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        苦蕎風(fēng)味脫脂乳的研制

        2020-08-27 06:40:52王嵐王婧賓陽(yáng)王芳
        生物化工 2020年4期
        關(guān)鍵詞:苦蕎

        王嵐,王婧,賓陽(yáng),王芳

        (成都師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院,四川成都 611130)

        苦蕎是蓼科蕎麥屬雙子葉植物[1],不僅蛋白質(zhì)含量高于大米、小麥和高粱等糧食作物,且富含組分良好的氨基酸[2],如谷類作物最為缺少的賴氨酸,成年人和青少年所必需的組氨酸和精氨酸等。苦蕎中還含有大量的黃酮類物質(zhì),具有降血糖血脂,提高免疫力,防治輕型糖尿病的保健作用[3-7]。目前,苦蕎食品種類主要有苦蕎類茶飲品、苦蕎類面包、苦蕎類酒、苦蕎類餅干等[8-13]??梢娍嗍w已受到人們的廣泛關(guān)注,具有廣泛的市場(chǎng)發(fā)展前景。

        隨著生活水平的提高,脂肪含量攝入過多,逐漸成為導(dǎo)致心腦血管疾病和肥胖癥的重要原因之一。脫脂乳粉的脂肪含量在2.00%以下,且營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與牛乳相當(dāng),含有幾乎所有能促進(jìn)人體生長(zhǎng)發(fā)育以及維持健康必需的營(yíng)養(yǎng)成分,幾乎可以被人體全部消化吸收[14-16],適合熱量需求不高的中老年人和對(duì)脂肪消化不良的嬰幼兒等人群。近些年隨著人們對(duì)健康的重視程度加深,不同功能的復(fù)合飲品開始興起,眾多企業(yè)采用含有不同保健功能的原料進(jìn)行研發(fā)。本產(chǎn)品綜合苦蕎的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和脫脂乳的優(yōu)點(diǎn),擬開發(fā)苦蕎系列產(chǎn)品——苦蕎風(fēng)味脫脂乳,將兩者營(yíng)養(yǎng)功能互補(bǔ),提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,滿足人們對(duì)健康飲品的需求,提高產(chǎn)品附加值,以期為該產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)支撐,也為苦蕎開發(fā)利用提供新方向。

        1 材料與方法

        1.1 材料與儀器

        苦蕎粉,購(gòu)于涼山彝族自治州邛都苦蕎制品有限責(zé)任公司;伊利脫脂乳粉,購(gòu)于內(nèi)蒙古自治區(qū)伊利實(shí)業(yè)集團(tuán)股份有限公司;白砂糖,購(gòu)于云南省滇鵬有限公司;黃原膠,購(gòu)于淄博中軒有限公司;瓜爾膠,購(gòu)于印度瓜爾豆膠和化學(xué)公司。

        JA303電子天平,常州市幸運(yùn)電子設(shè)備有限公司;DHP-9402D電熱恒溫箱,上海齊欣科學(xué)儀器有限公司;ESFSL-I固液混合均質(zhì)乳化泵,上海儀弛實(shí)業(yè)有限公司;LDZM-80KCS-Ⅱ高壓蒸汽滅菌鍋,上海申安醫(yī)療器械廠;UV5000紫外分光光度計(jì),安徽皖儀科技股份有限公司。

        1.2 實(shí)驗(yàn)方法

        1.2.1 苦蕎風(fēng)味脫脂乳工藝流程

        1.2.2 操作要點(diǎn)

        (1)蕎麥漿的制備。將苦蕎粉置于60 ℃左右電熱恒溫箱中烘烤40 min,烘烤完成后,將苦蕎粉取出,在溫度為80 ℃左右電磁爐中用一定量沸水調(diào)成糊狀,備用。

        (2)脫脂乳的制備。將脫脂乳粉和沸水按脫脂乳粉∶沸水=5∶36進(jìn)行制備。

        (3)調(diào)配、過濾。將脫脂乳加熱到60 ℃左右,加入一定量白砂糖繼續(xù)升溫至80 ℃,使蔗糖充分混合溶解,再將蕎麥漿和脫脂牛奶按一定的比例混合。穩(wěn)定劑按使用要求進(jìn)行添加。為提高效果,采用黃原膠與瓜爾膠按1∶1的比例混合作為穩(wěn)定劑。將調(diào)配好的漿液用80目的篩網(wǎng)過濾。

