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搅拌型酸奶黏度及持水性测定的研究

更新时间:2009-03-28

现行的发酵乳国家食品安全标准规定了理化指标(如脂肪、蛋白质、非脂乳固体及酸度)、微生物与毒素限量、食品添加剂与营养强化剂等这些关乎食品安全方面的最低要求[1]。我们除了要满足国标要求之外,还应该更多地关注影响发酵乳口感与质量优劣的结构特性与质构特性。Ramaswamy 等对搅拌型酸奶的剪切稀释现象(触变性)进行了研究[2-6],郭本恒等对酸乳的流变学特性进行了报道[7-15]。因此,现有的文献大多通过测定黏度等来评价酸奶的质量特性,但是,对于影响黏度测定时的各种因素如搅拌方式、搅拌强度、搅拌时间及恢复时间却鲜有报道。本文选择了市面上流行的8种搅拌型酸奶为研究对象,对影响其黏度测定的各种条件进行研究,同时,研究离心力与离心时间对酸奶持水性的影响,提出合适的黏度与持水性的测定条件,以期为科学评价酸奶的质量提供依据和参考。

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另外,C++语言的指针和机器效率较高,经常被应用于大型游戏和引擎编写中,例如经典游戏“俄罗斯方块”就是由C++编写而成的;当前较为流行的魔兽世界也是以VC6.0为主要编程语言。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

材料:搅拌型常温酸奶(共8种),皆为市场上流行的产品,购于杭州市物美超市。

仪器:高级旋转流变仪 (美国TA公司,型号:AR.G2);冷冻离心机(美国Beckmen Coulter公司,型号:Avanti J-25);黏度仪(美国Brookfield公司,型号:DV-Ⅱ+);分析天平(瑞士梅特勒公司,型号:PB1502-S);60mL螺口棕色带盖样品瓶(直径3cm,高度10cm);恒温水浴锅(上海三发科学仪器有限公司,型号:DK-S24)。

1.2 方法

使用玻璃棒以每秒几圈的速率(设定为1圈/s、3圈/s)缓慢搅拌一定时间(设定为15 s、30 s、45 s及60 s)后,将酸奶装入样品瓶,装样高度8 cm,旋上盖子,置于25 ℃恒温水浴锅中,静置30 min后将样品瓶移于黏度仪转子正下方,采用常规4号转子,慢慢将转子插入样品至浸没刻度线。设定转速为10 r/min,开始测试,并在30 s后读取黏度值。考察搅拌强度及搅拌时间对酸奶黏度的影响。

1.2.1 黏度测定

从表1可知,3圈/s测定时黏度值均低于1圈/s,表明3圈/s对样品结构的破坏明显超过1圈/s,因此,为了降低搅拌对酸奶黏度的影响,尽可能采取缓慢的搅拌方式。另外,在搅拌后,样品的上层、中层及下层之间存在黏度数值上的差异,但是,通过Grubbs检验法对每组数据进行分析时,发现每一个数据的Grubbs值在α=0.05水平上均小于Grubbs检验临界值,因此,上层、中层及下层各数据是一致的,没有显著性差异。

称取15 g样品(重量为m,g)于50 mL离心管(重量为m1,g)中,设置离心力与离心时间(离心力依次为100 g、300 g、500 g、800 g、1 000 g及1 300 g,离心时间依次为10 min、20 min、30 min),考察离心力与离心时间对析水率的影响。离心后将析出的水倒出后再次称量样品与离心管的重量(m2,g)。按照以下公式计算析水率。

1.2.3 数据处理

析水率

四个月以前,楚墨再一次遇到静秋。三个月以前,楚墨给了静秋一个结实的拥抱。两个月以前,楚墨对静秋说,他仍然爱她,像大学时候一样爱她。一个月以前,楚墨将静秋拥到怀里深吻。两个人天真地认为他们都会守住最后的底线,然而,在对方的身体面前,他们不堪一击。

