CN107981156A - 一种促进食品微波加热过程中褐变的方法及其配料 - Google Patents
一种促进食品微波加热过程中褐变的方法及其配料 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种促进食品微波加热过程中褐变的方法及其配料,属于食品加工技术领域。该方法以葡萄糖和赖氨酸为美拉德反应底物,分别以纯水和混合溶剂为反应溶剂,在一定的微波条件下进行加热,即得不同褐变程度的褐变剂配料。本发明的优点在于:通过改变反应溶剂种类,指定范围的美拉德反应底物,靶向增大体系的介电损耗,促进美拉德褐变反应,为微波场下褐变剂的推广提供途径,使微波食品产生理想的色泽。
Description
技术领域
本发明涉及一种促进食品微波加热过程中褐变的方法及其配料,属于食品加工技术领域。
背景技术
当今食品工业化生产中,以微波主导的绿色高效快速的食品加工过程受到越来越多的关注。如微波技术已用于传统烘焙、油炸、煎烤等加工过程。然而,微波焙烤或烧烤时,由于加热时间短以及表面温度低等原因,常常褐变不足,使得产品色泽较差,这无论是工业化微波焙烤还是家庭微波炉烧烤皆存在的问题。微波敏片是一类吸收微波能力很强的材料,将之层合于纸板,食品直接放在敏片上,微波辐照时,敏片吸收微波很快,温度迅速升高,从而对食品表面加热,产生褐变效果,但其缺点在于成本较高且褐变不均匀。鉴于褐变剂成本较低,褐变均匀,且配方可以灵活调节以适应不同食品的需要,基于此,在八十年代后期,褐变剂的方法更为大家所接受。然而,目前专利多集中于抑制褐变工艺方面,鲜有专利关于褐变剂及其配料工艺方面。中国专利CN102308858A描述了采用带有微波和烧烤多功能的微波炉或者添加褐变试剂可使微波蛋糕产生理想的焙烤褐变外观。中国专利CN105707178A公开了一种乳清粉面包及其制作方法,发明中利用乳清粉含有丰富的乳糖和乳清蛋白以促进褐变反应,赋予面包诱人的色泽。李凡姝等采用向蛋糕面糊中直接添加促褐变剂(L-赖氨酸与葡萄糖浆),来提高蛋糕在微波熟化过程的美拉德反应程度,使得微波蛋糕成品具有一定的色泽(李凡姝,王崇,王霞,等.速膨蛋糕粉挤压工艺及微波熟化参数研究[J].沈阳师范大学学报(自然科学版),2016,34(3):305-310.)。然而,目前的微波促褐变方法多集中于改善制作工艺方面,包括替换产品原料或以辅料的形式添加促褐变剂,此类方法缺少对微波热加工过程中单一或混合组分的电磁响应评价,无法从本质上解决微波产品上色难问题,且该类方法多适用于家庭制作,不适宜于工厂应用或商业性生产,有一定的局限性。
在开发褐变剂配料时,要求褐变剂配料必须有足够的电磁响应特性,以增强对微波的吸收。复介电常数是物料的基本物理特性,是反应物料微观本质的基本性质,介电常数反映材料在电磁场中储存电能的能力;介电损耗则影响电磁能向热能的转化,间接影响反应温度及升温速率。吸波性能是物料基本介电特性、磁特性和宏观形态的综合体现,是物料在微波场中吸收电磁波的具体表征,通常以反射损耗的大小来表征。葡萄糖和赖氨酸是参与美拉德反应的重要原料,由于葡萄糖和赖氨酸在微波场下具有不同的电磁响应特性,包括介电特性、阻抗匹配特性、吸波特性等,将二者混合后进行微波加热则可能发生不可预知的变化。然而,现有技术中并无对上述因素如何影响美拉德反应褐变程度的研究,无法有效给出如何控制美拉德反应褐变结果的教导。
发明内容
本发明基于美拉德反应底物葡萄糖和赖氨酸在微波场下具有不同的电磁响应特性,将二者混合,于不同微波处理条件及不同反应溶剂下反应时则会产生不同的加热效果,从而产生不同的褐变程度以适应不同产品的需求,为微波场下褐变剂的推广提供途径,使微波食品产生理想的色泽。
