黑豆吸水模型及预熟化过程结构变化的研究
发布时间：2021-03-25 16:01
黑豆因具有多种营养物质和植物活性成分,被广泛开发成多种产品,但由于其种皮较厚、质地坚硬,蒸煮过程不易熟化。因此在蒸煮前对黑豆进行适当预处理,对黑豆大米共煮同熟至关重要。本文以黑豆为研究对象利用低场核磁共振分析技术（LF-NMR）对浸泡过程中黑豆内部水分分布以及氢质子弛豫时间进行分析;采用不同方式浸泡黑豆研究其对浸泡的影响,并通过Fick扩散模型和Peleg模型研究其对黑豆吸水特性的影响;利用响应面优化黑豆预熟化工艺,检测预熟化前后营养成分以及内部结构改变。研究内容如下:首先通过LF-NMR研究黑豆浸泡水分分布及质子迁移变化。黑豆吸水速率因温度不同而有较大差距,但最终饱和含水率相似。在研究质子流动性过程中,发现种子内部主要存在3种质子团T21、T22和T23,延长浸泡时间和提高浸泡温度均可使弛豫曲线向右偏移,浸泡温度越高质子流动性越强。研究3种质子团所占比例,发现M21、M23均随着浸泡时间的延长而降低,M22从约1%提高到90%,表明浸泡增加的水分主要为自由水。不同浸泡温度弛豫时间对比发现高温可以使得氢质子弛豫时间在较短...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
低场核磁共Fig.1-1Schematicdiagramo沿B1方向定向排布
2材料与方法9313ldwdlwSm3mSmAGm21r2-1图2-1黑豆尺寸示意图Fig.2-1Schematicofdimensionsofablackbean2.3.2黑豆浸泡实验用去离子水清洗黑豆将其表面杂质去除，然后迅速用吸水纸将黑豆表面水擦净。浸泡条件根据Wardhani等的方法作出一些修改[84]。将黑豆以1：5（w/w）的比例在不同温度（30℃、40℃、50℃、60℃、70℃）下浸泡不同时间（10min、20min、30min、60min、120min、180min、360min）。浸泡后将样品表面水分擦净，然后准备进一步测量。2.3.3黑豆T2弛豫时间测定使用LF-NMR进行质子弛豫时间测量，以观察不同浸泡条件下氢质子的迁移。浸泡样品后用吸水纸擦干，擦净后将样品快速放入样品瓶中（约5g），以防止样品水分蒸发，未处理的样品直接放入样品瓶中。使用前将瓶子密封，并在室温下平衡放置20分钟。使用CPMG脉冲序列测量样品的横向弛豫时间（T2）。将样品置于RF线圈的中心，并通过FID信号调节共振中心频率，然后进行CPMG脉冲序列扫描实验。CPMG检测参数为P1=8μs（90°脉冲宽度），P2=15.52μs（180°脉冲宽度），SW=100kHz（采样频率），TW=2500（重复采样等待时间），NECH=5000（回波个数）。弛豫时间测量是在最佳工作温度25℃下进行。2.3.4黑豆核磁成像分析不同的浸泡条件下的样品擦净后，将单个黑豆颗粒放入25mm的核磁管中进行测试。核磁共振图像（MRI）通过多层自旋回波（SE）序列实现成像。多层自旋回波序列质子密度成像实验的具体参数如下：切片厚度为2mm，重复时间TR=500ms，回波时间TE=20ms，重复采样次数NS=256次。成像区域选择横截面和纵截面两个方向，通过伪彩软件将获得的质子密度加权图像转换为彩色图片。lwd