液力缓速器制动时,重载车辆下坡稳定车速与坡度之间的对应关系,如图4所示。速度越高坡度越大,在稳定车速达到60 km/h时,其适应的坡度接近6%,但稳定车速在40 km/h时,仅适应2.6%的坡度,低于国家道路标准规定(二级公路平均坡度3.0%)。因此,仅用缓速器制动,速度偏高,还需要行车制动器辅助控制车速。

样品均进行双试验,结果取其平均值,2次测定的相对误差均小于5%。

2 结果与分析

2.1 搅拌方式

使用玻璃棒与1圈/s的搅拌强度对样品进行搅拌,搅拌时间分别为15 s、30 s、45 s及60 s,研究时间对样品黏度测定的影响。一旦完成样品搅拌后迅速将样品置于流变仪上,通过流变仪的弹性模量随时间变化的曲线研究酸奶的结构恢复情况,测试时间为30 min,结果如图1。

2.2 搅拌强度的确定

然而,在现实生活中,往往面临这样那样的“科学尴尬”。比如,微信朋友圈中常常出现“喝白酒能抗癌”“地震云可以预报地震”“闪电不会两次击中同一个地方”等不科学言论,相信并转发者不在少数。须知,信息爆炸式增长并不代表科学素养会提高,相反,人们在信息海洋中披沙拣金、澄清谬误的成本在增加。此外,科学知识的通俗化传播不够,科学家、科普工作者与公众沟通不在同一频道上,输入与输出存在“中梗阻”。这些情况的存在,提醒着未来做好科学普及与传播工作,进而提升公众科学素养,需要建立一套以人民为中心,政府推动、全社会参与的工作机制。

在确定玻璃棒进行搅拌后,比较了搅拌快慢对黏度测定的影响。固定搅拌时长为1 min,采用了每秒搅拌1圈及每秒搅拌3圈两种方式,考察样品上层、中层及下层的黏度值,如表1。

 

表1 不同搅拌强度对样品黏度的影响

  

搅拌强度上层/(mPa·s)中层/(mPa·s)下层/(mPa·s)1圈/s5219671964193圈/s485958794319

1.2.2 持水性测定

2.3 搅拌时间

由于酸奶存在不均匀性,且在货架期间会产生析水及分层现象,因此,测定黏度前需要对样品进行适当的搅拌。另外,酸奶的结构极易被破坏,一旦被破坏很难在短时间内恢复,采用高强度的搅拌可能使酸奶得到均一体系,但测试出来的结果反映不了酸奶的真实情况,因此,本研究采用了玻璃棒进行搅拌,将玻璃棒插到样品底部,按照顺时针方向进行缓慢搅拌,使有析水或团块的样品加以搅匀,但由于样品的稠厚,样品的上层与下层却很难完全均一,因此,样品的上下层之间的黏度差异是客观存在的,但这个差异经检验却没有显著性差异,如2.2及2.3。

从图1知,未搅拌时弹性模量基本不随时间而变化,曲线较为平坦,但在样品被搅拌后由于氢键等二级键连接起来的蛋白质线状大分子长链,在搅拌过程中受到破坏,形成许多微细凝胶粒子,因此,不管搅拌时间的长短,酸奶的结构受到了破坏,使得弹性模量出现明显的降低,但是,随着酸奶放置时间的延长,弹性模量逐步升高,酸奶的结构逐步得以恢复,但恢复至初始结构的时间较长。本文选择的结构恢复时间为30 min,比较不同搅拌时间对弹性模量的影响。由表2知,随着搅拌时长的增加,初始弹性模量与30 min时弹性模量的比值逐步减小,说明了搅拌时间对结构的破坏是正相关的,60 s时对结构的破坏明显大于15 s、30 s及45 s。另外,同样应用Grubbs检验法对15 s、30 s、45 s的初始弹性模量及30 min时弹性模量的数据进行分析,表明每组数据中每一个数据的Grubbs值在α=0.05水平上均小于Grubbs检验临界值,因此,各数据是一致的,没有显著性差异。根据2.1~2.3,确定了酸奶黏度测定条件:使用玻璃棒以1圈/s的速率缓慢搅拌30 s后,将样品倒入样品瓶中,装样高度8 cm,轻敲使装样严实,旋上盖子。将样品瓶移至25 ℃水浴锅中,恒温放置30 min,取出后置于转子下,并将转子慢慢从样品的中心位置插入至转子刻度线。

