本發(fā)明屬于食品檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域,尤其是涉及一種評(píng)估馬鈴薯主食化產(chǎn)品是否摻假的方法。
背景技術(shù):
馬鈴薯營養(yǎng)豐富,含有人體必需的碳水化合物、蛋白質(zhì)、維生素、膳食纖維等全部七大類營養(yǎng)物質(zhì),且富含膳食纖維、花青素、鉀元素等物質(zhì)。在歐洲馬鈴薯一直作為主糧消費(fèi),素有“第二面包”的美稱;聯(lián)合國糧農(nóng)組織也早已將其列為“世界第四大糧食作物”。與傳統(tǒng)三大主糧相比,馬鈴薯作為主糧有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì):具有低熱量、低脂肪的特點(diǎn),且食用后飽腹感強(qiáng),因此具有減肥的功效;含有大量膳食纖維,能使機(jī)體加快代謝,防止便秘;花青素含量高,具有抗癌功能;富含鉀元素,具有降血壓作用等。因此,馬鈴薯代替?zhèn)鹘y(tǒng)主糧可促進(jìn)均衡營養(yǎng)和健康消費(fèi)。
2015年1月,隨著我國“馬鈴薯主食化戰(zhàn)略”的提出,馬鈴薯成為繼大米、小麥、玉米之后的第四大主糧作物,實(shí)現(xiàn)其由副食消費(fèi)向主食消費(fèi)的轉(zhuǎn)變,預(yù)計(jì)2020年50%以上的馬鈴薯將作為主糧消費(fèi)。馬鈴薯主食化有利于國民飲食健康、國家糧食安全、農(nóng)民增收、保護(hù)環(huán)境,并給食品加工產(chǎn)業(yè)帶來新的機(jī)遇。目前中國馬鈴薯產(chǎn)量已居世界第一位,但是馬鈴薯人均食用量低于世界平均水平。而且目前馬鈴薯在我國主要作為鮮食蔬菜直接食用,加工轉(zhuǎn)化率僅在15%左右,同時(shí)市場(chǎng)上缺乏馬鈴薯主食消費(fèi)的社會(huì)環(huán)境和條件以及相應(yīng)的市場(chǎng)秩序,各種魚龍混雜的現(xiàn)象比比皆是。不同來源的薯類或谷物類全粉甚至淀粉價(jià)格差別較大,有的相差高達(dá)10倍以上。馬鈴薯全粉價(jià)格約為7000-15000元/噸,其中紫馬鈴薯全粉價(jià)格更高,約為普通馬鈴薯全粉的2-3倍。谷物類全粉中玉米粉和小麥粉價(jià)格為3000-8000元/噸;木薯粉價(jià)格則更低,為2000-5000元/噸。不同來源全粉在宏觀上是可以肉眼加以分辨的,但是其形態(tài)改變后的產(chǎn)品如主食化產(chǎn)品等則是肉眼無法辨識(shí)的。目前國內(nèi)馬鈴薯主食化剛起步,缺乏相應(yīng)的鑒別技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),市場(chǎng)監(jiān)管難以執(zhí)行。這也就為一些不法商家提供投機(jī)獲利的機(jī)會(huì),使得馬鈴薯主食化市場(chǎng)混亂。為保護(hù)消費(fèi)者利益和保證馬鈴薯主食化的健康發(fā)展,有必要開發(fā)一種適合于面條等制品的馬鈴薯產(chǎn)品摻雜鑒別技術(shù)。
淀粉作為人類主要能量來源,廣泛存在于植物性食物的果實(shí)、根、莖、葉中。馬鈴薯與甘薯、木薯等同屬于薯類,薯類作物中碳水化合物含量豐富,以淀粉為主。馬鈴薯主食產(chǎn)品多以全粉(淀粉約占70%)加工而成,所供能量也以淀粉為主。淀粉作為馬鈴薯中的宏量組分,已經(jīng)成為摻雜鑒定研究的主要對(duì)象。國家食品質(zhì)量安全監(jiān)督檢驗(yàn)中心開展的“我國食用淀粉種類鑒別技術(shù)研究”科研項(xiàng)目,根據(jù)c3植物淀粉和c4植物淀粉之間存在的穩(wěn)定碳同位素比自然差異,建立了馬鈴薯淀粉中玉米淀粉含量的定量分析方法。然而這種根據(jù)植物光合作用合成途徑不同對(duì)淀粉品種的區(qū)分過于粗糙,因?yàn)榇蠖鄶?shù)植物均屬于c3植物,只有一些熱帶植物是c4植物,而木薯淀粉同屬于c3和c4植物,因此可分辨性不強(qiáng)。此外,也有用近紅外和中紅外光譜法結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法對(duì)淀粉品種進(jìn)行相應(yīng)鑒定,然而近紅外光譜技術(shù)分析是從復(fù)雜、重疊、變動(dòng)的背景中提取目標(biāo)成分的弱信息。弱信息就表明鑒定方法的敏感性較差,如果摻雜比例低于10%,用該方法就很難區(qū)分。而且實(shí)驗(yàn)采集到的原始近紅外光譜除了包含與樣品相關(guān)的有用信息外,往往伴隨隨機(jī)噪音、背景干擾、雜散光等干擾信息,對(duì)未知樣品預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度將產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。
