利用Turbiscan多重光散射技术研究常温液体奶酪的稳定性

常温液体奶酪是一种能够在室温下贮藏3~6个月的奶酪产品。液体奶酪在经高温处理后体系中的微生物数量达到商业无菌水平，但由于液体奶酪是一种水包油的不稳定乳液体系，在常温贮藏过程中，由于分散相颗粒的迁移和粒径大小变化导致乳液体系容易出现聚集、絮凝、浮油及沉淀等失稳现象，从而影响产品品质，缩短产品货架期，准确判断液体奶酪的稳定性对优化其加工条件具有重要意义。传统液态乳制品的稳定性评价主要是通过加速实验后肉眼观察分层、沉淀等情况，以及动态光散射等手段，尚缺乏快速可靠以及量化的评价标准。Turbiscan多重光技术在测试流体的稳定性时，无需对样品进行前处理，可实时检测样品的背向散射光和透射光的强度，计算出体系内部颗粒的迁移速率、沉淀层的厚度、体系的不稳定指数等参数，因此是评价流体稳定性的有效手段。研究利用Turbiscan多重光散射技术评价乳化盐、乳化剂、稳定剂和甜味剂的添加量对常温液体奶酪稳定性影响，同时以TSI值和感官得分为响应值，采用响应面法中的Box-Behnken试验设计模型优化常温液体奶酪的最佳配方工艺条件，并分析了导致常温液体奶酪不稳定的主要因素。研究发现：当乳化盐添加量为0.20%，0.40%，0.60%和0.80%时，24 h后的不稳定性指数从0.4增加到12.6；当乳化剂添加量为0.80%，1.0%时，24 h后的不稳定性指数从0.95增加到3.9；当稳定剂添加量为0.7%，0.9%时，24 h后的不稳定性指数从0.9增加到1.3，而甜味剂对体系整体稳定性的影响差异不显著。各因素对常温液体奶酪的不稳定性指数和感官得分影响顺序为乳化盐添加量（A）＞乳化剂添加量（B）＞稳定剂添加量（C）。乳化盐添加量0.60%、乳化剂添加量0.60%、稳定剂添加量0.70%、甜味剂添加量5.5%时，产品品质最佳且稳定性最高，在此优化条件下，样品在37 ℃，24 h内的整体不稳定指数值为0.80，样品顶端、底端的背散射光强变化值分别为0.66和0.78，感官评分为89分。研究表明通过调整乳化盐、乳化剂和稳定剂的用量能够很好地解决常温液体奶酪分层的问题，提高常温液体奶酪的稳定性。     

一种动-静态光散射颗粒折射率测量法

提出一种动静态光散射颗粒折射率测量方法.该方法分为三部分,一部分是用动态光散射技术测得颗粒样品的线宽分布函数,然后将此线宽分布连同一组折射率值代入静态光散射公式推算出不同折射率值下的散射光强空间分布;第二部分是用光电探测器测出实际的散射光空间分布;第三部分是将不同折射率下的推算值与实测值做均方偏差运算以做比较,取均方偏差最小时所对应的代入折射率值作为颗粒折射率的最终测量值.此方法对样品的分散度无要求,适用于微米到亚微米级的颗粒物.     

柠檬酸钠对谷氨酰胺转移酶山羊乳凝胶特性影响的光谱学分析

运用多重光散射光谱、多散斑扩散波光谱和动态光散射光谱分析了柠檬酸钠(TSC)对谷氨酰胺转移酶(TG酶)山羊乳凝胶特性的影响。将浓度分别为0,20,40,60和80 mmol·L-1 的TSC加入到脱脂羊乳中,经过TG酶处理后进行酸化凝乳。凝乳形成过程中,动态光散射光谱显示,随着TSC浓度的增加,酪蛋白胶束的直径从(142.0±11.2) nm下降到(24.4±2.1) nm;在凝胶形成的前5 h内,在不同TSC浓度条件下,样品的背散射光强度分别从41.9%±0.3%,35.8%±0.4%,25.3%±0.5%,10.6%±0.3%和5.3%±0.4%,增加到55.8%±0.6%,49.5%±0.5%,41.9%±0.4%,37.8%±0.4%和30.8%±0.3%,表明TSC的浓度越高,凝胶体系中颗粒的尺寸越小,形成的凝胶构筑单元越小;同时,多散斑扩散波光谱的均方位移曲线显示,凝胶的突变时间分别为31,74,98,151和226 min,表明TSC的浓度越高,山羊乳凝胶形成时间越长;凝胶的持水力与硬度值分析发现,TSC将羊乳酪蛋白胶束分解成更小的颗粒,在TG酶作用下形成更多的共价键连接位点,形成的凝胶具有更高的硬度和持水能力。     

