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        響應面分析法優化蕎麥雪花片制備工藝

        文章來源:未知 發布日期:2014-09-20 15:21:42作者:admin 點擊次數:
        摘 要:選取電餅鐺溫度、干燥時間、全粉與水調配的料液比為三個單因素試制蕎麥雪花片。在單因素基礎上進行響應面法試驗,經 SAS 軟件分析得出黃酮保留量的產品蕎麥雪花片制備工藝條件,模擬出滾筒干燥法制備工藝并對其進行驗證。結果表明溫度為 150℃,滾筒轉速為 3r/min,料液比 1∶1.2 為模擬工藝條件。此法在此條件下制得的蕎麥雪花片黃酮含量為 0.4%,相當于黃酮含量為 4mg/g。
        蕎麥屬蓼科蕎麥屬的雙子葉谷類作物,為食藥作物?嗍w麥富含蘆丁、槲皮素和山柰酚等黃酮類物質。研究顯示,苦蕎麥黃酮具有抗氧化、抗腫瘤、降血糖、降血壓、降血脂、預防動脈粥樣硬化、保護心血管等活性。黃酮在食品加工過程中損失較多,張加梅等研究出微粉碎法能提高葛根黃酮的提出率,本實驗以產品黃酮保留量為指標,通過微粉碎制得蕎麥粉。 采用滾筒干燥法干燥食品快速、便捷,段欣等人通過響應面分析法對甘薯全粉的滾筒干燥工藝進行優化,但關于蕎麥粉滾筒干燥工藝的研究比還較少,本文采用電餅鐺模擬滾筒干燥機工藝參數優化出程度保留黃酮含量的制備工藝,旨在開發出對降血糖、血脂有功能性作用的雪花片狀可沖調即食的蕎麥食品。
        1 材料與方法
        1.1 材料與試劑
        蕎麥仁;蘆丁標準品(含量≥98%);無水乙醇,AlCl3·6H2O,為分析純。
        1.2 儀器與設備
        unicUV-2102C 型紫外分光光度計;高壓質機;分體式膠體磨;KQ-500DE 型數控聲波清洗器;蒸汽滾筒干燥機;YXD-30 型自動恒溫電餅鐺。
        1.3 方法
        1.3.1 電餅鐺制備蕎麥雪花片工藝流程
        蕎麥仁→分體式膠體磨粉碎→高壓質機粉碎→電餅鐺干燥熟化→蕎麥雪花片
        1.3.2 黃酮的測定
        采用聲波法提取樣品中黃酮,在溫度 75℃,料液比 1∶20 的條件下用 80%乙醇提取 20min,連續提取 2 次。準確稱取蘆丁標準品 20mg,用 30%乙醇溶解定容 100mL, 搖勻得濃度為 0.20mg/mL 的標準應用液;準確吸取標準應用液 1.0mL,2.0mL,3.0mL,4.0mL,5.0mL,6.0mL 分 別 置 100mL 容 量 瓶 中 , 加1%的 AlCl3溶液 5mL,然后加水至刻度,混勻;用溶解蘆丁的溶劑做空白參比, 在波長 410nm 下測定標準蘆丁的吸光值,以標準蘆丁濃度 C 為橫坐標,吸光度 A 值為縱坐標繪制標準曲線, 得到回歸方程:Y=0.1827X+0.0583(R2=0.9998)。準 確 吸取 待 測 液 1mL于 100mL 容量瓶中,加入 1%的 AlCl3溶液5mL,然后用蒸餾水定容至刻度。按照標準曲線的方法測定其吸光度 A 值,從標準曲線中查出黃酮含量。
        1.3.3 制備工藝單因素實驗
        設置溫度為 150℃,干燥時間為 20s 保持不變的情況下,料液比分別取 1∶1,1∶1.1,1∶1.2,1∶1.3,1∶1.4,即 1g 粉對應 1mL 水沖調, 依此類推; 設置溫度為150℃,料液比為 1∶1.2 保持不變的情況下,干燥時間分別為 10s,15s,20s,25s,30s; 設置料液比為 1∶1.2,干燥時間為 20s 保持不變的情況下, 設置溫度為120℃,135℃,150℃,165℃,180℃。 分別考察電餅鐺溫度、干燥時間、全粉與水調配的料液比對蕎麥雪花片黃酮保留量的影響。
        1.3.4 制備工藝響應面實驗
        1.3.5 滾筒干燥法制備蕎麥雪花片
        滾筒干燥機的基本操作原理是將料漿勻地分布于以蒸汽加熱的滾筒表面,形成一層薄膜,水分隨即迅速被蒸發掉。然后利用刮刀將薄膜刮下,產品為片狀。電餅鐺干燥的原理也是將料漿勻分布在用電加熱的鐵板表面,水分迅速蒸發后形成薄片。由于電餅鐺設備小,便于實驗室中進行單因素實驗,所以用電餅鐺得到優化過的蕎麥雪花片制備工藝,模擬出的滾筒干燥工藝條件后用滾筒干燥機制備產品,并對結果進行驗證。
