DN63位移随动式超高压比例插装阀的建模

以DN63位移随动式超高压比例插装阀为研究对象,考虑摩擦力与伺服阀阀口流量,对其先导部分与主阀部分进行机理建模。通过分析压力和温度变化引起的油液密度和黏度的变化规律来修正机理模型参数,从而提高模型的准确性。利用Simulink对模型进行仿真和试验测试,结果显示两者基本一致,从而验证了模型的正确性。

超高压预处理紫苏蛋白与大豆蛋白复配蛋白肉的工艺条件优化

利用超高压(ultra-high pressure,UHP)技术预处理紫苏蛋白与大豆蛋白复配蛋白肉,并利用正交实验探究其最佳工艺条件。采用UHP预处理技术,以紫苏蛋白和大豆蛋白等质量比复配为主要原料,谷朊粉、淀粉、牛肉香精和魔芋胶等为辅料制备新型复合植物蛋白肉。采用单因素实验和正交实验考察水分添加量、魔芋胶添加量和UHP压力对蛋白肉产品的咀嚼性、硬度、弹性、黏弹性、蒸煮和解冻特性的影响。复配蛋白肉的最佳工艺条件(以干基计)为水分添加量40%、魔芋胶添加量0.3%、UHP压力500 MPa。在此工艺条件下所得的紫苏蛋白复合肉与纯大豆蛋白肉相比质构性能最佳,其咀嚼性高达46.993 J,比纯大豆蛋白肉高近10倍,并且蒸煮和解冻损失率较低。该研究可为UHP的利用和紫苏蛋白肉的工艺开发提供初步的科学思路,为植物蛋白肉的机制与工艺研究提供一定理论和技术支持。

超高压处理对鲜榨复配果汁品质及货架期的影响

为使经杀菌处理后果汁的活性成分和风味物质更接近原鲜榨果汁,本研究以猕猴桃、菠萝、芒果为原料制备复配果汁,对比超高压处理与热处理(85℃、5 min)两种杀菌方式对鲜榨复配果汁品质及货架期的影响。结果表明:复配果汁比例V菠萝原浆:V猕猴桃原浆:V芒果原浆=4:2:4时,与传统热处理相比,在450 MPa、25℃、15 min超高压条件下处理,pH、b^(*)值、可溶性固形物无明显差异(P>0.05),维生素C含量损失减少12.1%、多酚含量损失减少17.5%,品质更接近于未处理果汁;通过对复配果汁主要挥发性成分进行分析,烯类、酯类、醇类、酮类、醛类等风味物质的损失显著小于(P<0.05)热处理,且蒸煮味物质糠醛没有生成,丙酮和1-辛烯-3-酮相对含量分别减少68.4%、41.4%;菌落总数、霉菌和酵母菌杀菌效果均符合饮料现行有效卫生标准;通过Q_(10)模型对货架期进行预测,在4℃条件下储藏,其货架期可达到103 d。综上,超高压处理鲜榨复配果汁在有效杀灭微生物的同时更利于复配果汁保持天然品质及其货架期。

超高压在植物活性物质提取中的应用研究进展

植物中含有多种活性物质,并具有抗氧化、抗菌、免疫调节、抗炎等多重功效,如何从植物中快速、高效、环保地提取活性物质一直以来是食品、医药、化妆品等行业最重要的研究领域之一。超高压技术作为一种非热加工技术,近年来被广泛研究用于食品加工、提取等方面。超高压提取技术的应用提高了植物活性物质的提取率,缩短了提取时间,可作为一种替代传统固液萃取植物活性化合物的方法。该文重点综述了超高压技术的发展历程及其在植物提取方面的发展应用,超高压提取原理与提取工艺,及其在黄酮、多酚、多糖等多种活性物质提取中的应用,与传统热回流提取方法相比,超高压提取技术可以在常温或较低温度下进行,可有效缩短提取时间,提高生物活性,降低能耗。但超高压在提取植物活性物质方面的应用还面临超高压提取理论基础不完善,提取物生物活性研究有待深入、设备成本高等诸多挑战,有必要探索超高压与其他提取方法相结合的协同提取作用,进一步揭示该技术所涉及的工作机制,以期为深入应用超高压技术提取植物活性物质提供理论参考。

