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              瓜爾豆膠產品中心 / Product Center

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              親水膠體對糯玉米汁穩定性影響

              發布日期:2014-11-01 10:44:46
              親水膠體對糯玉米汁穩定性影響研究
              親水膠體對糯玉米汁穩定性影響:
              親水膠體對糯玉米汁穩定性影響,為進一步提高糯玉米汁穩定性,比較研宄不同親水膠體(黃原膠、海藻酸鈉、瓜爾豆膠和刺槐豆膠)對糯 玉米汁體系穩定系數、離心沉淀率、相對黏度和感官的影響,并探討糯玉米汁體系的靜電穩定性。結果表明: 黃原膠具有一定的乳化效果,可以在一定程度上緩解糯玉米汁脂肪圈的形成;海藻酸鈉、瓜爾豆膠和刺槐豆膠對 糯玉米汁的穩定效果較好,并且隨著添加量的增加,體系穩定系數和相對黏度逐漸提高;而黃原膠與海藻酸鈉、 瓜爾豆膠、刺槐豆膠分別以不同質量比復配時,在黃原膠、刺槐豆膠質量比1:4時,糯玉米汁體系穩定性最佳。 
              糯玉米汁屬懸浮液水溶膠,是一個復雜的多相熱力 學不穩定體系,既有蛋白質及微粒形成的懸浮液、脂 肪的乳濁液,又有以糖、無機鹽等形成的真溶液[1],在 其貯存過程中,由于汁液中較大粒徑的果肉顆粒在重力 作用下沉降,使其極易出現分層、沉淀和脂肪圈等不 穩定現象,嚴重影響產品品質。目前改善濁汁混濁穩 定性較為普遍的方法是添加親水膠體[2],通過提高連續 相的黏度,或者同時增加體系中懸浮顆粒的某種電荷 (多為負電荷)的帶電量以增加顆粒間的斥力,或者自身 交聯、纏繞形成網絡結構將果肉顆粒分隔,來達到改 善體系穩定性的目的。王順余等[3]曾考察向玉米汁中添 加幾種穩定劑的效果,發現黃原膠、海藻膠、羧甲基 纖維素鈉(CMC-Na)和瓜爾豆膠可以提高產品的穩定性, 但僅是從有無沉淀等感官進行評價。據報道,酶解后 的糯玉米汁帶負電荷,本研究擬選取一些中性和負電 性親水膠體,深入探討其對糯玉米汁體系穩定性的影 響,旨在并確定合適配方,為工業化生產提供參考。
              1 材料與方法
              1.1材料與試劑
              糯玉米品種為江南花糯,采摘于江蘇省農業科學院 六合動物科學基地。
              檸檬酸鈉(食品級)購于當地市場;羧甲基纖維素鈉 (CMC-Na)、黃原膠、阿拉伯樹膠、海藻酸鈉、刺槐 豆膠、瓜爾豆膠(均為食品級)南京同建食品有限公司。
              1.2儀器與設備
              JJ-2B組織搗碎機江蘇省金壇市榮華儀器制造有限 公司;JMS-50(C)分體式變速膠體磨廊坊市廊通機械有 限公司;SNB-1數字式黏度計上海舜宇恒平科學儀器 有限公司;TU-1810紫外-可見分光光度計北京普析 通用儀器制造有限責任公司;TG16-WS臺式高速離心機 長沙湘儀離心機儀器有限公司;SRH60-70高壓均質機 上海申鹿均質機有限公司;SYQ-DSX-280B手提式壓力 蒸氣滅菌鍋上海申安醫療器械廠;Nano-Zeta電位儀 英國馬爾文儀器有限公司。
              1.3方法
              1.3.1糯玉米汁加工工藝流程
              鮮食糯玉米粒一清洗瀝干一打漿一膠體磨一糊化一 酶解一滅酶一過濾一調配(加入親水膠體)一均質一灌裝一 殺菌一冷卻一糯玉米汁
              1.3.2親水膠體單獨作用時糯玉米汁穩定性的影響 根據糯玉米汁特性,選用CMC-Na、黃原膠、阿
              拉伯膠、海藻酸鈉、瓜爾豆膠和刺槐豆膠等6種親水膠 體,分別按3種不同的劑量(0.05、0.10、0.15g/100mL)加 入糯玉米汁中,經處理后放置一段時間觀察分析,以 確定單一膠體對樣品穩定性的影響。
              1.3.3親水膠體復配何用條件優化
              根據不同親水膠體特性和前期單獨作用結果,通過選 用穩定性較好的黃原膠為復配主體,分別與海藻酸鈉、瓜 爾豆膠以及槐豆膠以質量比1:4、2:3、3:2、4:1的比例進 行兩兩復配。以及、離心沉淀率和相對黏度為指標,考 察各種配比的親水膠體對糯玉米汁混濁穩定性的影響。
              1.3.4穩定性測定
              1.3.4.1穩定系數測定
