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利用LUMiSizer快速評(píng)估均質(zhì)工藝對(duì)燕麥穩(wěn)定性的影響

更新更新時(shí)間:2023-02-10      點(diǎn)擊次數(shù):2265

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近年來(lái)谷物雜糧飲品迅速發(fā)展,受到越來(lái)越多消費(fèi)者的青睞,但是谷物雜糧飲品易出現(xiàn)分層、沉淀等不穩(wěn)定現(xiàn)象,影響其感官品質(zhì)。因此,在加工過(guò)程中提高漿液體系穩(wěn)定性非常重要。造成谷物雜糧飲品不穩(wěn)定的主要原因是谷物原料中含有較多的淀粉、蛋白質(zhì)等大顆粒物質(zhì),Stocks定律認(rèn)為,流體粒子的沉降速度與粒子的半徑有關(guān),粒子的半徑越小,沉降速度越小,體系的穩(wěn)定性越高。而高壓均質(zhì)正是一種有效降低顆粒粒徑的方法,谷物雜糧飲品通過(guò)高壓均質(zhì)后,不僅使得脂肪球和蛋白等顆粒細(xì)化,還使得糖、膠體等物質(zhì)分散的更加均勻。當(dāng)前采用均質(zhì)工藝提高飲品穩(wěn)定性的研究主要通過(guò)靜置分層高度和離心沉淀率等指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)[,但在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中靜置分層觀(guān)察耗時(shí)較長(zhǎng),離心沉淀率在評(píng)價(jià)粘度較高的飲品時(shí)存在較大的不準(zhǔn)確因素,采用一種耗時(shí)短、準(zhǔn)確性高的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法是關(guān)鍵。因此,本論文針對(duì)酶解和調(diào)配后燕麥漿的穩(wěn)定性問(wèn)題,利用LUMiSizer穩(wěn)定性分析儀研究了均質(zhì)壓力對(duì)漿液穩(wěn)定性的影響,為燕麥漿類(lèi)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供參考。

1.1材料  

優(yōu)選燕麥米 吉林普康有機(jī)農(nóng)業(yè)有限公司;α-淀粉酶 北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法  

1.2.1 燕麥漿的制備  

1.2.1.1 燕麥漿的制作

燕麥經(jīng)過(guò)清理和篩選,放入烘箱中150℃烘烤40min,期間不時(shí)翻動(dòng)以防烤焦。烘烤后燕麥呈金黃或黃褐色,伴有烘烤后*的燕麥香氣。烤好的燕麥放入清水中浸泡13~15h。將浸泡后的燕麥加12倍水放入組織搗碎機(jī)打漿,先低速20s,后高速60s;打漿后過(guò)200目篩。

1.2.1.2 酶解和調(diào)配

燕麥漿置于酶解罐中,加入0.50% α-淀粉酶、在70℃下酶解1.0h后加入0.30%復(fù)合膠體(瓜膠∶黃原膠∶結(jié)冷膠∶CMC=4∶5∶3∶3)在70℃下使膠體溶解并混合均勻。

1.2.1.3 均質(zhì)

調(diào)配后的燕麥漿液先用膠體磨膠2min,使膠體分散更均勻。固定均質(zhì)溫度50℃,在一定壓力下均質(zhì)一定次數(shù)后測(cè)定穩(wěn)定性和顆粒粒度。

1.2.2 穩(wěn)定性(Slope 值)指標(biāo)的測(cè)定

采用德國(guó)LUMiSizer穩(wěn)定性分析儀對(duì)不同酶解條件下得到的燕麥漿酶解液進(jìn)行穩(wěn)定性分析。儀器采用Stokes Law的離心加速方法和Lambert-Beer Law光學(xué)技術(shù)監(jiān)測(cè)樣品的穩(wěn)定性、全程分離步驟、沉降及懸浮并存的復(fù)雜分離行為[9]。軟件記錄儀器測(cè)定得到的樣品在離心作用下紅外透光率的變化并繪制譜線(xiàn),計(jì)算光透過(guò)率積分(Integral Transmission,%)對(duì)時(shí)間(Time,h)的曲線(xiàn)的斜率Slope值。通過(guò)Slope值的大小比較樣品的穩(wěn)定性。Slope值越大,在一定的時(shí)間內(nèi)樣品的透光率變化越快,即樣品的移動(dòng)分層速度變化越快,樣品越不

穩(wěn)定;反之Slope數(shù)值越小,樣品越穩(wěn)定。檢測(cè)條件:溫度25℃,離心速度3500r/min,光散射系數(shù)1.00,每10s掃描一次,共掃描200次。

1.2.3 平均粒度的測(cè)定 使用Mastersizer2000E型激光粒度儀測(cè)定,測(cè)定過(guò)程采用濕法手動(dòng)測(cè)量:將燕麥漿樣品均勻分散在去離子水中,分散均勻的顆粒被激光束照射產(chǎn)生衍射,由于顆粒大小不同,產(chǎn)生的衍射角度不同,衍射光被檢測(cè)器收集后將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送入計(jì)算機(jī),反映為顆粒大小的分布。