  

注:original指未搅拌,stir-15 s、30 s、45 s、60 s指分别搅拌15 s、30 s、45 s、60 s。 图1 搅拌时间对样品结构恢复的影响

 

表2 不同搅拌时长对弹性模量的影响

  

内容15s30s45s60s初始弹性模量/Pa204.9214.2229.2215.630min时弹性模量/Pa241.3252.6272.7264.8初始弹性模量/30min时弹性模量0.8490.8480.8400.814

2.4 持水性

以市场上流行的8种酸奶样品为例,研究了离心时间为30 min时不同离心力对酸奶析水性的影响,同时测定其黏度,结果如表3。

根据表3,样品-8具有较好的持水性,在1 000 g离心力以内均无析水,在100 g离心力时样品-5~样品-7也未见析水情况,样品-1~样品-4有析水出现,但差异不明显。对样品-1~样品-7在300 ~1 300 g时的析水性进行单因素方差分析,发现在α=0.05水平上,F值>临界值2.69,且P<0.05,因此,随着离心力的增加,析水性表现出差异,且呈增加的趋势。8种样品在离心力100 g时有4批未见析水,出现析水的4批的析水率也小于2.5%,300 g时已能有效区分不同样品的析水性,当离心力为500 g时较多样品的析水性达到了20%以上。另外,将样品-1~样品-7的300 g离心力时的析水性与其黏度进行相关性分析,表明在α=0.05水平上相关系数达到-0.808 83,其绝对值大于临界值0.706 73,因此,析水性与黏度表现出较高的负相关性,总体上来说,样品的黏度越大其析水性越小。

另外,在离心力300 g时进一步考察了不同离心时间对酸奶析水性的影响,结果如表4。在固定离心力下不同离心时间同样明显影响酸奶的持水性,离心时间越长析水性越多,样品-6同样具有较强的持水性,20 min内的离心时间都未见析水,30 min时仅有1.70%。

3 结论

酸奶属于触变性流体,结构易受到施加应力的影响,被破坏后的结构恢复时又需要较长的时间。因此,测定酸奶黏度时需要施加合适的应力大小与剪切时间使样品均匀而又不会使结构破坏严重,同时,在测定前尽量使破坏后的结构得以恢复。 另外,析水性与黏度表现出较高的负相关性,总体上来说,样品的黏度越大其析水性越小。样品在离心力300 g、离心时间10 min时已能有效区分不同样品的析水性,可以用于酸奶持水性大小的评价。

 

表3 离心力对8种样品持水性及黏度的影响

  

名称100g/%300g/%500g/%800g/%1000g/%1300g/%黏度/(mPa·s)样品-11.1011.421.823.530.030.87618样品-21.5014.823.727.428.434.99958样品-32.2017.721.930.228.135.211638样品-41.7019.524.826.130.440.09778样品-5/17.624.828.329.133.57798样品-6/1.7011.913.313.016.220096样品-7/7.6012.916.420.525.319016样品-8/////10.818836

注:/表示未有析水现象。

 

表4 离心时间对8种样品持水性的影响

  

名称10min/%20min/%30min/%样品-11.835.0111.4样品-26.068.5814.8样品-34.618.5817.7样品-43.597.3019.5样品-51.453.7317.6样品-6//1.70样品-71.332.407.60样品-8///

注:/表示未有析水现象。

参考文献

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李慧,吴伟都,朱慧,王雅琼,李言郡
《粮食与食品工业》 2018年第02期
《粮食与食品工业》2018年第02期文献

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