基于偏振门的动态光散射颗粒测量法的研究

为了解决动态光散射纳米颗粒测量技术无法测量高浓度颗粒粒径的难题,提出了一种基于偏振门的动态光散射测量法。从动态光散射和Mie理论出发,理论分析了在高浓度溶液下多重散射效应对散射光偏振态和颗粒粒度测量结果的影响。根据散射光偏振特点,结合偏振门检测技术,改进了传统的动态光散射光学系统。实验研究了在低浓度和高浓度溶液时,不同偏振角度下的散射光强和粒度测量值,完善了散射光的偏振理论。采用90°偏振门检偏,通过各种浓度下的实验,证明了方法的可行性。该方法较之目前同类方法具有原理和结构简单,系统易于维护的特点。     

利用多重光散射技术研究吡虫啉悬浮剂的物理稳定性

Turbiscan Lab稳定性分析仪利用多重光散射技术,能够准确测量乳状液、悬浮液等沉淀层、浮油层或澄清层厚度以及粒子平均粒径随时间的变化情况,定性定量分析体系不稳定性发生的机理和速率。本文利用Turbiscan Lab稳定性分析仪测定了不同萘磺酸盐分散剂GY-D10,NNO,Morwet D-425,TERSPERSE 2425制备的350 g·L-1吡虫啉悬浮剂及其悬浮液背散射光强度随时间的变化情况以及颗粒平均粒径的聚结增大速率,同时利用激光粒度分析仪测定加速试验前后颗粒平均粒径的变化情况,结果表明：添加分散剂GY-D10,用量为4 Wt%时悬浮液的稳定性最好,对应的吡虫啉悬浮剂的稳定性也最好。     

动态光散射实验中散射光偏振状态的研究

颗粒散射光的偏振状态对提高动态光散射实验系统空间相干性和测量结果正确性有着重要影响,因此研究散射光的偏振状态具有重要现实意义的。本文利用米散射理论分析了入射光与散射光偏振状态之间的关系,在此基础上揭示了在动态光散射中使用垂直偏振光作为入射光的理论依据,并在实验中验证了上述理论的正确性。     

高散射媒质中的光程可分割动态光散射研究

为研究散射光强度随光子在散射媒质中散射光程的变化,基于单散射理论与扩散波光谱理论,采用了低相干动态光散射装置对不同粒径大小的聚苯乙烯悬浮液进行研究。将测量得到的背散射光光场强度谱的线宽与相应的理论计算结果相比较发现,在短光程区域,考虑容器壁附近拖曳效应的影响后,对于不同粒径的颗粒,光程为约5倍粒子平均自由程的区域可看成为单散射区域;对于光程大于225 m的区域可看成为扩散光波区域。实验结果表明低相干动态光散射法可实现高散射媒质从单散射区域到低次散射再到扩散区域的全光程的可分割的光场强度谱测量。     

应用低相干动态光散射法测量悬浮液中的颗粒粒径分布

利用低相干动态光散射法测量不同浓度悬浮液中的颗粒粒径分布。由低相干光源和迈克尔逊干涉仪,结合传统的动态光散射技术组成低相干动态光散射装置,通过检测单次背散射光的能谱分布,利用CONTIN算法得到不同浓度悬浮液中颗粒的粒径分布。结果表明,对于1%～10%体积浓度范围内的单分散悬浮液羊品测量得到的颗粒粒径精确度在4%以内。     

