果蔬加工制造与营养健康创新团队探究了不同交联强度果胶凝胶下的冰晶生长行为

近日，中国农业科学院农产品加工研究所果蔬加工制造与营养健康创新团队通过调节果胶HG结构域酰胺化程度探究了不同交联强度果胶凝胶下的冰晶生长行为。相关研究成果发表在国际知名学术期刊《Food Chemistry》（JCR一区，IF=8.8）上，加工所2019级博士生冯舒涵为论文第一作者，毕金峰研究员与易建勇研究员为共同通讯作者。该研究得到了中国农业科学院农产品加工研究所创新工程院所重点任务（CAAS-ASTIP-2022-IFST）及国家苹果产业技术体系项目（CARS-27）的支持。

冰晶生长行为是影响冻干产品孔隙结构的重要决定因素之一，在宏观层面上决定了冻干产品在咀嚼过程中产生的力学波动和声学特性。目前，冻干食品凝胶产品关注度日益上升，并逐步应用于食品3D打印、质构品质调控、复合重组产品制造等多个领域。然而，目前不同交联强度的凝胶网络对冻干预冻阶段冰晶生长行为的具体影响还尚未可知。

本研究以苹果果胶为基础，通过调节果胶HG结构域酰胺化程度获得具有不同交联强度的酸诱导凝胶，并在相同的温度条件下进行预冻，以探究不同交联强度的凝胶网络对冰晶生长行为的影响。结果表明，高度酰胺化的果胶表现出更快的凝胶化速率和更强的氢键诱导凝胶网络。通过低温扫描电子显微镜（cryo-SEM）观察，发现在低酰胺化度的冷冻凝胶中有较小的冰晶体形成，表明较弱的交联凝胶网络可以更有效地抑制结晶进程。此外，研究还发现物料内部水分升华后，具有高交联性的冻干凝胶支架强度表现出较少的孔隙数量、较高的孔隙率、较小的比表面积和较大的机械性能。以上研究有望证实冷冻干燥多孔结构的微观结构和力学性能可以通过改善多孔机制内多聚物的交联强度实现有效调节。

该研究为凝胶网络交联强度对冰晶生长行为的影响研究提供了新的理论依据，为重组冻干果蔬产品微观结构和质构特性的调控提供了新思路。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2023.136758、