本发明以葡萄糖和赖氨酸为美拉德反应底物,以纯水或混合溶剂为反应溶剂,在一定条件下进行微波加热,制备不同褐变程度的褐变剂配料,通过改变反应溶剂种类同时达到促进褐变程度的效果。
本发明的第一个目的是提供一种褐变剂配料,含有按重量计下述组分:5.0-11.0份葡萄糖、4.0-8.0份赖氨酸85-90份纯水。
在本发明的一种实施方式中,所述褐变剂含有按重量计下述组分:5.0-11.0份葡萄糖、4.0-8.0份赖氨酸、28-71份纯水、14-56份甘油。
在本发明的一种实施方式中,所述褐变剂配料是由以重量计下述组分组成的:10.5份葡萄糖、4.0份赖氨酸、85.5份纯水。
在本发明的一种实施方式中,所述褐变剂配料是由以重量计下述组分组成的:10.5份葡萄糖、4.0份赖氨酸、42.8份纯水42.8份甘油。
本发明的第二个目的是提供一种褐变剂配料的制备方法,包括如下步骤:
(1)将纯水与甘油按一定体积比进行充分混合,制备混合溶剂;
(2)将葡萄糖和赖氨酸分别溶解于步骤(1)的混合溶剂中,室温下磁力搅拌至完全溶解,制备葡萄糖溶液(0.8mol/L)和赖氨酸溶液(0.8mol/L),将5.0-11.0份葡萄糖与4.0-8.0份赖氨酸充分混合,制得100mL美拉德反应溶液;
(3)设置微波升温程序,将100mL反应溶液置于微波炉中加热;获得褐变剂配料。
在本发明的一种实施方式中,纯水与甘油的体积比为1:2~5:1。
在本发明的一种实施方式中,葡萄糖与赖氨酸的摩尔比为1:2~2:1。
在本发明的一种实施方式中,步骤(3)的微波反应温度为75~95℃,加热时间为10~60min。
在本发明的一种实施方式中,所述微波由意大利milestone公司生产的Flexiwave多功能微波合成仪、南京先欧仪器制造有限公司生产的超声微波组合反应系统或加拿大fiso公司生产的微波工作站产生,以上设备均可实现通过微波多段式升温程序的设计控制升温速率。
本发明的第三个目的是提供一种褐变剂,所述褐变剂含有所述褐变剂配料、增稠剂和稳定剂。
本发明的第四个目的是提供所述褐变剂配料在食品领域的应用。
本发明的第五个目的是提供一种提高食品褐变效率的方法,所述方法是将所述褐变剂配料用于食品加工过程。
在本发明的一种实施方式中,所述应用包括采用连续喷涂或涂覆方式,将所述褐变剂配料用于微波产品表面,进行微波加热,使微波产品产生理想褐变。
在本发明的一种实施方式中,所述微波食品包括冷冻面团、微波焙烤食品或微波烧烤类食品,在不破坏食品原有形状的同时,直接喷涂于表面,使其产生良好褐变。
有益效果:本发明的方法基于美拉德反应底物葡萄糖和赖氨酸不同的电磁响应特性,提供了一种适用于微波加热的褐变剂配料及应用该褐变剂配料对食品进行褐变加工的方法。本发明制备的褐变剂配料在微波加热60min后,相同稀释倍数下,介电损耗的增加可使吸光值约增加1倍,由1.01增至2.27。
附图说明
图1为水浴与微波升温曲线的拟合图;其中,水浴:反应溶剂为纯水,水浴加热;微波:反应溶剂为纯水,微波加热;
图2为反应溶剂变化对体系介电损耗的影响;其中,葡萄糖与赖氨酸摩尔比为2:1;纯水(水浴):反应溶剂为纯水,水浴加热;纯水(微波):反应溶剂为纯水,微波加热;混合溶剂(水浴):反应溶剂为1:1的纯水:甘油(体积比),水浴加热;混合溶剂(微波):反应溶剂为1:1纯水:甘油(体积比),微波加热;
图3为反应溶剂变化对体系褐变程度的影响;其中,葡萄糖与赖氨酸摩尔比为2:1;纯水(水浴):反应溶剂为纯水,水浴加热;纯水(微波):反应溶剂为纯水,微波加热;混合溶剂(水浴):反应溶剂为1:1的纯水:甘油(体积比),水浴加热;混合溶剂(微波):反应溶剂为1:1纯水:甘油(体积比),微波加热。
图4为微波加热下纯水与甘油体积比变化对体系褐变程度的影响;其中,葡萄糖与赖氨酸摩尔比为2:1,纯水:反应溶剂为纯水,1:2:反应溶剂为1:2的纯水:甘油(体积比);1:1:反应溶剂为1:1的纯水:甘油(体积比);5:1:反应溶剂为5:1的纯水:甘油(体积比)。