表面粗糙度的变波矢光散射测量方法的研究

提出了表面粗糙度变波矢光散射测量方法，通过散射光强中心亮点光能量的参数ｌｎ，Ｅ随变化的线性关系来确定粗糙度ｗ，对６块粗糙度不同的硅片背面样品进行了实验测量。     

光源的偏振态对动态光散射颗粒测量结果的影响

研究了在动态光散射纳米颗粒测量中,光源的偏振态对测量结果的影响。采用了粒径为100nm、体积浓度为0.5%的标准颗粒作为样品,使He-Ne激光通过起偏器得到0°～180°方向的偏振光,测量了散射光强、偏振度和粒径测量值的变化,计算了相应的粒径均值偏差和标准差,并将这一结果与无偏振He-Ne激光入射进行了比较。结果表明,当入射光为线偏振光时,偏振方向垂直于散射面时测量效果最好;另一方面,由于颗粒系散射迭加造成的散射光偏振度降低,使线偏振光源与无偏振光源产生的散射光偏振度无明显差别,证明在测量中可以使用无偏振He-Ne激光代替。     

三种品牌牛奶的荧光光谱特性研究

应用FLS920P型稳态和时间分辨荧光光谱仪,对三种品牌不同脂肪含量的纯牛奶和鲜奶（共9种）进行了荧光光谱的测量。9种牛奶样品的三维荧光光谱显示,牛奶的荧光峰值波长为349 nm左右,半高宽为66 nm左右,最佳激发波长为291 nm左右,平均寿命为4.6 ns左右,实验表明9种牛奶的荧光光谱除荧光强度外基本一致。实验测得酪蛋白溶液的荧光峰值波长为344 nm,半高宽为66 nm,最佳激发波长为295 nm,荧光寿命为4.1 ns。酪蛋白的荧光峰值波长和荧光寿命与牛奶基本一致,对比牛奶中其他荧光物质后,推断牛奶的主要荧光物质为酪蛋白。进一步探究9种牛奶荧光强度的差别,对比9种牛奶最佳激发波长下的荧光发射光谱,相同品牌的全脂牛奶荧光强度明显低于脱脂牛奶。对比全脂牛奶、脱脂牛奶和离心处理的全脂牛奶归一化后的荧光光谱,离心后的全脂牛奶荧光强度介于全脂和脱脂之间,离心使得脂肪减少,散射降低,从而导致荧光强度的增强。牛奶的荧光发射全谱显示全脂牛奶的瑞利散射强度明显高于脱脂牛奶,全脂牛奶的脂肪含量高,散射强,激发光入射全脂牛奶后更多地被散射,导致全脂牛奶的瑞利散射强度高于脱脂牛奶。光透过率曲线显示全脂牛奶的透过率都低于脱脂牛奶,入射光通过全脂牛奶时,除了一部分被酪蛋白吸收以外,还有一部分因脂肪的散射而损失,透过率减小,使得全脂牛奶的透过率都低于脱脂牛奶。使用荧光光谱技术在不进行预处理的情况下对牛奶进行检测,确定了牛奶的主要荧光物质,并对全脂牛奶和脱脂牛奶荧光强度存在差别的原因进行了解释。     

利用光谱学方法解析具备高“奶油感”发酵乳的关键质构特征

“奶油感”是最受消费者喜好的发酵乳感官属性,反映令人愉悦的特征。为开发无添加但“奶油感”增强型的发酵乳,首先必须明确具备高“奶油感”发酵乳的质构特征。目前关于发酵乳“奶油感”的定义和评价标准尚未统一,关键质构特征尚不清晰。前人研究表明,发酵乳的凝胶网络形成过程及强度、稳定性和表观黏度可能是影响发酵乳感官感知的主要因素。该研究采用多种光谱学手段,解析具有不同强度“奶油感”发酵乳的关键质构特征。以经描述型感官评价得到的五种具备不同“奶油感”强度的发酵乳为研究对象,通过多散斑扩散光谱技术测定发酵乳凝胶网络的形成过程及凝胶强度,通过多重光散射技术来研究发酵乳的稳定性,再辅以流变学分析发酵乳的表观黏度。首先采用多散斑扩散波光谱技术研究具有不同强度“奶油感”发酵乳凝胶过程粒子均方位移的变化,结果显示凝胶的弹性指数突变时间按“奶油感”由弱到强分别为108,115,106,132和143 min,表明发酵乳形成凝胶的时间基本呈逐渐增加趋势;凝胶时间的增加可能是因为酪蛋白充分重排聚集形成了更均匀的凝胶网络,从而增强了“奶油感”的感知;弹性指数的终点值代表发酵乳的凝胶强度,结果显示凝胶强度处于适中水平的发酵乳“奶油感”较强。接着利用多重光散射技术评价了发酵乳的稳定性,“奶油感”由弱到强的发酵乳稳定性动力学指数分别为2.2,2.1,1.9,2.0和1.4,表明发酵乳稳定性与发酵乳“奶油感”的感知强度呈正相关。最后利用流变学方法测定了发酵乳的表观黏度,“奶油感”由弱到强的发酵乳表观黏度分别为(0.362±0.016),(0.271±0.013),(0.251±0.021),(0.479±0.031)和(0.343±0.024) Pa·s,表明发酵乳的表观黏度和“奶油感”感知强度不存在相关性。发酵乳的凝胶时间及凝胶稳定性与“奶油感”的感知密切相关。研究为明确发酵乳“奶油感”的关键质构、开发“奶油感”增强型的发酵乳制品提供理论依据。     