        (4)預(yù)熱、均質(zhì)、殺菌。將調(diào)配好的料液在80~85 ℃條件下預(yù)熱,之后泵入均質(zhì)機(jī)中均質(zhì),使料液形成均勻一致的穩(wěn)定體系。均質(zhì)后將乳液加熱至90 ℃,殺菌 5 min,快速冷卻至 42 ℃[17]。

        1.2.3 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        在保持其他條件不變的情況下,分別以不同的蕎麥漿添加量(10.00%、15.00%、20.00%、25.00%、30.00%)、脫脂乳粉添加量(50.00%、55.00%、60.00%、55.00%、70.00%)、黃原膠∶瓜爾膠(1∶1)添加量(0.02%、0.06%、0.10%、0.14%、0.18%)和白砂糖添加量(1.00%、2.00%、3.00%、4.00%、5.00%)為單因素,根據(jù)表2的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行感官評(píng)價(jià),確定各單因素的最佳添加量。

        1.2.4 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上,采用四因素三水平的中心組合設(shè)計(jì)對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn),根據(jù)感官評(píng)價(jià)所得分值為評(píng)價(jià)指標(biāo)。運(yùn)用Design-Eepert8.0.6軟件進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)、回歸模型方差分析、配方影響因素交互作用分析、配方參數(shù)優(yōu)化和模型驗(yàn)證,通過P值(P<0.05)考察模型以及考察蕎麥漿添加量、脫脂乳粉添加量、復(fù)配增稠劑添加量、白砂糖添加量的顯著性,所有試驗(yàn)重復(fù)3次,取平均值。設(shè)計(jì)及水平如表1所示。

        表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素及水平

        1.3 測(cè)定方法

        1.3.1 感官評(píng)價(jià)

        根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì),調(diào)配產(chǎn)品,由10位經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的人員組成評(píng)價(jià)小組,嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行打分,取其平均值作為評(píng)分結(jié)果,對(duì)苦蕎風(fēng)味脫脂乳的色澤、組織狀態(tài)、風(fēng)味、滋味口感進(jìn)行綜合打分,滿分為100分。具體感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

        1.3.2 蘆丁含量的測(cè)定

        1.3.2.1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

        根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T19427-2003[18]中蘆丁含量的測(cè)定方法,以蘆丁濃度為橫坐標(biāo),吸光度值為縱坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1所示。并求得回歸方程為y=8.536 4x-0.011 8,R2=0.999 9。

        表2 苦蕎風(fēng)味脫脂乳感官評(píng)價(jià)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表

        圖1 蘆丁的標(biāo)準(zhǔn)曲線

        1.3.2.2 樣品中蘆丁含量的測(cè)定

        準(zhǔn)確量取1.00 mL的供試品樣品于25.00 mL容量瓶中,參照標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作方法,先向其中加入5%的亞硝酸鈉溶液1.00 mL,混勻后,靜置6 min,再向其中加入10%的硝酸鋁溶液1.00 mL,搖勻后,靜置反應(yīng)6 min,最后向其中加入4%的氫氧化鈉溶液10.00 mL,用蒸餾水定容至刻度,混勻后,靜置15 min使其充分反應(yīng)。用蒸餾水作為空白對(duì)照,在最大波長(zhǎng)510 nm處測(cè)定其吸光度值,將吸光度值代入回歸方程后得到樣品中的蘆丁含量。

        1.3.2.3 微生物指標(biāo)的測(cè)定

        根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)含乳飲料GB/T21732-2008,配制型含乳飲料需要檢測(cè)的微生物指標(biāo)有菌落總數(shù)、大腸桿菌數(shù)、金黃色葡萄球菌和沙門菌,其中菌落總數(shù)按照國(guó)標(biāo)GB4789.2-2010[19]規(guī)定的方法檢測(cè),大腸桿菌數(shù)按照國(guó)標(biāo)GB4789.3-2010平板計(jì)數(shù)法[20]檢測(cè),金黃色葡萄球菌數(shù)按照國(guó)標(biāo)GB4789.10-2010定性檢驗(yàn)[21]檢測(cè),沙門菌數(shù)按照國(guó)標(biāo)GB4789.4-2010[22]規(guī)定的方法檢測(cè)。

        1.4 數(shù)據(jù)分析與處理

        數(shù)據(jù)采用Excel 2010軟件進(jìn)行圖形繪制,SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,差異顯著水平為P<0.05,差異極顯著水平為P<0.01;利用響應(yīng)面軟件Design-Expert8.0.5對(duì)試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合,得到回歸方程的響應(yīng)面圖和等高線圖。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