具体实施方式
所制备的褐变剂配料电磁特性及褐变程度的评价方法如下:
(1)介电特性:采用电磁特性测试系统进行数据采集,系统包括矢量网络分析仪、高温探头、末端开口电缆和介电特性测试软件。首先探头需要经过空气、金属短路件和纯水(已知温度)三点校正,以保证系统误差最小。每次测定均需保证各样品温度基本相同,选择测试频率范围,由在线检测软件读取复介电常数实部ε′和虚部ε″。每个样品平行测定3次,取平均值。
(2)阻抗匹配特性:依传输线理论计算体系的输入阻抗。一般来说,为了获得较好的阻抗匹配条件,体系的输入阻抗Zin要尽可能的与空气阻抗Z0(377Ω)相接近。具体公式如下:
其中,εr和μr分别为介电常数和磁导率(非磁性体系为1);d为厚度(4mm);f为频率(2.45GHz);c为光速(3.0×108m/s)
(3)吸波特性:以反射损耗表征体系的吸波特性。反射损耗利用CSTMicrowaveStudio仿真软件进行模拟计算。操作步骤如下:
①环境选择为CST微波工作室,设定频率范围1.7-2.6GHz;
②建立矩形模型,尺寸为200mm×200mm,4mm,导入介电参数;
③设定边界条件和电磁场作用方向;
④开始仿真计算。
(4)褐变程度:以反应体系在420nm波长下的吸光度表征其褐变程度。以稀释50倍的未加热体系为空白,在紫外可见分光光度计上测定经加热处理后各样品的吸光度,不同的样品稀释不同的倍数,使其数值在0.2-0.8范围内。
为了对本发明的目的、技术方案及优点进行更好地说明,特举对比实施例如下。应当理解此处所述实例仅为本发明的较佳实施例,仅仅用以解释和理解本发明,并不用以限制本发明的范围,本领域的相关技术人员在本发明技术方案范围内进行常规的变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
实施例1以纯水为反应溶剂制备摩尔比1:1(葡萄糖:赖氨酸)褐变剂配料
分别称取79.3g葡萄糖和58.5g赖氨酸充分溶解于纯水中,均于容量瓶中定容至500mL,量取50mL葡萄糖溶液和50mL赖氨酸溶液混合于烧杯中,制得100mL美拉德反应体系,模拟75℃水浴升温曲线,于微波合成仪中加热10~60min,其中,微波升温程序为:1分50秒,1000W,50℃;1分50秒,800W,63℃;3分40秒,800W,72℃,剩余时间以800W维持恒温。反应结束后即得褐变程度不同的褐变剂配料。
实施例2以混合溶剂为反应溶剂制备摩尔比1:1(葡萄糖:赖氨酸)褐变剂配料
分别称取79.3g葡萄糖和58.5g赖氨酸充分溶解于三种不同的混合溶剂中(纯水与甘油体积比分别为1:2、1:1、5:1),均于容量瓶中定容至500mL,量取50mL葡萄糖溶液和50mL赖氨酸溶液混合于烧杯中,制得100mL美拉德反应体系,模拟75℃水浴升温曲线,于微波合成仪中加热10~60min,其中,微波升温程序为:2分20秒,1000W,51℃;2分,800W,62℃;5分,800W,72℃,剩余时间以800W维持恒温。反应结束后即得褐变程度不同的褐变剂配料。
实施例3以纯水为反应溶剂制备摩尔比2:1(葡萄糖:赖氨酸)褐变剂配料
分别称取79.3g葡萄糖和29.25g赖氨酸充分溶解于纯水中,分别于容量瓶中定容至500mL和250mL,量取66.5mL葡萄糖溶液和33.5mL赖氨酸溶液混合于烧杯中,制得100mL美拉德反应体系,分别于75℃水浴和微波合成仪中加热10~60min,其中,微波升温程序为:1分50秒,1000W,50℃;1分50秒,800W,63℃;3分40秒,800W,72℃,剩余时间以800W维持恒温。反应结束后即得褐变程度不同的褐变剂配料。