Measurement of optical constants for dense media by low-coherence dynamic light scattering

We perform the optical constants measurements for different absorption dense media by low-coherence dynamic light scattering (DLS) technique. The estimated particle size is used to calculate the scattering coefficient of particles suspended in dense media. The path-length resolved intensity distributions of light backscattered from the absorbing dense media are investigated experimentally by virtue of path-length resolved performance in low-coherence DLS measurements. The absorption coefficient can be obtained by applying the measured path-length resolved intensity distributions to the modified Lambert-Beer law. As a result, we proposed a new low-coherence DLS technique in simultaneous measurement of the scattering and absorption coefficients of absorbing dense media.     

双层散射介质的单次后向散射光谱分析

从上皮组织的结构特点出发,基于米氏(Mie)散射理论,建立了双层散射介质的单次后向散射光谱的理论模型,该模型通过偏振门屏蔽来自下层的噪声背景,只保留来自上层的单次散射光。计算分析了粒子的形态学参量如平均尺寸及其分布、相对折射率变化时,单次散射光谱的特征。并用傅里叶波形分析法研究了这些参量对单次后向散射光谱曲线形状及其谐波幅值的影响。结果表明,这些只经历了表层粒子单次散射的光谱信号对表层粒子的平均尺寸及其分布、相对折射率具有灵敏性。对光谱曲线波纹结构的幅值、频率,散射强度,光谱谐波的幅值有直接的影响。研究结果对早期癌症的散射光谱特征识别及其特征提取有重要的实用价值。     

基于动态光散射研究pH值对茄红素胶囊粒径的影响

用微乳化技术结合复合团聚法制备了纳米及亚微米茄红素胶囊,基于动态光散射测量分析了环境p H值对胶囊的粒径大小及其分布的影响.结果表明,对纳米茄红素胶囊,当p H值为3.5、6.0及6.8时能稳定的分散,而p H值为7.4时则会出现明显的聚集现象;对亚微米茄红素胶囊,当p H值为3.5、6.0、6.8及7.4时其粒径分布均为双峰状态,其中粒径较大的为亚微米茄红素胶囊,粒径较小的为包覆不良的颗粒,且p H=7.4时的粒径明显小于其它三种p H值时的粒径.虽然亚微米胶囊在p H=7.4时粒径明显变小的结果与纳米胶囊相同,但亚微米胶囊并不像纳米胶囊那样出现聚集现象.     

The rapid determination of fat and protein content in fresh raw milk using the laser light scattering technology

The aim was to develop a simple and rapid method for determination of fat and protein content in milk. Based on the laser light scattering theory, the ratio of the scattered light (at 90±0.05° scattering angles) intensity to the transmitted light intensity, which is called scattered–transmitted-ratio method, is adopted as the optical parameter representing the milk fat content and the protein content. In this way, the influence of the fluctuation of the power of the light source is eliminated and the accuracy of determination is improved accordingly. The system we use is real-time and can satisfy the challenging requirements of dairy farming. Results of this study indicate the feasibility of using this technology for fresh milk fat and protein analysis. The fat contents and protein contents of 50 milk samples determined by this method were consistent with the values obtained by the reference methods based on Rose-Gottlieb method and Kjeldahl determination of N method. In this paper, the operating principle of the instrument is introduced and the influence of the environmental conditions, such as the homogenization pressure and homogenization temperature, etc. on the result of the test is analyzed. Through data analysis, the concrete schemes for testing the fat using the curve fitting and testing the protein using the surface fitting technique are determined. Finally, the difference from the reference values of the test is discussed.