汪麗萍，朱亞婧，，馮敘橋，譚 斌，*

（1.國(guó)家糧食局科學(xué)研究院，北京100037；2.沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)，遼寧沈陽(yáng)110866）

均質(zhì)工藝對(duì)燕麥漿穩(wěn)定性影響的研究

汪麗萍1，朱亞婧1，2，馮敘橋2，譚 斌1，*

（1.國(guó)家糧食局科學(xué)研究院，北京100037；2.沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)，遼寧沈陽(yáng)110866）

主要針對(duì)燕麥漿的穩(wěn)定性問(wèn)題，利用穩(wěn)定性分析儀和激光粒度儀分別測(cè)定了穩(wěn)定性指標(biāo)（Slope值）和粒度分布（D4，3），研究了均質(zhì)壓力和均質(zhì)次數(shù)等工藝參數(shù)對(duì)燕麥漿穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，采用50MPa下均質(zhì)兩次的燕麥漿顆粒平均粒徑（D4，3）達(dá)到7.5μm，漿液穩(wěn)定性好（Slope：1.43%/h）。

燕麥漿，穩(wěn)定性，粒度，均質(zhì)

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[1-2]。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)[1]，Stocks定律認(rèn)為[2]，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[3-4]，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)[5]，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LUM isizer穩(wěn)定性分析儀和激光粒度儀研究了均質(zhì)次數(shù)和壓力對(duì)漿液穩(wěn)定性的影響，同時(shí)對(duì)不同均質(zhì)工藝下漿液的粒度進(jìn)行了分析，為燕麥漿類(lèi)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

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。

Dispersion Analyser Lum isizer 611型穩(wěn)定性分析儀 德國(guó)L.U.M.GmbH公司；Mastersizer2000 E型激光粒度儀 英國(guó)馬爾文公司；JM-LB60型立式膠體磨 溫州七星乳品設(shè)備廠(chǎng)；SRH 60-70型高壓均質(zhì)機(jī) 上海申鹿均質(zhì)機(jī)有限公司；DGG-9140BD型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；04241/2-11 Waring 1L型雙速組織搗碎機(jī) 北京中科科爾儀器有限公司；DKB-501A型超級(jí)恒溫水槽 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；JJ-1型精密定時(shí)電動(dòng)攪拌器 江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；PL2002-IC型電子天平 梅特勒-托利多儀器公司。

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[6]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，伴有烘烤后特有的燕麥香氣?？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(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[7-8]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2m in，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)LUM isizer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 Transm ission，%）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。平均粒徑用D4，3表示。

1.2.4 差異性分析 采用SPSS軟件分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 均質(zhì)次數(shù)對(duì)燕麥漿穩(wěn)定性和粒度的影響

2.1.1 均質(zhì)次數(shù)對(duì)燕麥漿穩(wěn)定性的影響 固定均質(zhì)壓力30MPa，將分別均質(zhì)1、2、3次后的燕麥漿進(jìn)行穩(wěn)定性分析，結(jié)果如圖1所示，橫坐標(biāo)表示樣品管的位置：左側(cè)為樣品管頂部，右側(cè)為樣品管底部。樣品管水平放置在儀器中（管頂在中心，管底在外側(cè)），在離心作用下，樣品中的沉淀逐漸沉積在管底。圖譜中的譜線(xiàn)以紅色開(kāi)始，逐漸向綠色過(guò)渡。從圖1中可以看出，漿液中主要呈現(xiàn)出沉降行為。經(jīng)過(guò)一次均質(zhì)后的漿液，光信號(hào)在離心監(jiān)測(cè)過(guò)程中變化較大，譜線(xiàn)由內(nèi)向外變化范圍寬，沉降速度快，樣品不穩(wěn)定。經(jīng)過(guò)二次均質(zhì)的樣品較一次均質(zhì)樣品譜線(xiàn)的變化范圍變窄，穩(wěn)定性提高。而經(jīng)過(guò)三次均質(zhì)后，樣品穩(wěn)定性卻有所下降。

2.1.2 均質(zhì)次數(shù)對(duì)燕麥漿粒度的影響 將調(diào)配好的燕麥漿液分別進(jìn)行1、2、3次均質(zhì)，均質(zhì)后的粒徑分布見(jiàn)圖2。經(jīng)過(guò)一次均質(zhì)后粒徑分布范圍很寬，從0.3～2000μm都有分布，主要分布區(qū)域在600～2000μm。2次和3次均質(zhì)后的漿液粒徑分布范圍相差不大，粒徑區(qū)間主要在0.3～10μm之間，還有少量顆粒粒徑分布在10～300μm范圍內(nèi)。經(jīng)過(guò)三次均質(zhì)的漿液在10μm內(nèi)的顆粒比二次均質(zhì)的略多。