埽?首用芏燃尤ㄍ枷裨搅痢：诙怪肿幽诓浚?庵首硬唤鍪芩?肿拥挠跋欤??受油分子的影响。质子密度加权图像的亮度可能归因于高的水分和油含量。但是，黑豆浸泡过程中的油含量几乎没有变化，因此水分含量的变化是导致质子密度加权图像变亮的主要因素。故可通过观察质子密度加权图像的灰度值来反应样品的水分含量的变化。MRI将质子密度加权图像生成为灰度图像，无法清晰显示种子内部水分分布。故采用核磁软件将图像转换为伪彩图，红色区域表示高的氢质子信号量，绿色区域表示低氢质子信号量，可直观地表示样品的内部水分分布。图3-4显示了黑豆连续浸泡过程种子内部水分分布情况。可以看出未经处理的样品图像几乎均成绿色，这表明未经处理的样品游离水成分很少。与未处理样品相比，浸泡后样品颜色变化明显。通过对不同浸泡条件黑豆进行连续伪彩色图像分析，发现短时间浸泡时，只有子叶环境层具有较高的水分含量。有研究表明，豆科植物种皮对水分的吸收非常明显，并且可以延迟水分渗入种子[97]。随着浸泡时间的延长，质子密度加权图像上的红色区域增多，水逐渐渗入子叶内部，在子叶中形成水梯度。比较不同浸泡温度发现，浸泡温度越高，种子水分渗透速度越快，水分进入种子内部时间越短。Zhu等[66]和Mikac等[98]研究了种子浸泡过程中水的渗透途径或水的分布，并得到了类似的结果。Zhu等[66]研究表明，随着浸泡时间和浸泡温度的增加，更多的水分进入水稻籽粒内部，使内部水分分布更加均匀，这与本小节的发现是一致的。Mikac等[98]采用MRI研究了大豆浸泡过程内部水分分布，发现水分子通过间隙进入大豆并在种皮下迁移，首先是胚轴发生水合作用，然后与子叶水合。Horigane等[99]研究稻米浸泡过程中的水分渗透途径时，发现水逐渐从胚乳渗透到内部。本研究发现水分
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于预熟化技术对黑豆与大米同煮同熟工艺优化的研究[J]. 杜明珠,张一凡,付亮,李樟萍,李月,赵迪. 农业科技与装备. 2018(05)
[2]同熟化营养杂粮食品的研究[J]. 李先明,宋善武,谢文军,付亭亭,姚佳,陈钊. 粮食科技与经济. 2018(07)
[3]热处理对大豆11S球蛋白溶解性和二级结构的影响[J]. 齐宝坤,赵城彬,李杨,徐靓,丁俭,王欢,江连洲. 食品科学. 2018(22)
[4]麻辣黑豆即食产品研制及工艺优化[J]. 李和平,申晓琳,刘迎熹,王斌,魏建春. 中国调味品. 2017(09)
[5]黑豆豆腐的研制[J]. 苏伟丽. 食品界. 2017(03)
[6]榆林市小杂粮产业化发展研究[J]. 乔峰. 读天下. 2016(20)
[7]不同热处理条件下大豆分离蛋白的红外光谱分析[J]. 李杨,王中江,王瑞,隋晓楠,齐宝坤,韩飞飞,毕爽,江连洲. 食品工业科技. 2016(08)
[8]发酵黑豆的功能与营养成分[J]. 汪文忠. 现代食品. 2015(16)
[9]方便杂粮米饭配方及主要工艺参数的优化设计[J]. 许晓兰,朱晶,任建军. 粮食科技与经济. 2015(04)
[10]黑豆薏米燕麦即食粉的研制[J]. 杨联芝,张剑,韩孔艳,苌孟恩. 粮食与饲料工业. 2015(07)
博士论文
[1]超声波处理对糙米理化特性的影响及其作用机理研究[D]. 崔璐.西北农林科技大学 2010
硕士论文
[1]三种植物生长调节剂对黑豆生长发育的调控效应研究[D]. 王昊文.西北农林科技大学 2018
[2]小粒黑豆品质特性及肥料调控效应研究[D]. 宋艳丽.西北农林科技大学 2018
[3]黑豆不同形态多酚的组成、消化特性及其抗氧化活性的研究[D]. 彭瀚.南昌大学 2017
[4]黑豆脂氧合酶的制备及其酶学性质的鉴定[D]. 李茹.山西大学 2016