              準確加入10mL成品汁于刻度離心管中,于3500r/mm 離心15mm,取上清液,10倍稀釋后,用分光光度計 在波長785nm處測定其吸光度〇4),穩定系數(及)按照式 (1)計算。及越高,表明穩定性越好[5-7]。
              A
              R=——(1)
              A0
              式中:A。為與離心前成品汁的吸光度;A為離心 后上清液的吸光度。
              1.3.4.2離心沉淀率測定
              離心法是指通過離心產生的外力,使果汁飲料中不 穩定的顆粒迅速沉降,通過觀察沉降物及沉降量預測果 汁飲料在未來較長時間內的穩定情況[8]。在刻度離心管 中,準確加入10mL成品汁,稱其質量,于3500r/min 離心15mm,棄去上清液后,于烘箱中60°C烘1h,冷 卻后稱得沉淀的質量,每個樣品進行3次重復,利用式 (2)計算離心沉淀率[9]。
              沉淀物質量
              離心沉淀率/%=X 100(2)
              離心樣品質量
              1.3.5黏度測定
              使用SNB-1黏度計,1號轉子,在轉速60r/min條 件下,于室溫測定3mm內糯玉米汁的黏度平均值。結 果用相對黏度來表示,即:
              糯玉米汁黏度/(mPa • s)
              相對黏度=(3)
              純水黏度/(mPa • s)
              1.3.6Zeta電位測定
              米用Nano-Zeta電位儀測定Zeta電位。測量環境設 置如下:親水膠體對糯玉米汁穩定性影響,測量開始時所測量的溫度:25 C;計數率: 50?200kcps;測量位置:0mm。在此條件下測定糯玉 米汁的Zeta電位/mV。
              2 結果與分析
              2.1不同親水膠體單獨作用對糯玉米汁穩定性的影響
              表1單獨加入不同親水膠體對糯玉米汁穩定性的影響 Table 1 Effect of different hydrocolloids on the stability of wax corn juice
              親水膠體添加量/(g/100mL)R相對黏度感官描述
              對照0.000.1161.001d后出現脂肪圈,松散沉淀較多
              0.050.1711.88有脂肪圈,少量沉淀
              CMC-Na0.100.2663.27有脂肪圈,少量沉淀
              0.150.3206.60有脂肪圈,少量沉淀
              0.050.4451.02有輕微脂肪圈,沉淀較多
              黃原膠0.100.4751.29分層,少量沉淀
              0.150.4972.75輕微分層,其他狀態良好
              0.050.1301.00有脂肪圈,沉淀較多
              阿拉伯膠0.100.1371.04少量沉淀,部分懸浮物
              0.150.1391.15少量沉淀
              0.050.3261.29有脂肪圈,沉淀較多
              海藻酸鈉0.100.3791.52有脂肪圈,少量沉淀
              0.150.4251.92輕微脂肪圈,少量沉淀
              0.050.2471.48有脂肪圈,少量沉淀
              瓜爾賺0.100.3211.98輕微脂肪圈,少量沉淀
              0.150.4643.85輕微脂肪圈,其他狀態良好
              0.050.2992.35有脂肪圈,少量沉淀
              刺槐賺0.100.4293.04輕微脂肪圈,少量沉淀
              0.150.5014.06輕微脂肪圈,其他狀態良好
              4:1
              3:2
              2:3
              1:4
               
              □黃原膠:海藻酸鈉 黃原膠:瓜爾豆膠 黃原膠:刺槐豆膠
              0.00.5
              1.01.5
              2.02.5
