乳粉表面游离脂肪含量(P<0.05);乳粉贮藏后表面游离脂肪中油酸、亚油酸及总不饱和脂肪酸的含量降低不明显;X射线光电子能谱分析表明乳粉颗粒的表面组成与整体组成明显不同,并且显著受热相关工艺影响。另外,乳粉颗粒影像信息的量化统计得到乳粉颗粒大小的范围为33.24-53.60μm,静态等温吸附测定得到乳粉颗粒的孔隙率范围为1.73-17.09mm3/g,发现这些乳粉颗粒的形态特性会受到乳粉工艺的影响,即这些乳粉的表面特性是工艺可控的。
　　乳粉OFC浓度在贮藏中呈现增加趋势,同时发现不同乳粉加工工艺及参数对贮藏中OFC的形成产生不同的影响。乳粉贮藏后复原乳的总抗氧化能力基本完全耗尽,而POV出现大幅度增加。乳粉颗粒特性与贮藏中OFC浓度的相关性研究发现:乳粉颗粒的形态而非颗粒的表面组成是造成贮藏中乳粉OFC显著增加的主要影响因素。
　　对贮存中乳粉的自由基检测结果表明:在贮藏3月和6月乳粉中均发现自由基存在,该自由基以单峰形式存在,g值为2.0054,随着贮藏时间的延长,自由基强度增加。另外,乳粉氧化风味的控制研究表明,添加抗坏血酸可以有效降低曝光或避光贮藏乳粉中OFC的形成,并发现形成了新的自由基。
　　最后,乳粉复原乳在酸奶中的应用研究表明:乳粉复原乳酸奶中醛类、甲基酮类、烯醛类、烯酮类、呋喃、苯并噻唑等化合物均有检出,新生产的乳粉复原乳酸奶中这些化合物含量较低,同时发现加热强度影响酸奶发酵剂的风味物质代谢,这些发现将为乳粉在酸奶中的应用奠定理论基础。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究目的和意义

1.2 牛乳中的风味物质

1.3 风味物质的分析方法

1.4 加热处理对牛乳中风味前体的影响

1.5 牛乳热处理对风味物质产生的影响

1.6 乳粉氧化风味的形成及影响因素

1.7 复原乳在发酵乳制品中的应用分析

1.8 课题来源及研究内容

第2章 试验材料与方法

2.1 试验材料

2.2 实验方法

2.3 数据处理与统计分析

第3章 不同加热强度对牛乳氧化风味物质的影响

3.1 引言

3.2 加热对牛乳OFC的影响研究

3.3 加热对牛乳体系DPPH·清除率和过氧化值的影响

3.4 加热对氧化风味前体的影响研究

3.5 本章小结

第4章 乳粉加工中热相关工艺对氧化风味物质形成的影响

4.1 引言

4.2 乳粉的理化组成分析

4.3 乳粉加工中OFC的变化

4.4 浓缩过程中风味物质损失

4.5 乳粉加工中DPPH·清除率和过氧化值的变化

4.6 乳粉加工中乳脂肪球分布的变化

4.7 乳粉加工中OFC形成的影响因素分析

4.8 本章小结

第5章 乳粉加工中热相关工艺对其颗粒特性的影响

5.1 引言

5.2 乳粉颗粒的表面游离脂肪

5.3 表面游离脂肪中不饱和脂肪酸分析

5.4 乳粉颗粒的形态观察及影像IPP分析

5.5 低温氮吸附法表征乳粉的孔径分布差异

5.6 X-射线光电子能谱分析乳粉颗粒的表面组成

5.7 本章小结

第6章 乳粉贮藏过程中氧化风味的变化研究

6.1 引言

6.2 乳粉贮藏过程中OFC变化

6.3 乳粉DPPH·清除率和过氧化值在贮藏中的变化

6.4 乳粉贮藏过程中自由基的ESR检测

6.5 TOC和ASC的添加对乳粉风味劣变的抑制研究

6.6 乳粉颗粒表面特性对乳粉贮藏中OFC形成的影响

6.7 本章小结

第7章 牛乳热处理环节对酸奶制品风味品质的影响

7.1 引言

7.2 生鲜乳的热处理对酸奶品质的影响研究

7.3 复原乳在酸奶加工中的应用及风味影响研究

7.4 不同加工工艺乳粉对复原乳酸奶风味的影响研究

7.5 复原乳酸奶中风味物质及其影响因素分析

7.6 本章小结

结论

创新点

展望

参考文献

附录

攻读博士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢

个人简历