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作者：鄭曉敏

    2006年我國(guó)就提出“雙蛋白”概念和“雙蛋白”戰(zhàn)略，  “雙蛋白工程”是針對(duì)不同地區(qū)和不同人群的營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)，通過先進(jìn)的食品科學(xué)技術(shù)，開發(fā)出優(yōu)質(zhì)的雙蛋白營(yíng)養(yǎng)健康食品（優(yōu)質(zhì)植物蛋白+優(yōu)質(zhì)動(dòng)物蛋白）。國(guó)內(nèi)關(guān)于SPI和MPC的雙蛋白體系的研究和應(yīng)用比較少，所以在研制雙白飲品基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究超聲波處理對(duì)雙蛋白體系穩(wěn)定性的影響，為實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定型雙蛋白飲品的工業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

1  材料與方法

1.1材料、儀器與設(shè)備

    大豆分離蛋白：哈高科大豆食品有限責(zé)任公司；濃縮乳蛋白MPC80:美國(guó)；白砂糖，市售；分子蒸餾單甘酯、卡拉膠、黃原膠、藻酸丙二醇酯( PGA)、海藻酸鹽：丹尼斯克有限公司；蔗糖脂肪酸酯：浙江迪耳化工有限公司；果膠：?jiǎn)谈皇称饭�業(yè)有限公司；羧甲基纖維素鈉：赫克力士化工（江門有限公司）。

    FSH-2可調(diào)高速勻漿機(jī)：金堙市宏華儀器廠；數(shù)顯恒溫水浴鍋：余姚市東方電工儀器廠；PHS-3C數(shù)字酸度計(jì)：上海鵬順科學(xué)儀器有限公司；KQ-400KDE型高功率數(shù)控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；島津UV-2401PC型紫外一可見分光光度計(jì)：日本；GL-21M離心機(jī)：上海市離心機(jī)械研究所。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1雙蛋白飲品的工藝流程

    糖、乳化劑、穩(wěn)定劑→溶解↓

大豆分離蛋白、濃縮乳蛋白→溶解→調(diào)配均勻→調(diào)

pH→均質(zhì)→超聲處理→殺菌→冷卻→貯藏

1.2.2雙蛋白飲品的操作要點(diǎn)

1.2.2.1蛋白水合溶解

    將大豆分離蛋白和濃縮乳蛋白分別加水?dāng)嚢?h，配成蛋白含量4%的溶液，使其充分水合溶解備用，之后與飲料中的其它成分配成SPI：MPC為2:1，總蛋白含量為2.5%的混合蛋白溶液體系。

1.2.2.2穩(wěn)定劑溶解

    將糖、乳化劑、穩(wěn)定劑加入85℃左右的熱水，攪拌30 min左右使其均勻分散在溶液中。

1.2.2.3調(diào)配

    將混合蛋白溶液加入到溶解好的穩(wěn)定劑溶液中，混合攪拌1h，使其調(diào)配均勻。

1.2.2.4調(diào)pH

    將調(diào)配均勻的溶液的pH調(diào)至7±0.03。

1.2.2.5均質(zhì)

    先在8 000 r/min下均質(zhì)5 min，再用超聲波處理。

1.2.2.6殺菌

    采用95℃10 min殺菌。

1.2.3  濁度穩(wěn)定性系數(shù)R的測(cè)定

    在離心管中加樣品30 g，4 000 r/min下離心15min，取上清液，將上清液稀釋，在600 nm下測(cè)得的吸光度為A2。相同方法測(cè)離心前的吸光度為A1。離心后吸光度與離心前吸光度的比值即為濁度穩(wěn)定系數(shù)R.R越大，穩(wěn)定性越好。

    濁度穩(wěn)定性系數(shù)R=A2/A1    (1)

1.2.4超聲處理工藝試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的結(jié)果和前人研究的基礎(chǔ)上，超聲處理工藝主要參數(shù)超聲溫度X1、超聲功率X2和超聲時(shí)間X3為試驗(yàn)因素，以濁度穩(wěn)定性系數(shù)R為目標(biāo)函數(shù)，采用三因素五水平中心組合優(yōu)化試驗(yàn)方法并利用Design-Expert 8.0.6軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。影響因素水平編碼見表1。

1.2.5超聲處理工藝對(duì)照試驗(yàn)

    在超聲處理工藝試驗(yàn)最優(yōu)結(jié)果的基礎(chǔ)上處理樣品，與未被超聲處理過的樣品做對(duì)照試驗(yàn)�？己顺�聲處理前后溶液的穩(wěn)定性差異。