              離心沉淀率/°/。
              酶解后的糯玉米汁混濁主要是因其含有大分子物質 和懸浮顆粒,親水膠體對糯玉米汁穩定性影響,如糊精和其他懸浮顆粒等。根據Stockes 速度沉降公式可知,顆粒的沉降速度與溶液的黏度成反 比,與顆粒半徑的平方成正比,與密度差成正比。因 此,增加糯玉米汁混濁穩定性可以有兩種途徑:一種是 盡量降低顆粒的直徑,如在工藝中采用膠磨、均質等 方法處理;另一種是提高糯玉米汁黏度,一般通過加入 適當的大分子親水膠體來改變其黏度[10]。糯玉米汁在不 添加親水膠體的情況下,經均質處理后穩定性仍較差, 放置1d后底部出現泥狀沉淀,上部分變稀,頂部出現 脂肪圈。添加一定量的親水膠體可以保證糯玉米汁產品 均勻的外觀狀態。
              從表1可以看出,未添加親水膠體的糯玉米汁的穩 定系數和黏度都較低,并且比較容易出現脂肪圈;分別 添加CMC-Na和阿拉伯膠的樣品均有少量沉淀。相對而 言,海藻酸鈉、瓜爾豆膠和刺槐豆膠這3種天然多糖化 合物對糯玉米汁的穩定效果較好。其中黃原膠對糯玉米 汁的脂肪圈有改善效果,這可能是因為黃原膠具有一定 的乳化作用所致,即黃原膠借助于糯玉米汁水相的稠化 作用,降低了油相和水相的不相容性,使得油脂乳化 在水中[11],從而改善脂肪圈的形成。同時,親水膠體 的添加量對糯玉米體系穩定性也有較大的影響。當采 用0.15g/100mL的添加量時,口感上較易為消費者所 接受,但是無論單獨添加哪種親水膠體,得到的糯 玉米汁都有不同程度的脂肪圈或沉淀問題,因此,按 照0.15g/100mL添加親水膠體,對其采用復配的方式, 以使糯玉米汁產品呈現較好的狀態及口感。
              2.2不同的復配對糯玉米汁穩定性的影響
               
              R
              圖1兩種親水膠體復配對糯玉米汁#的影響 Fig.1 Effect of individual hydrocolloids on the stability coefficient of wax corn juice
              由圖1可知,隨著黃原膠比例的增加,與海藻酸鈉 復配體系的穩定系數呈先下降后上升并趨于穩定,即當 質量比為2:3時達到最低,在質量比2:3?3:2范圍內又上 升。這可能是因為適宜濃度的海藻酸鈉對糯玉米汁形成 較好的懸浮體系。而隨著黃原膠比例的下降,與瓜爾豆 膠和刺槐豆膠復配體系的穩定系數均呈上升趨勢。一般認 為,R> 0.8時,體系穩定性較好。說明這兩種膠的復配比 例達到一定水平時,親水膠體對糯玉米汁穩定性影響,有助于糯玉米汁形成良好的穩定體系。
              3.0
              圖2兩種親水膠體復配對糯玉米汁離心沉淀率的影響 Fig.2 Effect of pairwise combinations of hydrocolloids on the centrifugal sedimentation rate of wax corn juice
              由圖2可知,在黃原膠、海藻酸鈉復配體系中, 隨著海藻酸鈉復配比例的增加,糯玉米汁的離心沉淀率 呈下降趨勢,說明海藻酸鈉具有較好的懸浮能力。而 在瓜爾豆膠、刺槐豆膠與黃原膠的復配體系中,隨著 瓜爾豆膠和刺槐豆膠復配比例的增加,離心沉淀率呈先 上升后下降的趨勢,當黃原膠與刺槐豆膠質量比為1:4 時,沉淀率達到最低值,說明適當比例的復配膠能增 強糯玉米汁體系的懸浮效果。
              黃原膠:海藻酸鈉
              4:1黃原膠:瓜爾豆膠
              黃原膠:刺槐豆膠 3:2
              ^ 2:3
              1:4
               
              0.03.06.09.010.015.0
              相對黏度
              圖3兩種親水膠體復配對糯玉米汁相對黏度的影響 Fig.3 Effect of pairwise combinations of hydrocolloids on the relative viscosity of wax corn juice
              由圖3可知,在黃原膠與海藻酸鈉的復配體系中, 隨著海藻酸鈉比例的增加,復配膠體系的相對黏度逐漸 下降,這可能是由于海藻酸鈉更易溶于堿性溶液中,在 80°C以上黏度會降低[12]。在黃原膠與瓜爾豆膠復配的體 系,其相對黏度變化不大,這可能是因為瓜爾豆膠分 子平滑,沒有支鏈的部分與黃原膠分子的雙螺旋結構以 次級鍵形式結合成三維網狀結構,使膠的親水性不易被 破壞[13]。在黃原膠與刺槐豆膠的復配體系中,隨著刺 槐豆膠比例的增加膠體系的相對黏度呈先上升后下降的 趨勢,但仍比同比例的其他親水膠體要高。