圖1 穩(wěn)定性分析圖譜Fig.1 The dispersion analysis chromatograms

圖2 粒徑分布圖Fig.2 The particle size distribution

表1 差異性分析表Table 1 The difference analysis

2.1.3 均質(zhì)次數(shù)的選擇 均質(zhì)次數(shù)對(duì)漿液的穩(wěn)定性和粒徑影響很大，將不同均質(zhì)次數(shù)的穩(wěn)定性Slope和粒徑數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析見(jiàn)表1，由結(jié)果可知，隨著均質(zhì)次數(shù)的增加，漿液中顆粒的粒徑逐漸減小，經(jīng)過(guò)2次均質(zhì)的顆粒粒徑較1次均質(zhì)后粒徑下降極為顯著。而經(jīng)過(guò)3次均質(zhì)后，粒徑的減小不再顯著。而隨著均質(zhì)次數(shù)的增加，穩(wěn)定性先上升后下降，2次均質(zhì)的穩(wěn)定性好。3次均質(zhì)后雖然粒徑變小但是Slope值卻有所上升（穩(wěn)定性下降）。這可能是由于顆粒粒徑太小，顆粒間易聚集成團(tuán)造成穩(wěn)定性下降。因此，均質(zhì)時(shí)選擇2次均質(zhì)較為合適。

圖3 穩(wěn)定性分析圖譜Fig.3 The dispersion analysis chromatograms

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3，從圖3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。

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4。由圖4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4 粒徑分布圖Fig.4 The particle size distribution

2.2.3 一次均質(zhì)壓力的選擇 均質(zhì)壓力是影響均質(zhì)效果的關(guān)鍵因素。將不同一次均質(zhì)壓力的穩(wěn)定性（Slope值）和粒徑數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析見(jiàn)表2。由結(jié)果可知，隨著均質(zhì)壓力的上升，漿液中顆粒的粒徑逐漸減小，當(dāng)壓力大于40MPa時(shí)，粒徑的下降趨于平緩，即壓力為40MPa時(shí)已達(dá)到通過(guò)均質(zhì)降低顆粒的要求。而壓力低于40MPa時(shí)，漿液的穩(wěn)定性并沒(méi)有較大的變化，均質(zhì)壓力為50MPa時(shí)，漿液的穩(wěn)定性高于其他較低的均質(zhì)壓力，因此，綜合考慮粒徑和穩(wěn)定性這兩個(gè)方面，選取50MPa作為第一次均質(zhì)的壓力。

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5，從圖5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。

表2 差異性分析表Table 2 The difference analysis

圖5 穩(wěn)定性分析圖譜Fig.5 The dispersion analysis chromatograms

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6。從圖6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6 粒徑分布圖Fig.6 The 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)性分析見(jiàn)表3，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。

表3 差異性分析表Table 3 The difference analysis

3 結(jié)論與討論

均質(zhì)次數(shù)對(duì)燕麥漿液的穩(wěn)定性（Slope值）和平均粒度影響較大，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。

由于設(shè)備所限，本實(shí)驗(yàn)僅研究了均質(zhì)次數(shù)和均質(zhì)壓力對(duì)燕麥漿穩(wěn)定性和粒度的影響。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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Study on influence of homogenization parameters on the stability of oats m ilk

WANG Li-ping1，ZHU Ya-jing1，2，F(xiàn)ENG Xu-qiao2，TAN Bin1，*
（1.Academy of State Administration of Grain，Beijing 100037，China；2.Shenyang Agricultural University，Shenyang 110866，China）

This paper mainly aimed at the stability p rob lem of oats m ilk，the p ressure and numbers of homogenization on the stability of oats m ilk by using d ispersion analyzer and laser partic le size analyzer was stud ied.The results showed that the oats m ilk w ith the partic le size of 7.5μm and Slope values of 1.43%/h were more stab le when the homogenization cond ition was 50MPa for two cyc les.

oats m ilk；stability；partic le size；homogenization

TS201.1

B

1002-0306（2014）18-0324-05

10.13386/j.issn1002-0306.2014.18.064

2013－12－17 *通訊聯(lián)系人

汪麗萍（1978-），女，博士，副研究員，研究方向：糧食加工與安全。

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題（2012BAD34B08）。