1.2.6數(shù)據(jù)處理

    采用Excel軟件和Design Expert軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，每組試驗(yàn)均重復(fù)3次，取平均值。

2結(jié)果與分析

2.1試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)超聲溫度、超聲功率和超聲時(shí)間3個(gè)因素的工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，以濁度穩(wěn)定性系數(shù)R為響應(yīng)值設(shè)計(jì)了三因素五水平得響應(yīng)分析試驗(yàn)，共23個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，其中包括14個(gè)分析因子，9個(gè)為零點(diǎn)，經(jīng)過零點(diǎn)試驗(yàn)估計(jì)誤差，結(jié)果如表2所示。

2.2  回歸方程的建立與顯著性分析

    利用Design-Expert 8.0.6軟件中ANOVA程序的分析，去除不顯著的因素，得到各試驗(yàn)因子對(duì)響應(yīng)值影響的回歸方程模型為：

    R=0.78+(9.592E-003)X1+0.014X2+0.015X3-(6.068E-003)Xl X2+(4.931E-003)Xl X3+(1.146E-

003) X2X3-(4.24E-003)X12-(3.666E-003)X22-（8.461E-003）X32

    用Design-Expert 8.0.6軟件對(duì)回歸方程進(jìn)行分析求解，得到超聲處理的最優(yōu)工藝條件為：超聲溫度49.74oC、超聲功率370.24 W、超聲時(shí)間21.96 min，此時(shí)濁度穩(wěn)定性系數(shù)R=0.806 057。

從表3中可以看出，濁度穩(wěn)定性系數(shù)回歸方程模型極顯著(P<0.01)，模型的失擬項(xiàng)不顯著( p=0.166 6>0.05)，說明該回歸方程的擬合度較好，能夠真實(shí)的反映出超聲溫度、超聲功率和超聲時(shí)間三種超聲處理工藝與濁度穩(wěn)定性系數(shù)的關(guān)系。

 2.3超聲處理工藝參數(shù)對(duì)雙蛋白飲品穩(wěn)定性的影響

    在超聲功率和超聲時(shí)間分別固定為0水平( 320W，13 min)條件下，研究超聲溫度對(duì)雙蛋白飲品穩(wěn)定性的影響規(guī)律。由圖1可知，濁度穩(wěn)定性系數(shù)R的值隨超聲溫度的增加而增加后略有下降的趨勢(shì)。隨著超聲溫度的增加，當(dāng)溫度在某一范圍內(nèi)，溫度越高，超聲均質(zhì)的效果越好，但當(dāng)溫度大于最優(yōu)溫度值時(shí)，可能有一少部分溶液中的蛋白會(huì)變性，致使混合蛋白體

系的穩(wěn)定性下降。所以，濁度穩(wěn)定性系數(shù)R的值隨超聲溫度的增加而增加后略有下降的趨勢(shì)。由圖1得出超聲溫度為50℃左右時(shí)，濁度穩(wěn)定性系數(shù)R的值最高。

在超聲溫度和超聲時(shí)間分別固定為0水平( 39℃．13 min)條件下，研究超聲功率對(duì)雙蛋白飲品穩(wěn)定性的影響規(guī)律。由圖2可知，濁度穩(wěn)定性系數(shù)R的值隨超聲溫度的增加而增加，在功率超過360 W后增加的趨勢(shì)趨緩。又由于試驗(yàn)所用的儀器最大的超聲功率為400 W，由圖2得出超聲功率為360—400 W之間時(shí)，濁度穩(wěn)定性系數(shù)R的值變化不大，都在試驗(yàn)可實(shí)行的范圍內(nèi)。

在超聲溫度和超聲功率分別固定為0水平( 39oC, 320 W)條件下，研究超聲時(shí)間對(duì)雙蛋白飲品穩(wěn)定性的影響規(guī)律。由圖3可知，濁度穩(wěn)定性系數(shù)R的值隨超聲時(shí)間的增加而增加后又有下降的趨勢(shì)。隨著超聲時(shí)間的增加，當(dāng)超聲時(shí)間在22 min以內(nèi)時(shí)，雙蛋白飲品體系的穩(wěn)定性會(huì)隨著之間的增加而增加，但當(dāng)超聲時(shí)間22 min時(shí)，可能有一少部分溶液中的蛋白會(huì)變性，致使混合蛋白體系的穩(wěn)定性下降。所以，濁度穩(wěn)定性系數(shù)R的值隨超聲時(shí)間的增加而增加后又下降的趨勢(shì)。由圖3得出超聲溫度為22 min左右時(shí)，濁度穩(wěn)定性系數(shù)R的值最高。