        2 結果與分析
        2.1 單因素試驗測定結果
        2.1.1 料液比對蕎麥雪花片黃酮保留量的影響
        料液比在 1∶1.2 和 1∶1.3 時黃酮保留量差異不大,料液比在 1∶1.4 時黃酮保留量高,但實際操作中料液比為 1∶1.4 時水分含量太高,原料在電餅鐺上需較長時間才能烘干,浪費時間和電資源,不經濟;且由于料液比大,調配后比較稀,得到的雪花片狀成品密度較小,較輕薄,沖調后的產品復水性差,所以綜合考慮料液比選擇 1∶1.2。
        2.1.2 干燥時間對蕎麥雪花片黃酮保留量的影響
        蕎麥雪花片黃酮的保留量隨著干燥時間的增加而降低, 但是時間對蕎麥產品黃酮保留量的影響不是大, 結合實際情況,10s 時產品還不能干燥,干燥 20s 時產品干燥度好且無焦糊狀,所以選擇干燥時間為 20s。
        2.1.3 溫度對蕎麥雪花片黃酮保留量的影響
        溫度為 120℃時黃酮保留量,但是由于溫度較低,需較長時間才能把產品烘干; 溫度為 180℃時原料瞬間烘干且焦糖化反應明顯,雖然時間短,但是由于溫度過高對黃酮破壞較大。 溫度為 150℃時原料烘干效果好且略帶焦糖化反應的香味,黃酮保留量適中,得到的雪花片沖調性好,綜合考慮選擇溫度為 150℃。
        2.2 響應面試驗結果分析
        2.2.1 響應面法試驗結果
        根據單因素實驗試驗結果,采用三因素二次通用旋轉設計。運用 SAS 數據統計分析軟件對試驗數據進行多元回歸擬合。
        得到電餅鐺溫度(X1)、時間(X2)、料液比(X3)對黃酮含量 Y 的二次多項回歸模型:Y1=-3.67731-0.0102X1-0.025722X2+8.572057X3-0.000048X1X1+0.000317X1X2+0.011667X2X3-0.001178X2X2+0.005X2X3-4.00601X3X3響應數據的方差分析,模型的 F 值=4.396773>F0.05(14,6)=2.85,P=0.0151<0.05,表明回歸模型顯著。故可用上述回歸方程描述各因素與響應值之間的關系(R2=79.83%)。X1的影響是較顯著的,且 X2、X3的影響是顯著的,但是各因素之間的交互作用不顯著。 回歸方程中一次項是顯著的, 但二次項和交互項不顯著。 同時由 F 值和 P值可以看出, 溫度、 時間和料液比對黃酮含量都有影響,時間比對黃酮含量的影響,且都呈正相關關系。
        失擬項 F=3.261396>F0.05(14,10)=2.60,P=0.1102>0.05,不顯著,說明該模型擬合程度良好,試驗誤差小,可以用此模型來分析和預測蕎麥雪花片的制備工藝。
        2.2.2 響應面直觀分析
        電餅鐺溫度為 150℃時,黃酮保留量高的值落在料液比 1∶1.32, 干燥時間落在12s,料液比高、時間短時,曲面高,由此可見,料液比和干燥時間這兩個因素的改變都會引起黃酮保留量的改變, 料液比的加大和干燥時間的縮短都能使黃酮保留量提高。 但是料液比和干燥時間兩個因素的交互作用不是明顯。
        2.2.3 條件的確定
        結合模型方程與響應面圖可得到黃酮保留量高的蕎麥雪花片制備參數為:溫度 150℃,干燥時間 20s,料液比 1∶1.2,黃酮含量預期值為 0.408029%。由于電餅鐺工藝參數與滾筒干燥機類似,電餅鐺更適合在實驗室進行小試,電餅鐺的工藝參數類比到滾筒干燥機的工藝條件為:溫度 150℃,料液比 1∶1.2,滾筒轉速為 3r/min(即干燥時間為 20s)。
        根據工藝條件,做三組驗證性實驗,采用1.3.2 的方法測定產品黃酮含量。在工藝條件下,黃酮含量與預測值接近,因此進一步驗證了實驗結果。
        來源:惠合膠體磨研磨設備廠
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