基于恒温恒湿培养箱控制的低糖果酱果胶凝胶化过程及其质构特性优化
2025-05-20 15:09 0次
一、引言
随着消费者健康意识的提升，低糖果酱市场需求日益增长。果胶作为果酱凝胶的关键成分，其凝胶化过程受多种因素影响，其中环境温湿度是重要变量。在传统果酱制作中，高糖环境能促进果胶凝胶形成，但在低糖体系下，凝胶化难度增加。恒温恒湿培养箱可精准控制温湿度，为研究低糖果酱果胶凝胶化提供了理想环境。通过探究其在恒温恒湿条件下的凝胶化过程，有助于优化低糖果酱的质构特性，提升产品品质。
二、材料与方法
2.1 实验材料
选取高甲氧基果胶、低甲氧基果胶、白砂糖、柠檬酸、新鲜草莓为主要原料，其中白砂糖添加量控制在传统果酱的 50%，以实现低糖配方。所有原料均符合食品级标准。
2.2 实验设备
采用高精度恒温恒湿培养箱，温度控制范围为 10 - 50℃，精度 ±0.1℃；湿度控制范围为 30% - 90% RH，精度 ±2% RH。配备质构仪用于测定果酱的硬度、弹性、内聚性等质构指标，傅里叶变换红外光谱仪分析果胶分子结构变化，低场核磁共振仪监测水分迁移情况。
2.3 实验方法
将草莓洗净、去蒂、打浆，按配方加入果胶、白砂糖、柠檬酸等混合均匀，制备低糖果酱样品。将样品分装于玻璃容器中，分别置于不同温湿度条件（温度：20℃、30℃、40℃；湿度：50% RH、70% RH、90% RH）的恒温恒湿培养箱中，定期取样进行各项指标测定。同时设置常温常湿条件下的对照组。
三、结果与分析
3.1 恒温恒湿对果胶凝胶化动力学的影响
实验结果表明，温度升高可加快果胶凝胶化速度。在 40℃、90% RH 条件下，果胶凝胶形成时间较 20℃、50% RH 条件下缩短约 40%。这是因为高温促进了果胶分子间的相互作用，加速氢键和疏水键的形成；高湿度环境有助于维持果胶分子的溶剂化层，使分子链更容易相互缠绕交联。但过高温度（如 50℃）会导致果胶分子降解，凝胶强度下降。
3.2 果胶分子结构变化分析
通过傅里叶变换红外光谱分析发现，在恒温恒湿条件下，果胶分子中的羟基、羧基等官能团的振动吸收峰强度发生变化。随着凝胶化进行，果胶分子间氢键作用增强，羟基伸缩振动峰向低频移动，表明果胶分子从分散状态逐渐形成有序的网络结构。且不同温湿度条件下，分子结构变化程度存在差异，湿度较高时，分子链的柔韧性更好，有利于形成均匀的凝胶网络。
3.3 水分迁移对质构特性的影响
低场核磁共振分析显示，在凝胶化过程中，自由水逐渐向结合水转化。在恒温恒湿培养箱模拟条件下，水分迁移速率与凝胶化进程密切相关。湿度较低时，水分蒸发较快，导致果酱表面干裂，硬度增加但弹性下降；湿度适宜（70% RH）时，水分迁移平衡，形成的凝胶结构均匀，果酱具有良好的硬度、弹性和内聚性。
3.4 质构特性优化结果
综合实验数据，确定低糖果酱果胶凝胶化的最佳温湿度条件为 30℃、70% RH。在此条件下，制备的低糖果酱硬度适中（约 800 g）、弹性良好（弹性系数 0.85）、内聚性佳（内聚性值 0.78），口感细腻，与传统高糖果酱的质构特性接近，且符合低糖健康需求。
四、结论
本研究通过恒温恒湿控制，系统探究了低糖果酱果胶凝胶化过程及其对质构特性的影响。结果表明，适宜的温湿度条件能够有效促进果胶凝胶化，优化果酱质构。为低糖果酱生产企业提供了可参考的工艺参数，在后续研究中，可进一步探索不同果胶类型及添加剂对低糖果酱在恒温恒湿条件下凝胶化和质构特性的协同影响，以开发出品质更优的低糖果酱产品。