2.4超聲處理工藝參數(shù)優(yōu)化分析

以濁度穩(wěn)定性系數(shù)R為目標(biāo)，各因子水平為約束條件，經(jīng)Design Expert 8.0.6軟件進(jìn)行指標(biāo)參數(shù)優(yōu)化。分析得到優(yōu)化結(jié)果，超聲溫度49.74oC、超聲功率370.24 W、超聲時(shí)間21.96 min，此時(shí)濁度穩(wěn)定性系數(shù)R=0.806 057。取驗(yàn)證試驗(yàn)的條件為超聲溫度50℃、超聲功率370 W、超聲時(shí)間22 min。3次平行試驗(yàn)取平均值得到濁度穩(wěn)定性系數(shù)R=0.808 033。模型的預(yù)測(cè)值與實(shí)際值的相對(duì)誤差為1.94%。并且在此條件下測(cè)得的R=0.808 033與對(duì)照試驗(yàn)R=0.727 156相比，提高了1 1.12%，說明優(yōu)化參數(shù)合理，并驗(yàn)證了回歸模型的適用性。

2.5  自變量對(duì)響應(yīng)值影響分析

根據(jù)二次多元回歸方程，作響應(yīng)曲面圖，考察所擬合的曲面形狀。分析超聲溫度、超聲功率與超聲時(shí)間對(duì)雙蛋白飲品穩(wěn)定性的影響。其響應(yīng)面曲線如圖4~圖6所示。

通過響應(yīng)面曲線圖可以分析出任意兩個(gè)因素與響應(yīng)值的關(guān)系，從中獲得優(yōu)化工藝的最優(yōu)結(jié)果。由圖2及表3的方差分析可知X,X2極顯著(p<0.01)，X1 X3顯著(p<0.05)，X2X3不顯著(p>0.05)，模型極顯著(p<0.01)。從中可以看出超聲溫度與超聲功率之間存在交互作用，超聲溫度與超聲時(shí)間也存在交互作用。而超聲功率與超聲時(shí)間不存在交互作用。

3結(jié)論

1)在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)超聲溫度、超聲功率和超聲時(shí)間3個(gè)因素的工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，以濁度穩(wěn)定性系數(shù)R為響應(yīng)值設(shè)計(jì)了三因素五水平得響應(yīng)分析試驗(yàn)，得到超聲處理的最優(yōu)工藝條件為：超聲溫度49.74℃、超聲功率370.24 W、超聲時(shí)間21.96 min．此時(shí)濁度穩(wěn)定性系數(shù)R=0.806 057，在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，3次平行試驗(yàn)取平均值得到濁度穩(wěn)定性系數(shù)R=0.808 033。模型的預(yù)測(cè)值與實(shí)際值的相對(duì)誤差為1.94%，并且在此條件下測(cè)得的R=0.808 033與對(duì)照試驗(yàn)R=0.727 156相比，提高了11.12%，說明優(yōu)化參數(shù)合理，并驗(yàn)證了回歸模型的適用性。

2)由響應(yīng)面曲線圖分析可知，超聲溫度與超聲功率之間存在交互作用，超聲溫度與超聲時(shí)間也存在交互作用。而超聲功率與超聲時(shí)間不存在交互作用。

4摘要   

為了提高混合蛋白體系的穩(wěn)定性，試驗(yàn)以大豆分離蛋白(SPI)和濃縮乳蛋白(MPC)為主要原料，研究超聲溫度、超聲功率和超聲時(shí)間3個(gè)超聲波均質(zhì)的工藝條件對(duì)混合蛋白體系的穩(wěn)定性影響。在前期單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行三因素五水平響應(yīng)面試驗(yàn)，建立中心組合設(shè)計(jì)(CCD)模型對(duì)超聲波均質(zhì)工藝進(jìn)行優(yōu)化，并分析了因素間的交互作用。優(yōu)化的工藝條件為：超聲溫度49.74℃、超聲功率370.24 W、超聲時(shí)間21.96 min，在此條件下樣品濁度穩(wěn)定性系數(shù)與對(duì)照試驗(yàn)相比，提高了11.12%。結(jié)果表明優(yōu)化工藝合理，可為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定型動(dòng)植物混合雙蛋白飲品的工業(yè)化生產(chǎn)工藝提供參考。