2 結(jié)果與分析  

2.2 一次均質(zhì)壓力對(duì)燕麥漿穩(wěn)定性和粒度的影響  

2.2.1 一次均質(zhì)壓力對(duì)燕麥漿穩(wěn)定性的影響 將調(diào)配好的燕麥漿液分別在20、30、40、50MPa壓力下進(jìn)行一次均質(zhì)后進(jìn)行穩(wěn)定性分析。結(jié)果見(jiàn)圖1,從圖1中可看出,漿液主要呈現(xiàn)出沉降行為。均質(zhì)壓力20、30、40MPa之間光信號(hào)在離心監(jiān)測(cè)過(guò)程中變化不大,譜線(xiàn)變化范圍區(qū)別不大。均質(zhì)壓力為50MPa時(shí)沉降行為與其他三個(gè)較低的均質(zhì)壓力相比,譜線(xiàn)變化范圍

變窄,沉降速度慢,樣品較為穩(wěn)定。

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圖1 穩(wěn)定性分析圖譜

Fig.1 The dispersion analysis chromatograms

注:其中a、b、c、d分別是一次均質(zhì)壓力為20、30、40、50MPa的樣品。

       

2.2.2 一次均質(zhì)壓力對(duì)燕麥漿粒度的影響 將調(diào)配好的燕麥漿分別在20、30、40、50MPa的壓力下進(jìn)行一次均質(zhì),不同壓力下的粒徑分布見(jiàn)圖2。由圖2可看出,不同的均質(zhì)壓力條件下,粒徑的分布范圍沒(méi)有較大變化,都在0.2~300μm之間。但隨著均質(zhì)壓力的增加,分布在小粒徑范圍(0.2~20μm)的顆粒增多,漿液的平均粒徑降低。

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圖2 粒徑分布圖

Fig.2 The particle size distribution

       

2.3 二次均質(zhì)壓力對(duì)燕麥漿穩(wěn)定性和粒度的影響

2.3.1 二次均質(zhì)壓力對(duì)燕麥漿穩(wěn)定性的影響 將在50MPa下進(jìn)行一次均質(zhì)后的燕麥漿液分別在20、30、40、50MPa壓力下二次均質(zhì)后進(jìn)行穩(wěn)定性分析。結(jié)果見(jiàn)圖3,從圖3中可看出,漿液進(jìn)行二次均質(zhì)后,穩(wěn)定性明顯提高。二次均質(zhì)壓力為20MPa和40MPa的樣品光信號(hào)在離心監(jiān)測(cè)過(guò)程中變化稍大,譜線(xiàn)變化范圍略寬,穩(wěn)定性稍差。30MPa和50MPa樣品稍穩(wěn)定。

       

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圖3 穩(wěn)定性分析圖譜

Fig.3 The dispersion analysis chromatograms

注:其中a、b、c、d分別是二次均質(zhì)壓力為20、30、40、50MPa的樣品。


2.3.2 二次均質(zhì)壓力對(duì)燕麥漿粒度的影響 將燕麥漿在50MPa壓力下進(jìn)行第一次均質(zhì)后,再分別在20、30、40、50MPa的壓力下進(jìn)行第二次均質(zhì),第二次不同壓力下均質(zhì)后的粒徑分布見(jiàn)圖4。從圖4中可以看出,顆粒粒徑主要分布在0.3~10μm范圍內(nèi),10~300μm間有少量分布。第二次均質(zhì)的不同均質(zhì)壓力對(duì)漿液的粒徑分布影響較第一次均質(zhì)時(shí)小得多,20MPa的分布范圍稍寬,30、40、50MPa的分布范圍略窄,粒徑分布幾乎一致。

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圖4 粒徑分布圖

Fig.4The particle size distribution

2.3.3 二次均質(zhì)壓力的選擇 將不同二次均質(zhì)壓力的穩(wěn)定性(Slope值)和粒徑數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析,由結(jié)果可知,隨著均質(zhì)壓力的增加,粒徑逐漸減小,壓力達(dá)到40MPa后繼續(xù)增加,漿液中顆粒粒徑趨于平衡,不再繼續(xù)下降。隨著壓力的逐漸增加,漿液穩(wěn)定性的波動(dòng)較大,40MPa時(shí)的漿液穩(wěn)定性較差,30MPa和50MPa均質(zhì)的漿液穩(wěn)定性較好。因此,考慮到粒徑和穩(wěn)定性?xún)蓚€(gè)因素,第二次均質(zhì)的壓力應(yīng)選擇在50MPa較為合適。

       

       

3 結(jié)論與討論

經(jīng)過(guò)2次均質(zhì)的漿液粒度較小,穩(wěn)定性最高。采用50MPa進(jìn)行兩次均質(zhì)的燕麥漿穩(wěn)定性高,顆粒粒度小。

本實(shí)驗(yàn)僅研究了均質(zhì)次數(shù)及壓力對(duì)燕麥漿穩(wěn)定性的影響。而在實(shí)際生產(chǎn)中溫度也對(duì)均質(zhì)效果以及原料中活性物質(zhì)的保留具有一定的影響。因此,均質(zhì)溫度的選擇和評(píng)價(jià)還需要進(jìn)一步的研究和探索。此外,不同的均質(zhì)壓力、次數(shù)和溫度以及均質(zhì)與酶解、酸等處理手段復(fù)合也都會(huì)對(duì)燕麥漿中蛋白等組分的功能特性和結(jié)構(gòu)變化產(chǎn)生較大影響。因此,均質(zhì)工藝與組分功能特性,結(jié)構(gòu)變化的機(jī)理研究需要更深入的探究。



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