saxs(small-anglex-rayscattering,簡稱:saxs,即小角x射線散射)是指靠近原光束附近很小角度內(nèi)電子對(duì)x射線的相干散射現(xiàn)象,其物理實(shí)質(zhì)在于散射體和周圍介質(zhì)的電子云密度的差異。只要存在密度差,就存在saxs。不同來源的淀粉內(nèi)部電子云密度差異較大,saxs長程有序結(jié)構(gòu)差異顯著,因此借助saxs技術(shù)可對(duì)不同來源的淀粉進(jìn)行結(jié)構(gòu)解析,進(jìn)而快速甄別淀粉來源對(duì)馬鈴薯添加比例進(jìn)行預(yù)測(cè)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種評(píng)估馬鈴薯主食化產(chǎn)品是否摻假的方法。
本發(fā)明結(jié)合saxs現(xiàn)代分析技術(shù)和數(shù)學(xué)物理方法,通過“提取”、“分離”、“測(cè)試”、“建模”、“解析”等步驟,提供一種評(píng)估馬鈴薯主食化產(chǎn)品是否摻假的方法,能充分解決馬鈴薯主食化進(jìn)程中的市場(chǎng)和技術(shù)障礙。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
一種評(píng)估馬鈴薯主食化產(chǎn)品是否摻假的方法,包括以下步驟:
(1)馬鈴薯主食化產(chǎn)品中淀粉提??;
(2)制備淀粉saxs測(cè)試樣品:將馬鈴薯主食化產(chǎn)品中提取的淀粉加入2倍體積水混勻,8000×g離心10分鐘,沉淀物作為saxs測(cè)試樣品;
(3)saxs實(shí)驗(yàn)開展:將saxs測(cè)試樣品裝載入saxs樣品槽中,置于saxs裝置中曝光,取得淀粉saxs二維數(shù)據(jù);
(4)saxs數(shù)據(jù)預(yù)處理:將上述淀粉saxs二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換得到散射強(qiáng)度和散射矢量之間的關(guān)系,散射強(qiáng)度和散射矢量之間呈曲線關(guān)系,扣除背景saxs數(shù)據(jù)(如介質(zhì)、儀器、狹縫等,介質(zhì)包括水、四氫呋喃、二甲基亞砜等),得到凈散射數(shù)據(jù);
(5)淀粉片層結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)建模:假設(shè)淀粉晶層和非晶層交替排列,晶層和非晶層距離符合高斯分布,構(gòu)建淀粉片層結(jié)構(gòu)模型;
(6)淀粉片層結(jié)構(gòu)參數(shù)解析:采用最小二乘法原理應(yīng)用構(gòu)建的片層結(jié)構(gòu)模型對(duì)淀粉的凈散射數(shù)據(jù)進(jìn)行解析,得到淀粉片層結(jié)構(gòu)厚度分布因子β;
(7)主食化產(chǎn)品中淀粉摻雜鑒定:根據(jù)所獲得的厚度分布因子β,預(yù)測(cè)馬鈴薯在主食化產(chǎn)品中的添加比例。
所述的主食化產(chǎn)品包括:面條、水餃、饅頭、面包等。
所述的淀粉提取方法包括水提法、堿浸法、超聲波法、酶法、高壓均質(zhì)法等。
步驟(3)中,saxs裝置中x射線源可來自:同步光源、cu靶、鉬靶或鈷靶等。
步驟(3)中,進(jìn)行saxs實(shí)驗(yàn)時(shí),曝光時(shí)間從10秒到1000秒,優(yōu)選為20秒。
步驟(4)中,所述的二維轉(zhuǎn)換工具包括igor、fit2d、sasfit等。
步驟(5)中,所述的片層結(jié)構(gòu)模型包括:半晶模型、一維相關(guān)函數(shù)模型、片層結(jié)構(gòu)模型等,