        2.1.1 蕎麥漿添加量

        圖2表明,蕎麥漿添加量為10.00%~20.00%,隨著苦蕎漿添加量的升高,感官評(píng)分也逐漸升高。當(dāng)苦蕎漿的添加量為20.00%時(shí),感官評(píng)分達(dá)到最高,為77分;超過20.00%后,感官評(píng)分逐漸下降。這是由于苦蕎中含有苦味物質(zhì)——槲皮素,當(dāng)脫脂乳中蕎麥漿添加量過高時(shí),就會(huì)產(chǎn)生苦味,因此選擇20.00%為苦蕎漿的最適添加量[23]。

        圖2 蕎麥漿添加量對(duì)苦蕎風(fēng)味脫脂乳感官評(píng)價(jià)的影響

        2.1.2 脫脂乳粉的添加量

        圖3表明,感官評(píng)分隨脫脂乳粉的添加呈先升高后降低趨勢(shì)。脫脂乳粉的添加量為65.00%,感官評(píng)分最高,為79.40分,之后隨脫脂乳粉添加量的增大而平緩下降,可能是其產(chǎn)生的奶味掩蓋過了蕎麥漿產(chǎn)生的青草味,導(dǎo)致奶味過重,因此選擇65.00%為脫脂乳粉的最適添加量。

        圖3 脫脂乳添加量對(duì)苦蕎風(fēng)味脫脂乳感官評(píng)價(jià)的影響

        2.1.3 黃原膠∶瓜爾膠(1∶1)添加量

        圖4表明,在0.02%~0.10%時(shí),隨著黃原膠∶瓜爾膠(1∶1)添加量逐漸增加,感官評(píng)分也逐漸升高。當(dāng)黃原膠∶瓜爾膠(1∶1)的添加量為0.10%,感官評(píng)分達(dá)到最高,為80.50分;超過0.10%以后,感官評(píng)分逐漸下降。這是因?yàn)辄S原膠和瓜爾膠是一種增稠劑,能夠使蕎麥漿和脫脂乳粉均勻地混合在一起而不分層,改善食品的黏稠度,保持食品的穩(wěn)定性。但當(dāng)黃原膠∶瓜爾膠(1∶1)添加量超過一定的限度后就會(huì)出現(xiàn)脫脂乳過于濃稠的現(xiàn)象,甚至出現(xiàn)團(tuán)塊,從而影響感官評(píng)價(jià)。因此選擇0.10%為黃原膠∶瓜爾膠(1∶1)的最適添加量。

        圖4 黃原膠∶瓜爾膠(1∶1)添加量對(duì)苦蕎風(fēng)味脫脂乳感官評(píng)價(jià)的影響

        2.1.4 白砂糖的添加量

        圖5表明,在白砂糖的添加量為1.00%~3.00%時(shí),感官評(píng)分隨白砂糖的添加量增大而升高,當(dāng)添加量為3.00%,甜度最佳,為81.60分;超過3.00%以后,感官評(píng)分逐漸下降。這是因?yàn)樘砑影咨疤鞘亲屍洚a(chǎn)生的甜味和蕎麥漿產(chǎn)生的苦味綜合,但當(dāng)白砂糖的添加量超過一定的值后,就會(huì)給人一種過度甜膩的感受。因此選擇3.00%為白砂糖的最適添加量。

        2.2 響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果與分析

        響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果如表3所示?;趩我蛩貙?shí)驗(yàn),影響苦蕎風(fēng)味脫脂乳飲品的因素有蕎麥漿添加量、脫脂乳粉添加量、黃原膠∶瓜爾膠(1∶1)添加量、白砂糖添加量,采用Design-Expert.V8.0.6.1軟件優(yōu)化工藝,進(jìn)行多元回歸擬合,可以得到感官評(píng)分對(duì)各個(gè)因素變量的二次方程為:Y=82.18+1.83A+0.84B+0.56C+0.98D+0.075AB-0.20AC+0.43AD+0.22BC-0.53BD+0.35CD-0.40A2-0.36B2-0.39C2-3.15D2。對(duì)回歸方程進(jìn)行方差分析,結(jié)果見表4。