实施例4以混合溶剂为反应溶剂制备2:1(葡萄糖:赖氨酸)褐变剂配料
分别称取79.3g葡萄糖和29.25g赖氨酸充分溶解于三种不同的混合溶剂中(纯水与甘油体积比分别为1:2、1:1、5:1),分别定容至500mL和250mL容量瓶中,量取66.5mL葡萄糖溶液和33.5mL赖氨酸溶液混合于烧杯中,制得100mL美拉德反应体系,分别于75℃水浴和微波合成仪中加热10~60min,其中,微波升温程序为:2分20秒,1000W,51℃;2分,800W,62℃;5分,800W,72℃,剩余时间以800W维持恒温。反应结束后即得褐变程度不同的褐变剂配料。
实施例5以纯水为反应溶剂制备摩尔比1:2(葡萄糖:赖氨酸)褐变剂配料
分别称取39.65g葡萄糖和58.5g赖氨酸充分溶解于纯水中,分别定容至250mL和500mL容量瓶中,量取33.5mL葡萄糖溶液和66.5mL赖氨酸溶液混合于烧杯中,制得100mL美拉德反应体系,模拟75℃水浴升温曲线,于微波合成仪中加热10~60min,其中,微波升温程序为:1分50秒,1000W,50℃;1分50秒,800W,63℃;3分40秒,800W,72℃,剩余时间以800W维持恒温。反应结束后即得褐变程度不同的褐变剂配料。
实施例6以混合溶剂为反应溶剂制备摩尔比1:2(葡萄糖:赖氨酸)褐变剂配料
分别称取39.65g葡萄糖和58.5g赖氨酸充分溶解于三种不同的混合溶剂中(纯水与甘油体积比分别为1:2、1:1、5:1),分别定容至250mL和500mL容量瓶中,量取33.5mL葡萄糖溶液和66.5mL赖氨酸溶液混合于烧杯中,制得100mL美拉德反应体系,模拟75℃水浴升温曲线,于微波合成仪中加热10~60min,其中,微波升温程序为:2分20秒,1000W,51℃;2分,800W,62℃;5分,800W,72℃,剩余时间以800W维持恒温。反应结束后即得褐变程度不同的褐变剂配料。
采用本申请说明书中描述的方法测定了以纯水为反应溶剂,微波加热30min不同配比体系的电磁特性,结果如表1所示。
表1微波场下(75℃,30min)不同配比体系的电磁特性(纯水为反应溶剂)
由表1可以看出,葡萄糖与赖氨酸摩尔比为2:1时,体系输入阻抗与空气阻抗匹配最好,反射损耗最大,表明微波场下吸波性能更佳。
实施例7
控制加热体系为100mL;通过设置微波程序升温,模拟75℃水浴加热的升温曲线。微波升温的程序如下:1分50秒,1000W,50℃;1分50秒,800W,63℃;3分40秒,800W,72℃,剩余时间以800W维持恒温。
如图1所示,在美拉德反应过程中,通过微波程序升温模拟75℃水浴加热过程,两种加热方式升温曲线较好的吻合,均方根误差值为1.9,意味着两种加热方式平均温度相差约1.9℃,可以保证水浴与微波加热具有相近的升温速率,使本发明的方法适用于不同的产品加工。
采用本申请说明书中描述的方法测定了葡萄糖与赖氨酸摩尔比为2:1时,分别以纯水和1:1混合溶剂为反应溶剂(分别按实施例3和实施例4的方法)所制备褐变剂配料的介电损耗,其结果如附图2所示,使用甘油和纯水按1:1的体积比混合的混合溶剂后,体系介电损耗明显增加,微波加热60min,反应溶剂由纯水变为混合溶剂时,其介电损耗由16.8增至22.6,加热不同时间,溶剂变化使整体数值约增加6。
