ガラス状乾燥食品の非平衡状態の評価と物性制御

玻璃状干燥食品的非平衡状态评价及物性控制

基本信息

批准号：
19880029
负责人：
川井清司
金额：
$ 1.99万
依托单位：
Hiroshima University (2008)Tokyo University of Technology (2007)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19880029/
关键词：
ガラス転移アモルファス熱分析エンタルピー緩和非平衡状態

项目摘要

多くの乾燥食品がアモルファス状態にあり、水分含量や温度の変化によって熱力学的に非平衡なガラス状態になる。ガラス状乾燥食品の様々な性質を制御するには、時々刻々と変化し得る非平衡状態について理解すべきと考えられるが、そのための試みはこれまでに殆ど無かった。本研究の目的は、ガラス状乾燥食品の非平衡状態を、示差走査熱量計(DSC)を用いた緩和エンタルピー(△H_<relax>)測定によって把握し、物性制御への利用について検討することであった。様々な単糖類をモデルアモルファス食品として用い、クエンチング(溶融状態からの急速冷却)、凍結乾燥及び加熱乾燥によってガラス状試料を得た。これをDSCによって一定速度で昇温、冷却、再昇温し、得られた2つの昇温走査曲線の差より導き出されるピーク面積かろ△H_<relax>を求めた。その結果、ガラス状試料の熱履歴によって正及び負の△H_<relax>が得られること、ガラスの非平衡状態が平衡状態に近いほど△H_<relax>が低いことが明らかとなり、本手法によってガラス状物質の非平衡状態の相違を定量的に把握できることが確かめられた。ガラス状物質の非平衡状態の相違は様々な品質に影響を及ぼすと考えられる。ガラス状凍結乾燥食品における化学的変化の例として非酵素的褐変反応との関連について調べたが、明確な関連隆は認められなかった。これはガラス状食品の中で非酵素的褐変反応が局所的に進行するためと考えられる,一方、ガラス状凍結乾燥食品における物理的変化の例として結晶化特性との関連について調べたところ、△H_<relax>が低いほど結晶化温度が高くなる(結晶化への耐性が高まる)ことが示唆された。これはガラスが平衡状態に近い状態にあり、密度が高く、分子運動性が拗制された状態にあったためと考えられる。以上の結果より、ガラス状食品の非平衡状態の相違を理解することの重要性とその範疇が明らかとなった。

许多干燥食品处于无定形状态，水分含量或温度的变化会使它们变成热力学非平衡玻璃态。为了控制玻璃状干燥食品的各种特性，人们认为有必要了解不时变化的非平衡状态，但迄今为止鲜有尝试。本研究的目的是通过使用差示扫描量热计 (DSC) 测量松弛焓 (△H_<relax>) 来了解玻璃状干燥食品的非平衡状态，并考虑其在控制物理性质方面的用途。以各种单糖作为模型无定形食品，通过淬火（从熔融状态快速冷却）、冷冻干燥和加热干燥获得玻璃状样品。使用DSC，以一定的速度进行加热、冷却、再加热，由得到的2条升温扫描曲线的差求出峰面积△H_<relax>。结果表明，根据玻璃样品的热历史，可以获得正和负的△H_<relax>，并且玻璃的非平衡状态越接近平衡状态，△越低。 H_<relax>被确认可以定量地了解玻璃状物质的非平衡状态的差异。人们认为玻璃物质非平衡态的差异会影响各种品质。我们以玻璃状冻干食品的化学变化为例，研究了与非酶促褐变反应的关系，但没有发现明确的关系。这被认为是由于非酶促褐变反应在玻璃状食品中局部进行。另一方面，当我们以玻璃状冻干食品的物理变化为例研究与结晶特性的关系时，我们发现△It表明H_<relax>越低，结晶温度越高（抗结晶性越高）。这被认为是因为玻璃处于接近平衡的状态，具有高密度，并且处于分子运动性被抑制的状态。上述结果阐明了了解玻璃食品非平衡态差异的重要性和范围。