[5]黑豆饼干及桃酥配方与工艺研究及其工厂设计[D]. 任彩霞.陕西师范大学 2016
[6]薏仁蒸煮特性及改进技术的研究[D]. 王辉.西南大学 2014
[7]富含多肽黑豆奶的研制[D]. 王亚东.山西大学 2013
[8]富含花青素黑豆蛋白营养液的研制[D]. 姜慧.山西大学 2013
[9]黑豆酱油的初步研发[D]. 王猛.天津科技大学 2013
[10]大豆蛋白凝胶特性对豆腐品质影响研究[D]. 韩丽英.东北农业大学 2008
本文编号：3099935
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
低场核磁共Fig.1-1Schematicdiagramo沿B1方向定向排布
2材料与方法9313ldwdlwSm3mSmAGm21r2-1图2-1黑豆尺寸示意图Fig.2-1Schematicofdimensionsofablackbean2.3.2黑豆浸泡实验用去离子水清洗黑豆将其表面杂质去除，然后迅速用吸水纸将黑豆表面水擦净。浸泡条件根据Wardhani等的方法作出一些修改[84]。将黑豆以1：5（w/w）的比例在不同温度（30℃、40℃、50℃、60℃、70℃）下浸泡不同时间（10min、20min、30min、60min、120min、180min、360min）。浸泡后将样品表面水分擦净，然后准备进一步测量。2.3.3黑豆T2弛豫时间测定使用LF-NMR进行质子弛豫时间测量，以观察不同浸泡条件下氢质子的迁移。浸泡样品后用吸水纸擦干，擦净后将样品快速放入样品瓶中（约5g），以防止样品水分蒸发，未处理的样品直接放入样品瓶中。使用前将瓶子密封，并在室温下平衡放置20分钟。使用CPMG脉冲序列测量样品的横向弛豫时间（T2）。将样品置于RF线圈的中心，并通过FID信号调节共振中心频率，然后进行CPMG脉冲序列扫描实验。CPMG检测参数为P1=8μs（90°脉冲宽度），P2=15.52μs（180°脉冲宽度），SW=100kHz（采样频率），TW=2500（重复采样等待时间），NECH=5000（回波个数）。弛豫时间测量是在最佳工作温度25℃下进行。2.3.4黑豆核磁成像分析不同的浸泡条件下的样品擦净后，将单个黑豆颗粒放入25mm的核磁管中进行测试。核磁共振图像（MRI）通过多层自旋回波（SE）序列实现成像。多层自旋回波序列质子密度成像实验的具体参数如下：切片厚度为2mm，重复时间TR=500ms，回波时间TE=20ms，重复采样次数NS=256次。成像区域选择横截面和纵截面两个方向，通过伪彩软件将获得的质子密度加权图像转换为彩色图片。lwd
埽?首用芏燃尤ㄍ枷裨搅痢：诙怪肿幽诓浚?庵首硬唤鍪芩?肿拥挠跋欤??受油分子的影响。质子密度加权图像的亮度可能归因于高的水分和油含量。但是，黑豆浸泡过程中的油含量几乎没有变化，因此水分含量的变化是导致质子密度加权图像变亮的主要因素。故可通过观察质子密度加权图像的灰度值来反应样品的水分含量的变化。MRI将质子密度加权图像生成为灰度图像，无法清晰显示种子内部水分分布。故采用核磁软件将图像转换为伪彩图，红色区域表示高的氢质子信号量，绿色区域表示低氢质子信号量，可直观地表示样品的内部水分分布。图3-4显示了黑豆连续浸泡过程种子内部水分分布情况。可以看出未经处理的样品图像几乎均成绿色，这表明未经处理的样品游离水成分很少。与未处理样品相比，浸泡后样品颜色变化明显。通过对不同浸泡条件黑豆进行连续伪彩色图像分析，发现短时间浸泡时，只有子叶环境层具有较高的水分含量。