超高压致淀粉结构变化对醋酸酯淀粉合成及产品品质的影响

以玉米淀粉为原料,经不同压力(100、200、300、400、500、600 MPa)超高压预处理后,再合成醋酸酯淀粉。利用扫描电子显微镜、X射线衍射、快速黏度分析、差示扫描量热等技术对比超高压处理淀粉及醋酸酯淀粉的结构性质。结果表明:超高压处理和乙酰化反应对淀粉结构均有一定的影响,表现出淀粉颗粒的膨胀和破裂。超高压预处理后,淀粉相对结晶度及糊化焓呈现先增大后减小的趋势,其中400 MPa处理时达到最大,分别为35.4%和11.90 J/g,此时糊化黏度相关参数也最大。当预处理压力为600 MPa时,淀粉完全糊化,颗粒失去原有形态,结晶类型由A型向V型转换。由于超高压预处理导致淀粉结构的改变,醋酸酯淀粉取代度和反应效率明显提高,当压力为500 MPa时达到最大值0.103和81.14%,该最大值的出现可能与淀粉颗粒结构明显破坏但维持颗粒态,增加乙酸酐与颗粒接触机会有关。本研究结果表明,对淀粉原料进行超高压预处理进而调控淀粉结构,有利于提升醋酸酯淀粉的合成效率。

超高压协同TG酶改性蛋清蛋白热诱导凝胶机理

为提高蛋清蛋白凝胶性,本研究以蛋清蛋白(Egg white protein,EWP)为研究对象,通过分析质构、持水率、分子作用力、傅里叶红外色谱、圆二色谱、粒径、电位、巯基含量、表面疏水力及扫描电镜的变化,探究超高压处理(Ultra-high pressure,UHP)、谷氨酰胺转胺酶处理(Transglutaminase,TG)及超高压协同TG酶处理(Ultra-high pressure synergistic Transglutaminase,UTG)的蛋清蛋白热诱导凝胶机理及结构的变化。结果表明:UHP-EWP、TG-EWP、UTG-EWP的硬度、弹性和持水性均有所提高,疏水相互作用力是维持凝胶的主要作用力;UHP-EWP、TG-EWP、UTG-EWP的α-螺旋含量均不同程度下降、β-折叠含量均上升;UHP-EWP的平均粒径值下降、电位绝对值下降,TG-EWP、UTG-EWP的变化与之相反;UHP-EWP、TG-EWP、UTG-EWP的游离巯基含量上升、总巯基含量下降、表面疏水性升高;凝胶结构更加致密光滑,平整度提高。本研究为蛋清蛋白热诱导凝胶改性提供了理论基础及研究思路。

基于超高压技术的响应面优化猕猴桃果肉饮料

研究超高压处理条件下的猕猴桃果肉饮料配比,以强化分层率为指标,通过单因素试验和响应面法对配比进行优化,结果表明:猕猴桃原浆添加量47%,蔗糖添加量12%,增稠剂添加量0.14%。在超高压技术处理后,产品的强化分层率达到47%。对优化后的产品测定色泽和粒径,结果显示L为38,产品色泽明亮;ΔE均小于2,产品色泽均一;颗粒的体积平均粒径D[4,3]为214μm,稳定性好。

