聚葡萄糖的水分吸着等温线方程及其测试方法与应用与流程

本发明实施例涉及性能测试，具体涉及一种聚葡萄糖的水分吸着等温线方程及其测试方法与应用。

背景技术：

1、聚葡萄糖(polydextrose)是一种水溶性膳食纤维，它是随机交联的葡萄糖组成的多糖，由葡萄糖和少量山梨醇、柠檬酸，按照89:10:1的质量比例经高温熔融、真空缩聚而成的一种d-葡萄糖多聚体。由于聚合度的不同，分子量范围为162da-15kda，其中分子量低于5000da的占88.7％。聚葡萄糖具有保湿性能，当环境湿度相对高时，固体聚葡萄糖会充分吸水。聚葡萄糖可作为食品的保湿剂，以焙烤食品为例，聚葡萄糖可延缓其水分蒸发，阻止产品走味，保持或延长产品的货架寿命。聚葡萄糖另一重要特性是对溶液水活度的影响。水活度会影响食品质构特性、湿度变化和微生物稳定性。当溶液中聚葡萄糖的浓度较低(<60％)时，聚葡萄糖降低水活度的效果不如蔗糖和山梨醇等小分子物质，但浓度较高时，聚葡萄糖的效果较好，因为蔗糖会析出结晶，而聚葡萄糖由于是不同分子量的高度分支结构的混合物，不会结晶。由于聚葡萄糖粉末会吸湿，要有良好的包装，然后贮存于低湿度条件。

2、现有技术中对聚葡萄糖的水分吸附等温线研究非常少，主要原因是其水分吸附等温线测定时间长，测试小环境中温度和相对湿度较长时间准确控制和检测难度较大，而且如何抑制样品霉变也是一个难点问题，因此其水分解吸等温线至今尚未见报道。另外，可能的原因是，聚葡萄糖在水分诱导时不发生再结晶化反应，它的相态是无定形的(即非晶体或非半晶体)，可以作为无定形相态的模式材料。聚葡萄糖不再结晶的原因是，它在山梨醇和磷酸存在下热聚合d-葡萄糖，形成高度分支和随机α和β糖苷键的聚合物。

3、聚葡萄糖平衡水分含量与水分活度之间的关系，即水分吸着等温线对于设计和优化食品工业中如干燥、包装及储藏、复配等工艺参数是必需的。因此，需要对聚葡萄糖的水分吸着等温线方程进行深入研究。

技术实现思路

1、为此，本发明实施例提供一种聚葡萄糖的水分吸着(吸附/解吸)等温线方程及其测试方法与应用。

2、为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

3、根据本发明实施例的第一方面，本发明提供一种聚葡萄糖的水分吸着等温线方程测试方法，所述方法包括：

4、获取聚葡萄糖的水分吸着等温线数据；

5、假定平衡水分是温度项和水分活度项的多项式函数，对所述水分吸着等温线数据进行非线性回归拟合，得到常数项及方程系数。

6、进一步地，所述多项式函数为：

7、

8、式中，m是平衡含水率(％湿基)，t是温度(℃)，aw是水分活度，a、b、c、d、e、f、g是方程系数。

9、进一步地，所述水分吸着等温线数据的获取方法如下：

10、采用动态水分吸附测定仪测定聚葡萄糖在水分活度0.1～0.9、温度20℃、25℃、30℃、35℃的水分吸附和解吸等温线数据。

11、根据本发明实施例的第二方面，本发明提供一种聚葡萄糖的水分吸着等温线方程，所述水分吸着等温线方程为：

12、

13、式中，m是平衡含水率(％湿基)，t是温度(℃)，aw是水分活度，a、b、c、d、e、f、g是方程系数。

14、进一步地，聚葡萄糖的水分吸附等温线方程的常数项及方程系数为：a＝-10.221、b＝1.075、c＝-0.0476、d＝6.40e-04、e＝65.252、f＝-175.975、g＝181.728。

15、进一步地，聚葡萄糖的水分解吸等温线方程的常数项及方程系数为：a＝130.333、b＝-12.998、c＝0.461、d＝-5.46e-03、e＝55.149、f＝-172.633、g＝175.284。

16、根据本发明实施例的第三方面，本发明提供如上所述的水分吸着等温线方程用于预测和优化无定形的食品添加剂聚葡萄糖在生产、包装储存或复配食品中的质量和稳定性属性。

17、本发明实施例具有如下优点：

18、本发明提出的七参数的多项式平衡水分方程拟合聚葡萄糖水分吸附和解吸等温线，该方程在平衡含水率受常数项和aw的一次项、二次项及三次项的影响基础上，考虑平衡含水率还受到温度的一次项、二次项及三次项的影响，其具有优异的拟合度指标，它优于li-schmidt 2011年提出的含aw一次项、二次项及三次项的平衡水分方程，尤其是对聚葡萄糖水分解吸等温线拟合的结果。本发明提供的水分吸着等温线方程能够更准确预测预测聚葡萄糖生产环节的干燥参数，作为食品添加剂在包装和储存中提高质量和稳定性属性，在复配食品中进一步提高聚葡萄糖作为食品保湿剂的性能，延长食品的货架寿命。

技术特征：

1.一种聚葡萄糖的水分吸着等温线方程测试方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的聚葡萄糖的水分吸着等温线方程测试方法，其特征在于，所述多项式函数为：

3.根据权利要求1或2所述的聚葡萄糖的水分吸着等温线方程测试方法，其特征在于，所述水分吸着等温线数据的获取方法如下：

4.一种聚葡萄糖的水分吸着等温线方程，其特征在于，所述水分吸着等温线方程为：

5.根据权利要求4所述的聚葡萄糖的水分吸着等温线方程，其特征在于，

6.根据权利要求4所述的聚葡萄糖的水分吸着等温线方程，其特征在于，

7.权利要求4所述的水分吸着等温线方程用于预测和优化无定形的食品添加剂聚葡萄糖在生产、包装储存或复配食品中的质量和稳定性属性。

技术总结
本发明实施例公开了一种聚葡萄糖的水分吸着等温线方程及其测试方法与应用。所述方法包括：获取聚葡萄糖的水分吸着等温线数据；假定平衡水分是温度项和水分活度项的多项式函数，对所述水分吸着等温线数据进行非线性回归拟合，得到常数项及方程系数。本发明提出七参数的多项式平衡水分方程具有更优异的拟合度指标，能更准确预测聚葡萄糖生产环节的干燥参数，作为食品添加剂在包装和储存中提高质量和稳定性属性，在复配食品中进一步提高聚葡萄糖作为食品保湿剂的性能，延长食品的货架寿命。

技术研发人员：李兴军,宁国庆,曹子怡,宁真真,刘畅,郑丹
受保护的技术使用者：国家粮食和物资储备局科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25