片層結(jié)構(gòu)指晶層和非晶層交替排列嵌在背景介質(zhì)中;
所述的淀粉片層結(jié)構(gòu)參數(shù)包括:片層重復(fù)距離d、片層厚度分布因子β、密度差δρ和δρu、體積結(jié)晶度
片層重復(fù)距離d為晶層距離dc和非晶層距離da之和,片層厚度分布因子β表征片層重復(fù)距離d的分布,密度差δρ指晶層密度ρc和非晶層密度ρa(bǔ)差,δρu指非晶層密度ρa(bǔ)和背景介質(zhì)密度ρu的密度差,體積結(jié)晶度
計(jì)算公式如下:
其中,fc和fa分別為晶層距離dc高斯分布函數(shù)fc(dc)以及非晶層距離da高斯分布fa(da)的傅里葉變換,fc(dc)和fa(da)公式如下:
式中,x為距離自變量。
步驟(6)中,采用最小二乘法原理應(yīng)用構(gòu)建的片層結(jié)構(gòu)模型對(duì)淀粉的凈散射數(shù)據(jù)進(jìn)行解析,所采用的工具包括spss、excel、matlab、origin等。
步驟(7)中,馬鈴薯在主食化產(chǎn)品中的添加比例(a)與厚度分布因子β之間的關(guān)系為:
馬鈴薯主食化產(chǎn)品中淀粉摻雜品種一般包括玉米淀粉、小麥淀粉、木薯淀粉等。
淀粉片層結(jié)構(gòu)參數(shù)中的β值是描述片層分布寬度的指標(biāo),β參數(shù)的差異化可以用來區(qū)分淀粉晶型(a-,b-,c-型)。b-型淀粉β參數(shù)值低(<=0.2),a型淀粉β參數(shù)值高(>=0.25),而c型淀粉介于兩者之間。由于b-型淀粉中只有馬鈴薯淀粉價(jià)格最便宜,摻假的原料來源主要為a-型淀粉谷物類淀粉,因此根據(jù)此法可間接預(yù)測(cè)馬鈴薯主食化產(chǎn)品中馬鈴薯的添加比例。
本發(fā)明方法作為馬鈴薯主食化摻假鑒定方法,可為馬鈴薯主食化產(chǎn)品的區(qū)分和市場(chǎng)規(guī)范提供一定的理論依據(jù)和技術(shù)途徑。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明方法具有工藝科學(xué)合理,操作簡便易行、效率高、檢測(cè)靈敏度高等特點(diǎn),不僅可以更好的開發(fā)馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,對(duì)于西部貧困地區(qū)的脫貧致富,具有一定的社會(huì)意義;而且可為馬鈴薯主食化產(chǎn)品的區(qū)分和市場(chǎng)規(guī)范提供一定的理論依據(jù)和技術(shù)途徑。
附圖說明
圖1為saxs數(shù)學(xué)建模鑒別馬鈴薯主食化產(chǎn)品技術(shù)線路圖。
具體實(shí)施方式
圖1為saxs數(shù)學(xué)建模鑒別馬鈴薯主食化產(chǎn)品技術(shù)線路圖,圖1最上面的圖為淀粉片層結(jié)構(gòu)描述示意圖:即晶層和非晶層交替排列嵌在背景介質(zhì)中;中間一張圖為一種馬鈴薯主食化產(chǎn)品中提取得到的淀粉saxs數(shù)據(jù)及其片層結(jié)構(gòu)擬合效果圖;最下面一張圖為根據(jù)淀粉saxs數(shù)據(jù)進(jìn)行片層結(jié)構(gòu)擬合得到的片層厚度分布因子β歸類,根據(jù)β的大小區(qū)分淀粉來源。
一種評(píng)估馬鈴薯主食化產(chǎn)品是否摻假的方法,包括以下步驟:
(1)馬鈴薯主食化產(chǎn)品中淀粉提?。?/p>
(2)制備淀粉saxs測(cè)試樣品:將馬鈴薯主食化產(chǎn)品中提取的淀粉加入2倍體積水混勻,8000×g離心10分鐘,沉淀物作為saxs測(cè)試樣品;
(3)saxs實(shí)驗(yàn)開展:將saxs測(cè)試樣品裝載入saxs樣品槽中,置于saxs裝置中曝光,取得淀粉saxs二維數(shù)據(jù);
(4)saxs數(shù)據(jù)預(yù)處理:將上述淀粉saxs二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換得到散射強(qiáng)度和散射矢量之間的關(guān)系,散射強(qiáng)度和散射矢量之間呈曲線關(guān)系,扣除背景saxs數(shù)據(jù)(如介質(zhì)、儀器、狹縫等,介質(zhì)包括水、四氫呋喃、二甲基亞砜等),得到凈散射數(shù)據(jù);