基于超高压处理的猕猴桃原浆制备研究

为优化猕猴桃超高压灭菌条件下原浆制作工艺,对3种不同原浆制作工艺分别进行单因素优化试验,筛选出两种产品色泽和稳定性较好的工艺,并对这两种工艺所制作样品进行4℃储藏40 d的品质对比。结果表明,在最大程度保留猕猴桃原浆绿色,提高其稳定性的条件下,3种工艺的优选次序为:对辊式挤压制浆>胶体磨制浆>高压微射流制浆;与胶体磨工艺相比,对辊式挤压工艺制作的产品在4℃条件下储藏30 d内无明显的自然分层,产品VC损失较少;优化后的制浆工艺为:采用对辊式挤压工艺,挤压次数为1次。按照该工艺制作的猕猴桃原浆色泽相对均一,以青绿色为主,VC含量为40~50 mg/100 g。

基于快速气相色谱电子鼻研究超高压射流处理脱脂乳的感官品质

以新鲜脱脂乳为原料,探究超高压射流(ultra-high pressure jet,UHPJ)处理对脱脂乳感官品质的影响。脱脂乳经100~300 MPa UHPJ处理后,采用电子眼、电子鼻、感官评价分别检测脱脂乳颜色、气味及综合风味变化。结果表明:脱脂乳的主要色号以4095白色为主,占比46.80%~53.83%;电子鼻共检测到酯类、酮类、醛类等42种挥发性风味成分,大部分风味成分呈乳香、果香、烘烤香、青草等气味,主成分分析结果显示,300 MPa处理脱脂乳样品和其他样品风味相差较大;感官评价结果显示,UHPJ处理脱脂乳的乳香和甜味较为突出,不同样品之间在甜味、蛋白胨味、铁锈味、烧焦味和寡淡味方面差异明显,250、300 MPa处理样品生成的二甲基硫等硫化物能够显著增强脱脂乳的烧焦味、蛋白胨味。综上,200 MPa UHPJ处理能较完整地保留脱脂乳中的风味成分,进而实现原料乳风味的保持。

超高压力场下不同含量酒精对淀粉结构与理化性能的影响

本研究探讨了不同压力场(200、400、600 MPa)与不同含量酒精(30%~100%)作用下淀粉多尺度结构和理化性能的变化规律,旨为揭示超高压处理过程中溶液极性变化诱导淀粉多尺度结构转变进而调控其理化特性的分子机制。采用扫描电镜、小角X射线散射、X射线衍射、快速黏度分析等研究了不同压力场下溶液酒精含量对淀粉颗粒结构、层状结构、结晶结构以及糊化与老化特性的影响规律。结果发现,纯水相中的淀粉颗粒在600 MPa压力时,其颗粒态、层状及结晶结构破坏严重,淀粉糊峰值粘度次递下降;而在含有30%~100%酒精的溶液体系中,淀粉有序化结构向无序化形态的转变受到明显抑制,但其峰值粘度呈现无规律变化趋势。此外,超高压处理过程中溶液的酒精成分还可明显延缓淀粉糊的老化行为,且老化淀粉的结晶度与淀粉糊的回生值呈现较强正相关关系。综上,研究结果将为基于超高压与溶液极性处理定向调控淀粉结构与功能特性提供理论指导。

超高压结合真空低温烹饪技术制备即食虾及其品质特性

以南美白对虾为研究对象,对超高压联合真空低温烹饪冻干虾(sous-vide combined with high pressure cooked and freeze-dried shrimp,SPF)与传统热加工技术制备的高温熟制风干虾(boiled and hot air dried shrimp,BH)的品质进行研究。结果表明,与BH相比,SPF的硬度较低,颜色较饱满,感官评分较高,更受消费者喜爱。检测挥发性香味物质发现,SPF中的苯甲醛含量显著高于BH,SPF更具有海鲜风味。在脂肪酸含量上,SPF中多不饱和脂肪酸含量高于BH。同时,通过货架期动力学模型建立得到SPF氧化稳定性较高。因此,超高压联合真空低温烹饪技术制备即食虾可以更好地改善即食虾的品质和风味,实验结果为规模化生产高品质、风味独特且方便食用的即食虾提供了理论基础。