        圖5 白砂糖添加量對(duì)苦蕎風(fēng)味脫脂乳感官評(píng)價(jià)的影響

        表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

        回歸模型P<0.01,表明模型為極顯著,不同處理之間的差異極顯著,且失擬項(xiàng)不顯著(P>0.05)。模型確定系數(shù)R2=0.938 2,模型調(diào)整確定系數(shù)Adj-R2=0.876 4,表明該模型的擬合程度較好,試驗(yàn)誤差較小,由F值可知顯著性次序?yàn)槭w麥漿添加量>白砂糖添加量>脫脂乳粉添加量>黃原膠∶瓜爾膠(1∶1)添加量。試驗(yàn)中蕎麥漿添加量、白砂糖添加量對(duì)苦蕎脫脂乳的感官評(píng)分有極顯著影響(P<0.01),脫脂乳粉添加量、黃原膠∶瓜爾膠(1∶1)添加量對(duì)苦蕎脫脂乳的感官評(píng)分影響為顯著(P<0.05)。

        表4 回歸模型方差分析

        2.3 配方影響因素交互作用分析

        從響應(yīng)面圖可以直觀反映出兩因素交互作用的顯著程度,曲面傾斜度越陡,因素間交互作用越顯著,反之曲面平緩則交互作用不顯著;從等高線圖也可以直觀反映出兩因素交互作用的顯著程度,等高線形狀越接近橢圓形,交互作用越顯著,而圓形則與之相反[24-25]。由圖6~11可知,AB、AC、BC、AD、BD、CD之間響應(yīng)曲面坡度平緩,且等高線形狀接近圓形。根據(jù)本研究所建立的感官評(píng)分回歸模型中,AD因素之間、BD因素之間、CD因素之間、AB因素之間、AC因素之間、BC因素之間之間的交互作用不顯著(P>0.05)。

        圖6 蕎麥漿和脫脂乳對(duì)苦蕎風(fēng)味脫脂乳感官評(píng)分的影響

        圖7 蕎麥漿和復(fù)配增稠劑對(duì)苦蕎風(fēng)味脫脂乳感官評(píng)分的影響

        圖8 蕎麥漿和白砂糖對(duì)苦蕎風(fēng)味脫脂乳感官評(píng)分的影響

        圖9 復(fù)配增稠劑和脫脂牛奶對(duì)苦蕎風(fēng)味脫脂乳感官評(píng)分的影響

        圖10 白砂糖和脫脂乳對(duì)苦蕎風(fēng)味脫脂乳感官評(píng)分的影響

        圖11 白砂糖和復(fù)配增稠劑對(duì)苦蕎風(fēng)味脫脂乳感官評(píng)分的影響

        2.4 配方參數(shù)優(yōu)化和模型驗(yàn)證

        通過各因素真實(shí)值的分析,最后得到苦蕎粉添加量、脫脂乳粉添加量、白砂糖添加量、黃原膠∶瓜爾膠(1∶1)添加量的最佳水平值,即通過回歸模擬預(yù)測(cè)的苦蕎脫脂乳的最佳配方為苦蕎漿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25.00%、脫脂乳粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70.00%、黃原膠∶瓜爾膠(1∶1)添加量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.13%、白砂糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.19%。采用優(yōu)化后的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行驗(yàn)證,在該配方下進(jìn)行3次水平試驗(yàn),得到的感官評(píng)價(jià)平均值為83.39±0.63,與預(yù)測(cè)值84.49分之間相差P=1.10,當(dāng)P>0.05時(shí)差異不顯著,因此該模型可以用于試驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測(cè),優(yōu)化得到的結(jié)果可靠有效。

        2.5 產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

        對(duì)4個(gè)感官品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。色澤:呈淡黃色或淺黃綠色,色澤均勻,協(xié)調(diào);口感:具有苦蕎特有的清香味和脫脂乳的滋味,無異味,口感細(xì)膩;組織狀態(tài):分布均勻,無分層,無氣泡及沉淀;微生物指標(biāo):大腸菌群小于等于90個(gè)/100 mL,致病菌未檢出;黃酮類含量(以蘆丁計(jì)):≥0.09 g/100 mL。

        3 結(jié)論

        通過響應(yīng)面法的方法,得到苦蕎脫脂乳的最佳配方為苦蕎漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25.00%、脫脂乳粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70.00%、黃原膠∶瓜爾膠(1∶1)添加量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.13%、白砂糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.19%。

        苦蕎脫脂乳以蕎麥漿和脫脂乳為主要原料,制得的產(chǎn)品具有苦蕎特有的清香味和脫脂乳的滋味,無異味,口感細(xì)膩,由于其較好地掩蓋了脫脂乳本身的味道,極大拓展了適宜飲用的人群。把苦蕎粉和脫脂乳粉的保健功能和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值有機(jī)地融為一體,為苦蕎粉資源的開發(fā)利用以及品種豐富、系列多樣、風(fēng)味獨(dú)特的配制型乳飲料開發(fā)提供了思路。

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