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康塔解惑:为啥别人家的奶制品口感好?
时间: 2016-06-18

    酸奶是颇受大家欢迎的一种乳制品,而奶酪更是披萨饼的灵魂配料。吃过了各种的酸奶和奶酪的你,为啥总是会钟情其中某个品牌?除了外观包装吸引你,恐 怕最能捕获你芳心的还是那舌尖的上恰到好处的口感!想想那酸奶入口的丝滑,那披萨饼咬一口下去那诱人的拉丝感!那你知道这神秘的口感是怎么回事吗?让康塔 仪器来告诉你。


    奶 制品的口感是实际上主要是由其中分散颗粒的大小(粒度)和形状(粒形)决定的。尽管用小角激光散射法进行粒度表征(激光粒度仪)早就被应用到食品行业,但 是在其粒形表征应用方面仍然存在一个很大的缺口。霍恩海姆大学食品科学与生物技学院研究者们使用强大的欧奇奥图像粒度分析系统(Occhio FC200系列)对搅拌状态下的酸奶和奶酪(芝士)或添加了纤维的类似乳制品进行分析,并获得了不同组分以及处理条件对产品影响的数据。


     研究者选取了酸奶和鲜奶酪或者加入纤维的同类乳制品,进行前处理、稀释获得测试样本。然后使用同一个样品分别在康塔Occhio FC200粒度粒形分析仪和激光粒度分析仪上进行测量。Occhio FC200系列粒度粒形分析仪可分析微凝胶颗粒的粒径和粒形,通过调节焦距和流动池垫片厚度,其检测范围可覆盖0.2--2500μm (本案中采用400 μm 厚度的垫片, 像素大小0.58μm).。样品在流动池中流动时受到单色平行光的照射,同时样品池前方的高性能工业相机可高速清晰采集并获得样品颗粒图像的信息。为了准 确分析每一类样品,需要预先设置一个SOP(标准操作规程)。康塔Occhio FC200系列粒形粒度分析仪通过检测到的每个颗粒的尺寸进行大量的数据统计获得样品粒度分布。同时根据样品的特征信息,选取长度(length)和实积 度(solidity)参数来表征样品的颗粒形貌。实积度是范围在0和1 之间的值。凸形(向外弯曲)的实积度是1.0,而凹形(向内弯曲)有一个较低的值,接近于0。

    文章选取D样以研究不同成分的颗粒尺寸和形 状对产品的影响,即蛋白质、脂肪和亲水性胶体。首先,数据表明,从Occhio FC200粒度粒形分析仪得到的纤维样品(C)的纤维长度与厂家给出的标定值非常吻合。在搅拌型酸奶(图1A)中主要“看到”的是球状颗粒,最大可达 70μm,这与其他学者发表的研究结果一致。较大的微凝胶颗粒属于蛋白质簇;较小的代表蛋白质颗粒和脂肪乳,这与均质化奶油(35% W / W)的图像一致(图1B)。脂肪乳趋向于球形并且粒径分布均一。而小麦的纯纤维样品溶液显示(图1C)主要是细长的和透明的纤维,具有不同长度,和添加了 少量纤维的样品(图1D)结果形成鲜明的对比:在富含纤维的搅拌型酸奶(D)中纤维清晰可见,可以轻易地与圆形的蛋白颗粒和脂肪微粒区分开来。



组图1:Occhio FC200粒度粒形分析仪采集到的加入不同组分的样品形貌(比例尺250μm,下同):

图A:由新鲜原奶自制的酸奶,含3.5%的脂肪和4.5%蛋白质(质量分数,下同)

图B:在批处理模式下分离、均质(65℃,7.5/1.5 MPa)和巴氏杀菌

(90℃/5s)制备的奶油,含35%脂肪

图C:含5%小麦纤维素WF 600的悬浊液

图D:含有1% 纤维(C)的酸奶(A)的混合体系酸奶样品


为了研究不同组分对粒形的影响,学者对无小麦纤维和富小麦纤维的样品进行了研究(组图2)。


     实积度这个粒形参数非常好地对着两个样品进行了区分。根据文章提供的数据,我们看到纤维素的纤维样品(Fig.2B)具有极宽的长度分布(10 - 600 μm),实积度在0.3-1之间,这表明有更多的凹形存在;而搅拌型酸奶(Fig. 2A)颗粒仅分布在10 - 200 μm之间,实积度在0.6-1之间。