超高压辅助酶解对汉麻分离蛋白结构和抗氧化活性的影响

本研究以汉麻分离蛋白(Hemp Protein Isolate,HPI)为原料,通过超高压辅助酶解反应对HPI进行改性,测定不同压力下汉麻蛋白酶解产物(hydrolysate of hemp protein isolate,HPIH)的聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS polyacrylamide gelelectrophoresis,SDS-PAGE)电泳特性、表面疏水性、巯基含量、傅立叶红外光谱和内源荧光光谱分析改性前后汉麻分离蛋白的结构变化。结果表明,超高压(ultra-high pressure,UHP)(0.1、100、200、300 MPa)处理对HPI酶解反应具有一定的辅助作用,且随压力的升高酶解反应程度逐渐增大,分子量逐渐降低;HPI经改性后,疏水性基团逐渐暴露,表面疏水性随压力的增大先上升后下降,且变化差异性显著(P<0.05),在200 MPa时表面疏水性达到最大;酶解反应后,HPIH游离巯基含量显著降低(P<0.05),而表面巯基含量随压力增大呈先上升后下降的趋势;通过测定改性前后蛋白质氨基酸组成及含量可知,改性前后HPI氨基酸组成不变,但各氨基酸含量存在不同程度下降;由傅立叶红外光谱图可以看出,与HPI相比,HPIH的吸收峰强度、峰型及峰面积等均发生不同程度变化,说明超高压辅助酶解反应使蛋白质二级结构发生改变;内源荧光光谱显示,HPIH荧光强度增大且最大发射波长发生红移,说明酶解反应改变了HPI的三级结构;抗氧化活性结果表明,适当的压力处理可有效提升酶解产物的抗氧化能力,当压力为200 MPa时,HPIH的DPPH、ABTS^(+)自由基清除能力及还原能力达到最高。综上所述,超高压辅助酶解改性处理能显著改变汉麻分离蛋白的二、三级结构,暴露出疏水基团等活性基团,从而提高其抗氧化性。

超高压技术在果品加工中的应用研究进展

超高压技术是一种绿色非热加工技术,不仅能用于果品杀菌,还能最大限度地保持加工果品的营养物质,获得高质量的产品。该文综述超高压对果品感官品质、理化性质、营养成分、酶活力、生物活性物质以及微生物的影响,并指出超高压技术处理果品存在的问题及未来发展的方向,可为超高压技术在果品加工中的应用提供参考。

超高压处理对“和尚头”小麦淀粉结构和特性的影响

该文以西北特产的旱地“和尚头”小麦粉为材料,采用超高压处理对小麦淀粉进行改性,并研究改性淀粉的结构和特性。实验结果表明,与原淀粉相比,100~400 MPa处理下,小颗粒淀粉所占的比重增加(P<0.05),随着处理压力的增加,淀粉颗粒膨胀和聚集,粒径变大;400 MPa处理下的溶解度和膨胀度分别比原淀粉降低了27.32%和8.84%;100 MPa压力处理后,淀粉的T_(O)、T_(P)、T_(C)及ΔH均显著下降(P<0.05),处理压力达到400 MPa以上,检测不到热力学相关数据,表明此条件下小麦淀粉可能完全凝胶化。综上,压力超过400 MPa时,改性淀粉的结构和特性变化显著。

分子动力学模拟分析超高压对固液两态多酚氧化酶稳定性的影响

以固态晶体(crystal,C-)、液态(liquid,L-)多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)为对象,采用分子动力学模拟的方法,分析其在常温(298.15 K)常压/高压(0.1~400.0 MPa)条件下分子构象的变化。结果表明:固液两态PPO的空间结构均随压力(0.1~400.0 MPa)增大而变的不稳定;与L-PPO相比,C-PPO对压力更敏感,表现出更高的残基波动,溶剂可及表面积和体积减小,蛋白结构更致密;α-螺旋向无规卷曲过渡,导致氢键数量不稳定,螺旋弹性也降低,整体构象差异明显;活性位点Cu^(2+)位置疏远,残基之间距离发生改变、运动出现随机化,干扰底物催化结合。因此,物理状态和压力改变PPO空间结构、残基运动模式和底物结合范围,影响酶稳定性。因此,PPO状态和压力因素对酶变性程度可排序为:固态>液态,物理状态>压力水平。