(5)淀粉片層結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)建模:假設(shè)淀粉晶層和非晶層交替排列,晶層和非晶層距離符合高斯分布,構(gòu)建淀粉片層結(jié)構(gòu)模型;
(6)淀粉片層結(jié)構(gòu)參數(shù)解析:采用最小二乘法原理應(yīng)用構(gòu)建的片層結(jié)構(gòu)模型對(duì)淀粉的凈散射數(shù)據(jù)進(jìn)行解析,得到淀粉片層結(jié)構(gòu)厚度分布因子β;
(7)主食化產(chǎn)品中淀粉摻雜鑒定:根據(jù)所獲得的厚度分布因子β,預(yù)測(cè)馬鈴薯在主食化產(chǎn)品中的添加比例。
所述的主食化產(chǎn)品包括:面條、水餃、饅頭、面包等。
所述的淀粉提取方法包括水提法、堿浸法、超聲波法、酶法、高壓均質(zhì)法等。
步驟(3)中,saxs裝置中x射線源可來自:同步光源、cu靶、鉬靶或鈷靶等。
步驟(3)中,進(jìn)行saxs實(shí)驗(yàn)時(shí),曝光時(shí)間從10秒到1000秒,優(yōu)選為20秒。
步驟(4)中,所述的二維轉(zhuǎn)換工具包括igor、fit2d、sasfit等。
步驟(5)中,所述的片層結(jié)構(gòu)模型包括:半晶模型、一維相關(guān)函數(shù)模型、片層結(jié)構(gòu)模型等,
片層結(jié)構(gòu)指晶層和非晶層交替排列嵌在背景介質(zhì)中;
所述的淀粉片層結(jié)構(gòu)參數(shù)包括:片層重復(fù)距離d、片層厚度分布因子β、密度差δρ和δρu、體積結(jié)晶度
片層重復(fù)距離d為晶層距離dc和非晶層距離da之和,片層厚度分布因子β表征片層重復(fù)距離d的分布,密度差δρ指晶層密度ρc和非晶層密度ρa(bǔ)差,δρu指非晶層密度ρa(bǔ)和背景介質(zhì)密度ρu的密度差,體積結(jié)晶度
計(jì)算公式如下:
其中,fc和fa分別為晶層距離dc高斯分布函數(shù)fc(dc)以及非晶層距離da高斯分布fa(da)的傅里葉變換,fc(dc)和fa(da)公式如下:
式中,x為距離自變量。
步驟(6)中,采用最小二乘法原理應(yīng)用構(gòu)建的片層結(jié)構(gòu)模型對(duì)淀粉的凈散射數(shù)據(jù)進(jìn)行解析,所采用的工具包括spss、excel、matlab、origin等。
步驟(7)中,馬鈴薯在主食化產(chǎn)品中的添加比例(a)與厚度分布因子β之間的關(guān)系為:
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
實(shí)施例1
取100g馬鈴薯掛面,加入500g水,食品料理機(jī)破碎,常溫浸漬2h,紗布過濾得到濕淀粉。濕淀粉3000×g離心30分鐘,將沉淀物置于特制的聚四氟乙烯樣品槽中,同步輻射光源曝光20秒,根據(jù)步驟(2)-(6),計(jì)算得到淀粉結(jié)構(gòu)參數(shù)β為0.30,根據(jù)權(quán)利要求10中β值與馬鈴薯比例關(guān)系知馬鈴薯添加比例為32%。
實(shí)施例2
取100g馬鈴薯冷凍水餃,加入500g水,食品料理機(jī)破碎,堿水浸漬1小時(shí),離心分離去除上部黃色物質(zhì)得濕淀粉。將濕淀粉8000×g離心10分鐘,并置于毛細(xì)管saxs樣品槽中,進(jìn)行x-射線散射實(shí)驗(yàn)根據(jù)步驟(5)-(6),計(jì)算得到淀粉片層結(jié)構(gòu)參數(shù)β為0.28,根據(jù)權(quán)利要求10中β值與馬鈴薯比例關(guān)系知馬鈴薯添加比例為48%。
上述實(shí)施例所提供的技術(shù)簡便易行,鑒定結(jié)果準(zhǔn)確率高,可作為馬鈴薯主食化產(chǎn)品摻假鑒定的有效手段。上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改,并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此,本發(fā)明不限于上述實(shí)施例,本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示,不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。