采用本申请说明书中描述的方法测定了葡萄糖与赖氨酸摩尔比为2:1时,分别以纯水和1:1混合溶剂为反应溶剂(分别按实施例3和实施例4)所制备褐变剂配料在水浴和微波两种加热条件下的褐变程度,其结果如附图3所示,以纯水为反应溶剂时,随加热时间的延长,吸光度逐渐增大,与水浴加热相比,体系经微波加热后,其吸光度更大,反应30min后,褐变剂配料稀释5倍下的吸光度为0.657,约是经水浴加热体系吸光值的2倍,该方法制备的褐变剂配料可以促进微波加热条件下的美拉德褐变反应的进行。此外,反应溶剂为混合溶剂(1:1的纯水:甘油)时,与以纯水作为反应溶剂相比,能够靶向增大介电损耗,使褐变剂配料的褐变程度显著增加。微波加热60min,相同条件下,溶剂变化导致的介电损耗增加可使吸光值约增加1倍,由1.01增至2.27。之后,继续调整反应溶剂,使纯水和甘油的体积比分别为1:2和5:1,对褐变效果进行测定,结果如附图4所示。由图4可以看出,不同体积比的纯水与甘油混合溶液对褐变程度的影响不同,其中,褐变程度大小为:1:1>1:2>5:1>纯水,吸光值依次为2.27,1.69,1.36和1.01,可以看出,葡萄糖与赖氨酸摩尔比为2:1时,与纯水相比,不同体积比的混合溶剂均能促进褐变。
采用本申请说明书中描述的方法测定了葡萄糖与赖氨酸摩尔比为1:1和1:2时,分别以纯水和三种不同混合溶剂(纯水与甘油体积比分别为1:2、1:1和5:1)为反应溶剂(分别按实施例1、2和实施例5、6)所制备褐变剂配料在微波加热30min和60min的褐变程度,其结果分别如表2和表3所示。
表2微波加热30min不同溶质摩尔比和溶剂体积比的反应体系在420nm波长下的吸光度
表3微波加热60min不同溶质摩尔比和溶剂体积比的反应体系在420nm波长下的吸光度
由表2和表3可以看出,不同的葡萄糖与赖氨酸配比,与纯水作为反应溶剂相比,不同体积比的纯水与甘油混合溶剂对褐变程度有不同程度的促进作用,其中,1:1纯水与甘油作为反应溶剂时,促褐变效果更佳。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上,但其并非用以限定本发明,任何熟悉此技术的人,在不脱离本发明的精神和范围内,都可做各种的改动与修饰,因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (10)
1.一种褐变剂配料,其特征在于,含有摩尔比为1:2~2:1的葡萄糖和赖氨酸,所述葡萄糖和赖氨酸溶于混合溶剂中;所述混合溶剂是纯水与甘油按体积比5:(1~10)混合后的混合液。
2.根据权利要求1所述的褐变剂配料,其特征在于,含有按重量计下述组分:5.0~11.0份葡萄糖、4.0~8.0份赖氨酸、28~71份纯水、14~56份甘油。
3.一种褐变剂,其特征在于,含有权利要求1或2所述的褐变剂配料、增稠剂和/或稳定剂。
4.一种褐变剂配料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将纯水与甘油按体积比5:(1~10)混合,制备混合溶剂;
(2)将葡萄糖和赖氨酸分别溶解于步骤(1)的混合溶剂中,搅拌至完全溶解,将溶解后的葡萄糖与赖氨酸按摩尔比1:2~2:1混合;
(3)将步骤(2)获得的反应溶液置于微波炉中加热,获得褐变剂配料。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,纯水与甘油的体积比为1:2~5:1。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤(3)的微波加热温度为75~95℃,加热时间为10~60min。
7.权利要求1或2所述的褐变剂配料在食品领域的应用。
8.一种提高食品褐变效率的方法,其特征在于,将权利要求1或2所述的褐变剂配料用于食品加工过程。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,采用喷涂或涂覆的方式,将权利要求1或2所述的褐变剂配料用于食品表面,进行微波加热处理。
10.根据权利要求8或9所述的方法,其特征在于,所述食品包括冷冻面团、微波焙烤食品或烧烤类食品。
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