利用LUMiSizer快速評(píng)估均質(zhì)工藝對(duì)燕麥穩(wěn)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(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，計(jì)算光透過(guò)率積分（Integral Transmission，%）對(duì)時(shí)間（Time，h）的曲線的斜率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，譜線變化范圍

變窄，沉降速度慢，樣品較為穩(wěn)定。

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。

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，譜線變化范圍略寬，穩(wěn)定性稍差。30MPa和50MPa樣品稍穩(wěn)定。

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。

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)定性兩個(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。