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利用LUMiSizer探究均质工艺对燕麦稳定性的影响

发表时间:2022-10-13      点击次数:154


近年来谷物杂粮饮品迅速发展,受到越来越多消费者的青睐,但是谷物杂粮饮品易出现分层、沉淀等不稳定现象,影响其感官品质。因此,在加工过程中提高浆液体系稳定性非常重要。造成谷物杂粮饮品不稳定的主要原因是谷物原料中含有较多的淀粉、蛋白质等大颗粒物质,Stocks定律认为,流体粒子的沉降速度与粒子的半径有关,粒子的半径越小,沉降速度越小,体系的稳定性越高。而高压均质正是一种有效降低颗粒粒径的方法,谷物杂粮饮品通过高压均质后,不仅使得脂肪球和蛋白等颗粒细化,还使得糖、胶体等物质分散的更加均匀。当前采用均质工艺提高饮品稳定性的研究主要通过静置分层高度和离心沉淀率等指标进行评价[,但在实际实验中静置分层观察耗时较长,离心沉淀率在评价粘度较高的饮品时存在较大的不准确因素,采用一种耗时短、准确性高的稳定性评价方法是关键。因此,本论文针对酶解和调配后燕麦浆的稳定性问题,利用LUMisizer稳定性分析仪研究了均质次数和压力对浆液稳定性的影响,为燕麦浆类产品的开发提供参考。


1.1材料与仪器

优选燕麦米 吉林普康有机农业有限公司;α-淀粉酶 北京奥博星生物技术有限责任公司。

Dispersion Analyser Lumisizer 611型稳定性分析仪 德国L.U.M.GmbH公司;JM-LB60型立式胶体磨 温州七星乳品设备厂;SRH60-70型高压均质机 上海申鹿均质机有限公司;DGG-9140BD型电热恒温鼓风干燥箱 上海森信实验仪器有限公司;04241/2-11Waring 1L型双速组织捣碎机 北京中科科尔仪器有限公司;DKB-501A型超级恒温水槽 上海精宏实验设备有限公司;JJ-1型精密定时电动搅拌器 江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司;PL2002-IC型电子天平 梅特勒-托利多仪器公司。

1.2实验方法

1.2.1 燕麦浆的制备

1.2.1.1 燕麦浆的制作

燕麦经过清理和筛选,放入烘箱中150℃烘烤40min,期间不时翻动以防烤焦。烘烤后燕麦呈金黄或黄褐色,伴有烘烤后特有的燕麦香气。烤好的燕麦放入清水中浸泡13~15h。将浸泡后的燕麦加12倍水放入组织捣碎机打浆,先低速20s,后高速60s;打浆后过200目筛。

1.2.1.2 酶解和调配

燕麦浆置于酶解罐中,加入0.50% α-淀粉酶、在70℃下酶解1.0h后加入0.30%复合胶体(瓜胶∶黄原胶∶结冷胶∶CMC=4∶5∶3∶3)在70℃下使胶体溶解并混合均匀。

1.2.1.3 均质

调配后的燕麦浆液先用胶体磨胶2min,使胶体分散更均匀。固定均质温度50℃,在一定压力下均质一定次数后测定稳定性和颗粒粒度。


1.2.2 稳定性(Slope 值)指标的测定

采用德国LUMisizer稳定性分析仪对不同酶解条件下得到的燕麦浆酶解液进行稳定性分析。仪器采用Stokes Law的离心加速方法和Lambert-Beer Law光学技术监测样品的稳定性、全程分离步骤、沉降及悬浮并存的复杂分离行为[9]。软件记录仪器测定得到的样品在离心作用下红外透光率的变化并绘制谱线,计算光透过率积分(Integral Transmission,%)对时间(Time,h)的曲线的斜率Slope值。通过Slope值的大小比较样品的稳定性。Slope值越大,在一定的时间内样品的透光率变化越快,即样品的移动分层速度变化越快,样品越不

稳定;反之Slope数值越小,样品越稳定。检测条件:温度25℃,离心速度3500r/min,光散射系数1.00,每10s扫描一次,共扫描200次。


2 结果与分析

2.1 均质次数对燕麦浆稳定性和粒度的影响

2.1.1 均质次数对燕麦浆稳定性的影响

固定均质压力30MPa,将分别均质1、2、3次后的燕麦浆进行稳定性分析,结果如图1所示,横坐标表示样品管的位置:左侧为样品管顶部,右侧为样品管底部。样品管水平放置在仪器中(管顶在中心,管底在外侧),在离心作用下,样品中的沉淀逐渐沉积在管底。图谱中的谱线以红色开始,逐渐向绿色过渡。从图1中可以看出,浆液中主要呈现出沉降行为。经过一次均质后的浆液,光信号在离心监测过程中变化较大,谱线由内向外变化范围宽,沉降速度快,样品不稳定。经过二次均质的样品较一次均质样品谱线】的变化范围变窄,稳定性提高。而经过三次均质后,样品稳定性却有所下降。


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图1 稳定性分析图谱

Fig.1 The dispersion analysis chromatograms

注:其中a、b、c分别为一次均质、二次均质、三次均质样。


3 结论与讨论


均质次数对燕麦浆液的稳定性(Slope值),经过2次均质的浆液稳定性最高。

由于设备所限,本实验仅研究了均质次数对燕麦浆稳定性的影响。而在实际生产中温度也对均质效果以及原料中活性物质的保留具有一定的影响。因此,均质温度的选择和评价还需要进一步的研究和探索。此外,不同的均质压力、次数和温度以及均质与酶解、酸等处理手段复合也都会对燕麦浆中蛋白等组分的功能特性和结构变化产生较大影响。因此,均质工艺与组分功能特性,结构变化的机理研究需要更深入的探究。



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