有研究表明，豆科植物种皮对水分的吸收非常明显，并且可以延迟水分渗入种子[97]。随着浸泡时间的延长，质子密度加权图像上的红色区域增多，水逐渐渗入子叶内部，在子叶中形成水梯度。比较不同浸泡温度发现，浸泡温度越高，种子水分渗透速度越快，水分进入种子内部时间越短。Zhu等[66]和Mikac等[98]研究了种子浸泡过程中水的渗透途径或水的分布，并得到了类似的结果。Zhu等[66]研究表明，随着浸泡时间和浸泡温度的增加，更多的水分进入水稻籽粒内部，使内部水分分布更加均匀，这与本小节的发现是一致的。Mikac等[98]采用MRI研究了大豆浸泡过程内部水分分布，发现水分子通过间隙进入大豆并在种皮下迁移，首先是胚轴发生水合作用，然后与子叶水合。Horigane等[99]研究稻米浸泡过程中的水分渗透途径时，发现水逐渐从胚乳渗透到内部。本研究发现水分
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于预熟化技术对黑豆与大米同煮同熟工艺优化的研究[J]. 杜明珠,张一凡,付亮,李樟萍,李月,赵迪. 农业科技与装备. 2018(05)
[2]同熟化营养杂粮食品的研究[J]. 李先明,宋善武,谢文军,付亭亭,姚佳,陈钊. 粮食科技与经济. 2018(07)
[3]热处理对大豆11S球蛋白溶解性和二级结构的影响[J]. 齐宝坤,赵城彬,李杨,徐靓,丁俭,王欢,江连洲. 食品科学. 2018(22)
[4]麻辣黑豆即食产品研制及工艺优化[J]. 李和平,申晓琳,刘迎熹,王斌,魏建春. 中国调味品. 2017(09)
[5]黑豆豆腐的研制[J]. 苏伟丽. 食品界. 2017(03)
[6]榆林市小杂粮产业化发展研究[J]. 乔峰. 读天下. 2016(20)
[7]不同热处理条件下大豆分离蛋白的红外光谱分析[J]. 李杨,王中江,王瑞,隋晓楠,齐宝坤,韩飞飞,毕爽,江连洲. 食品工业科技. 2016(08)
[8]发酵黑豆的功能与营养成分[J]. 汪文忠. 现代食品. 2015(16)
[9]方便杂粮米饭配方及主要工艺参数的优化设计[J]. 许晓兰,朱晶,任建军. 粮食科技与经济. 2015(04)
[10]黑豆薏米燕麦即食粉的研制[J]. 杨联芝,张剑,韩孔艳,苌孟恩. 粮食与饲料工业. 2015(07)
博士论文
[1]超声波处理对糙米理化特性的影响及其作用机理研究[D]. 崔璐.西北农林科技大学 2010
硕士论文
[1]三种植物生长调节剂对黑豆生长发育的调控效应研究[D]. 王昊文.西北农林科技大学 2018
[2]小粒黑豆品质特性及肥料调控效应研究[D]. 宋艳丽.西北农林科技大学 2018
[3]黑豆不同形态多酚的组成、消化特性及其抗氧化活性的研究[D]. 彭瀚.南昌大学 2017
[4]黑豆脂氧合酶的制备及其酶学性质的鉴定[D]. 李茹.山西大学 2016
[5]黑豆饼干及桃酥配方与工艺研究及其工厂设计[D]. 任彩霞.陕西师范大学 2016
[6]薏仁蒸煮特性及改进技术的研究[D]. 王辉.西南大学 2014
[7]富含多肽黑豆奶的研制[D]. 王亚东.山西大学 2013
[8]富含花青素黑豆蛋白营养液的研制[D]. 姜慧.山西大学 2013
[9]黑豆酱油的初步研发[D]. 王猛.天津科技大学 2013
[10]大豆蛋白凝胶特性对豆腐品质影响研究[D]. 韩丽英.东北农业大学 2008
本文编号：3099935
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