              此外,圖3還表明,刺槐豆膠對體系的穩定作用 強于瓜爾豆膠。當黃原膠比例一定時,與添加瓜爾豆 膠的復配體系相比,添加刺槐豆膠的復配體系的R和相 對黏度均較高,而離心沉淀率均較低,這種差別很可 能源于兩種親水膠體側鏈的疏密程度:瓜爾豆膠每兩個 糖單元就連接一條側鏈,側鏈均勻地間隔排列,而刺 槐豆膠每4個糖單元才有一條側鏈,且側鏈排布不均 勻,在某一段可能緊密排列,在另一段又可能沒有側 鏈[14]。對于混濁體系而言,在口感可以接受的前提下, 糯玉米汁的黏度越大,越有利于顆粒的懸浮,親水膠體對糯玉米汁穩定性影響,混濁體 系的穩定性也越強。
              2.3親水膠體對糯玉米汁靜電穩定性的影響
              混濁汁的穩定性不僅與體系中的大分子物質的穩定 性有關,還和懸浮顆粒表面的帶電情況密切相關[2]。懸 浮顆粒Zeta電位越大,表示顆粒間靜電斥力的越大,即 表明顆粒的穩定性越強。
              理論上穩定分散體系的懸浮顆粒主要存在兩種力, 一種為大分子的空間排斥作用,大分子吸附于懸浮顆粒的 表面,阻止顆粒的相互聚集;另一種則是帶電的懸浮顆 粒間的靜電排斥作用,從而保持分散體系的穩定性[15-16]。通 常Zeta電位的絕對值大于50mV的體系是非常穩定的,Zeta 電位的絕對值在25?50mV之間的體系也是比較穩定的, 但當Zeta電位的絕對值小于25mV時,體系則不太穩定[2]。
              表2親水膠體添加前后糯玉米汁的Zeta電位 Table 2 Zeta-potentials of wax corn juice before and after hydrocolloid addition
              糯玉米汁Zeta 電位 /mV
              不加膠-12.1
              黃原膠與刺槐豆膠質量比1:4-29.6
              根據復配膠體作用效果的比較,黃原膠、刺槐豆 膠質量比1:4時的組合,樣品穩定性較優。通過分別測 定該組合樣品與不加膠樣品的Zeta電位,由表2可知, 黃原膠與刺槐豆膠的協同增效作用能使糯玉米汁的Zeta 電位絕對值增大至30mV左右,因而顆粒間的靜電斥力 增大,從而增加了靜電穩定性。由此可見,添加復配 膠的糯玉米汁的懸浮穩定性不僅依靠復配膠的增稠作 用,還依靠靜電穩定作用。
              3 討論
              本研究通過添加不同親水膠體(黃原膠、海藻酸 鈉、瓜爾豆膠、刺槐豆膠)對糯玉米汁的穩定性進行考 察,比較了不同質量比的親水膠體對糯玉米汁及、離心 沉淀率和相對黏度的影響。親水膠體對糯玉米汁穩定性影響,在親水膠體單獨作用時,黃 原膠、海藻酸鈉、瓜爾豆膠和刺槐豆膠的作用效果比 較好,而CMC-Na則相反。一些學者[3-4,17-18]對玉米汁飲 料的穩定性研究表明,黃原膠對玉米汁體系有較好的穩 定效果,這與本研究結果類似。賈巍等[19]對糯玉米飲 料配方的研究中發現添加質量濃度為0.05g/100mL的 CMC-Na時,產品穩定不分層;王順余等[3]研究結果顯 示刺槐豆膠對玉米汁有明顯的沉淀、絮凝和水析等不良 影響,這都與本研究結果相悖。
              DLVO理論認為,膠體的穩定性主要取決于膠粒間 吸引勢能(VA)和斥力勢能(VR)的總效應。如果膠體粒子 間的VR大于粒子間的VA,則膠體是穩定的;反之, 親水膠體對糯玉米汁穩定性影響,膠體發生不穩定現象[20]。本研究比較了添加親水膠體前 后體系的Zeta電位值的變化,說明親水膠體特別是負電 性膠體通過增大顆粒間的排斥力,能夠增強體系的電荷 穩定。因此通過測定體系的Zeta電位值,可以在一定 程度上說明體系的穩定性。
              本研究結果表明不同親水膠體對糯玉米汁穩定性影 響不同,中性和負電性親水膠體對糯玉米汁有利。在親 水膠體單獨作用時,黃原膠、海藻酸鈉、瓜爾豆膠和 刺槐豆膠的作用效果比較好。因糯玉米汁的脂肪含量比 較低,故采用具有一定乳化效果的黃原膠來改善糯玉米 汁的脂肪圈問題。兩種親水膠體復配的比例中,黃原膠 與刺槐豆膠質量比1:4的組合有較高的穩定效果,不僅能 增加體系的相對黏度,也能提高體系的靜電斥力。
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