在豆类加工工业中,近红外光谱(NIR)是一种公认的品质控制工具。常规NIR分析检验豆粕、豆壳和豆的“白片”,可以监测磨粉和榨油的过程。另外一种大豆加工企业感兴趣的豆类产品是大豆浓缩蛋白(SPC)。除去可溶性碳水化合物时,将大豆蛋白固定在脱脂豆粕上,制成SPC。产品的蛋白质含量大约为70%。利用此工艺,1000kg的脱脂豆饼可以产生约750kg的SPC。
SPC被用于制作焙烤食品、谷物早餐和一些肉制品。SPC对肉和家禽的功能是提高保留的水分和脂肪,也可以通过添加更多的蛋白质增加其营养价值。SPC易消化,非常适合儿童、孕妇和老人。也可以用于宠物食品和作为小牛和猪的代乳食品。
本研究的目的是开发NIR在分析大豆浓缩蛋白中蛋白质和水分的应用。这被大豆加工企业用于监测碳水化合物的分离和蛋白质浓缩。SPC的干基蛋白含量不能低于65%。大豆加工企业已经有能力使用NIR监控SPC的生产,保证产品的品质。
试验设计:
该实验在美国一家主要的大豆加工公司协助下进行。SPC样品由工作人员收集,带到湿化学室分析。每一个样品都使用带1mm屏幕的Udy Cyclone粉碎机反复研磨。实验室收集和分析了636个样品,蛋白含量使用杜马斯燃烧法测定。水分含量使用快速烘箱水分测定法,实验室收集和分析197个样品。为了建立标准,收集近红外光谱范围,每一个样品都放到金属杯里,使用Unity Scientific SpectraStar 2400进行分析。图1和图2显示了本研究中SPC的浓度分布和范围。
图1.蛋白质分布柱状图
图2.水分分布柱状图
图3.大豆浓缩蛋白的近红外光谱
校准结果:
使用Unity CalStar校准软件计算蛋白质和水分的偏最小二乘法(PLS)校准结果。
表1.SPC的近红外校准结果
组分 | 样品个数 | 分析范围 (%) | 校正标准偏差 | R2 | PLS因子个数 |
蛋白质 | 597 | 63.7 – 70.1 | 0.69 | 0.81 | 5 |
水分 | 180 | 4.7 – 8.3 | 0.23 | 0.94 | 2 |
图4.蛋白质校准的近红外和实验室结果散点图
图5.水分校准的近红外和实验室结果散点图