组图2:不同产品粒形(实积度)和粒径(长度)二维相关分析结果:

图A: 含有3.5 %的脂肪和4.5%蛋白质的酸奶(质量分数,同下),按1:50稀释

图B:含有5 %小麦纤维素悬浮液,按1:20稀释



组图3:用Occhio粒度粒形仪获得的不同升温条件处理后的新鲜奶酪样品图片
A: 38℃/1 min ;B: 45 ℃/60 min ; C: 45 ℃/300 min ; D: 54 ℃/60 min (标尺:250 μm)

表1: 不同升温条件下OcchioFC200图像法粒度粒形分析仪给出的奶酪粒度

样品d 75±s.d(μm)
38℃/1min92±8
45℃/60min109±15
45℃/300min120±31
54℃/60min127±19


对于新鲜的奶酪(芝士),不同的处理温度对粒度粒形也存在影响(组图3和组图4)。

在1分钟内升温至38℃为(图3A),可见许多均一的小颗粒,而约70μm圆形颗粒簇只有几个。随着处理温度的上升,保温时间的延长,样品的颗粒越大并且 大颗粒群簇越多(B:70μm 、C:100μm、D:150μm)。这种温度的影响是因为温度引起广泛的粒子重排,导致密集的颗粒簇群并形成一个不连续的网状结构。

这个结果与其他研究者得到的结果类似,也与激光衍射法的D75.3结果趋势一致,但由于图像法适用于较高浓度体系,不会过度稀释,不会造成颗粒簇的破坏,其粒度结果比激光粒度仪更符合实际体系情况。



组图4:新鲜奶酪粒形(实积度)和粒径(长度)二维相关分析结果
图A: 38℃/1 min;图B:54℃/60min。按1:50稀释

    由组图4的结果分析,较高温度处理下样品得到了颗粒尺寸更大(200 ~ 300 μm),而实积度基本保持在相同范围(0.60 to 1.00),但是有向小变化的趋势(0.9)。

    粒度与粒形和食品色泽、口感、稳定性密切相关,膳食纤维在酸奶中起到增稠的作用,从而改善口感。奶酪主要含有酪蛋白、脂肪以及水分,口感比较粗糙,而奶油奶酪,主要成分就是脂肪以及水分,口感细腻,奶香浓郁。


     研究表明,FC200图像法粒度粒形仪和激光衍射法获得的样品结果趋势一致,但是绝对数值却有差异,这是因为二者的测量原理不同,稀释倍数与实际颗粒大小不同是差异的关键。相比激光衍射法,FC200粒度粒形分析仪,

  1. 不需要知道样品的折光率,从而可以对检测到的所有颗粒进行分析,

  2. 可以获得样品颗粒的图像,从而可视的选出每个组分的特征性(指纹)。

  1. 可以分析纤维样品。


  2. 可以测量较高浓度的样品,而无需过度稀释,使样品偏离原始状态。


总之,如果你对大颗粒或者形貌不规则的样品感兴趣,FC200粒度粒形分析仪可以帮助你,对微米级敏感的大颗粒物质进行质量控制。


附录资料:

     霍恩海姆大学(Universität Hohenheim,英文:University of Hildesheim)位于德国下萨克森州斯图加特市,成立于1818年,是斯图加特地区最古老的高等学府。霍恩海姆大学传统上是一所专注于农业与自然科 学的学校。霍恩海姆大学现设有3个学院,分别是:


  •     农业科学学院,含:农业生物学、农业科学、生物产品与生物能源、营养科学

  •     自然科学学院,含:生物学、营养科学、营养与饮食管理、食品科学与生物技术

  •     商学、经济学与社会科学学院,含:工商管理与经济科学、医疗管理、传播科学等。


    在2015年QS排名的30个专业中,霍恩海姆大学的农林专业位居世界第51-100位,德国第1,与哥廷根大学、慕尼黑工业大学、柏林工业大学并列。霍恩海姆大学只开设有3个专业领域的学科,以农林科学立校——事实上,该校开设的自然科学归结到底还是与农林相关——可算得上是一所以农林为特色的专门该校。在德国高等教育中心(CHE)的排名中,霍恩海姆大学以生物工程和经济科学得分最高,是该校评分最好的两个专业。


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