利用LUMiSizer快速評估均質(zhì)工藝對燕麥穩定性的影響

近年來(lái)谷物雜糧飲品迅速發(fā)展，受到越來(lái)越多消費者的青睞，但是谷物雜糧飲品易出現分層、沉淀等不穩定現象，影響其感官品質(zhì)。因此，在加工過(guò)程中提高漿液體系穩定性非常重要。造成谷物雜糧飲品不穩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化，還使得糖、膠體等物質(zhì)分散的更加均勻。當前采用均質(zhì)工藝提高飲品穩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進(jìn)行評價(jià)[，但在實(shí)際實(shí)驗中靜置分層觀(guān)察耗時(shí)較長(cháng)，離心沉淀率在評價(jià)粘度較高的飲品時(shí)存在較大的不準確因素，采用一種耗時(shí)短、準確性高的穩定性評價(jià)方法是關(guān)鍵。因此，本論文針對酶解和調配后燕麥漿的穩定性問(wèn)題，利用LUMiSizer穩定性分析儀研究了均質(zhì)壓力對漿液穩定性的影響，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 吉林普康有機農業(yè)有限公司；α-淀粉酶 北京奧博星生物技術(shù)有限責任公司。

1.2實(shí)驗方法  

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?？竞玫难帑湻湃肭逅薪?3～15h。將浸泡后的燕麥加12倍水放入組織搗碎機打漿，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%復合膠體（瓜膠∶黃原膠∶結冷膠∶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)一定次數后測定穩定性和顆粒粒度。

1.2.2 穩定性（Slope 值）指標的測定

采用德國LUMiSizer穩定性分析儀對不同酶解條件下得到的燕麥漿酶解液進(jìn)行穩定性分析。儀器采用Stokes Law的離心加速方法和Lambert-Beer Law光學(xué)技術(shù)監測樣品的穩定性、全程分離步驟、沉降及懸浮并存的復雜分離行為[9]。軟件記錄儀器測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)，計算光透過(guò)率積分（Integral Transmission，%）對時(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定性。Slope值越大，在一定的時(shí)間內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

穩定；反之Slope數值越小，樣品越穩定。檢測條件：溫度25℃，離心速度3500r/min，光散射系數1.00，每10s掃描一次，共掃描200次。

1.2.3 平均粒度的測定 使用Mastersizer2000E型激光粒度儀測定，測定過(guò)程采用濕法手動(dòng)測量：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，衍射光被檢測器收集后將接收到的光信號轉換成電信號送入計算機，反映為顆粒大小的分布。

2 結果與分析  

2.2 一次均質(zhì)壓力對燕麥漿穩定性和粒度的影響  

2.2.1 一次均質(zhì)壓力對燕麥漿穩定性的影響 將調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)行穩定性分析。結果見(jiàn)圖1，從圖1中可看出，漿液主要呈現出沉降行為。均質(zhì)壓力20、30、40MPa之間光信號在離心監測過(guò)程中變化不大，譜線(xiàn)變化范圍區別不大。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，樣品較為穩定。

圖1 穩定性分析圖譜

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)壓力對燕麥漿粒度的影響 將調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(zhù)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。

圖2 粒徑分布圖

Fig.2 The particle size distribution

2.3 二次均質(zhì)壓力對燕麥漿穩定性和粒度的影響

2.3.1 二次均質(zhì)壓力對燕麥漿穩定性的影響 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)行穩定性分析。結果見(jiàn)圖3，從圖3中可看出，漿液進(jìn)行二次均質(zhì)后，穩定性明顯提高。二次均質(zhì)壓力為20MPa和40MPa的樣品光信號在離心監測過(guò)程中變化稍大，譜線(xiàn)變化范圍略寬，穩定性稍差。30MPa和50MPa樣品稍穩定。

圖3 穩定性分析圖譜

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，10～300μm間有少量分布。第二次均質(zhì)的不同均質(zhì)壓力對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。

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)壓力的穩定性（Slope值）和粒徑數據進(jìn)行相關(guān)性分析，由結果可知，隨著(zhù)均質(zhì)壓力的增加，粒徑逐漸減小，壓力達到40MPa后繼續增加，漿液中顆粒粒徑趨于平衡，不再繼續下降。隨著(zhù)壓力的逐漸增加，漿液穩定性的波動(dòng)較大，40MPa時(shí)的漿液穩定性較差，30MPa和50MPa均質(zhì)的漿液穩定性較好。因此，考慮到粒徑和穩定性?xún)蓚€(gè)因素，第二次均質(zhì)的壓力應選擇在50MPa較為合適。

3 結論與討論

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

本實(shí)驗僅研究了均質(zhì)次數及壓力對燕麥漿穩定性的影響。而在實(shí)際生產(chǎn)中溫度也對均質(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、次數和溫度以及均質(zhì)與酶解、酸等處理手段復合也都會(huì )對燕麥漿中蛋白等組分的功能特性和結構變化產(chǎn)生較大影響。因此，均質(zhì)工藝與組分功能特性，結構變化的機理研究需要更深入的探究。