红枣多糖超高压耦合低共熔溶剂提取工艺优化及其抗氧化活性

为了实现红枣多糖的高效制备及开发利用,该研究建立了红枣多糖超高压耦合低共熔溶剂提取工艺,并探究了红枣多糖的抗氧化活性。以红枣为原料,从七种不同类型的低共熔溶剂(Deep Eutectic Solvent,DES)体系中,筛选确定以氯化胆碱和乙二醇组成的DES提取红枣多糖,在单因素试验的基础上,采用Box-Benhnken中心组合试验设计优化红枣多糖的超高压耦合DES提取工艺,建立四因素回归模型,确定其最优提取工艺条件为提取压力483 MPa,保温时间8.25 min,DES中氯化胆碱和乙二醇的摩尔比为1:3.75,DES含水量为53%,此时红枣多糖实际得率为14.22%。同时该工艺制备得到的红枣多糖具有较高的DPPH、ABTS+自由基清除作用,以及铁离子和氧自由基还原能力,分别为1.47 mg AA/g DW、10.69 mg AA/g DW、30.43μmol FeE/g DW和193.67μmol TE/g DW,具有显著的抗氧化活性,表明超高压耦合DES提取工艺具有制备高得率、高抗氧化活性红枣多糖的潜力。

超高压爆破片设计爆破压力的半经验计算公式

针对超高压正拱型爆破片提出设计爆破压力的半经验计算公式,开展超高压爆破片预拱变形后非均匀减薄壁厚的测量试验,借助试验数据对爆破片变形后非均匀减薄壁厚的理论计算公式进行修正,同时,为进一步简化半经验公式及过程,选取不同材料、爆破压力和挠曲高度的试验数据,建立爆破片挠曲高度和材料应变硬化指数之间的关联关系,对设计爆破压力半经验公式化繁为简,利用试验方法,对爆破片的爆破压力进行试验验证,试验结果与理论计算结果吻合较好,其误差分别为3.72%和6.59%,对实际工程应用具有指导意义。

超高压处理对柚皮海绵层不溶性膳食纤维理化性质、结构和抗氧化活性的影响

该研究解析了超高压处理(600 MPa, 15 min)对3种柚皮海绵层不溶性膳食纤维(insoluble dietary fiber, IDF)理化性质、结构以及抗氧化活性的影响规律。结果表明,超高压处理显著提高了3种柚皮海绵层IDF的溶胀力,其中琯溪蜜柚柚皮海绵层IDF的溶胀力(78.03 mL/g)最高。然而过高的压力会严重破坏膳食纤维的内部结构,导致柚皮海绵层IDF持水力和持油力下降。超高压处理后柚皮海绵层IDF微观结构更加疏松,并显著提高了柚皮海绵层IDF葡萄糖、木糖、阿拉伯糖和半乳糖的含量。通过X-射线衍射发现超高压处理后柚皮海绵层IDF的结晶度降低;傅里叶变换红外光谱显示,超高压处理对柚皮海绵层IDF活性基团种类影响较小,但对其特征峰的吸收强度影响较大。此外,柚皮海绵层IDF经超高压处理后ABTS阳离子自由基和DPPH自由基清除率均有所下降,表明其抗氧化活性降低。以上研究结果表明,超高压处理可改变柚皮海绵层IDF的理化性质、结构和抗氧化活性。该研究为柚皮海绵层IDF的多元化利用提供理论和技术支撑。

超高压及热处理后不同果块竹笋软罐头质地差异的研究

为了改善不同果块竹笋软罐头的质地及提高其食用品质,该文探究了超高压(ultra-high pressure,UHP)及热处理(thermal processing,TP)对半条状、丝状、片状及丁状等不同果块竹笋的硬度、汤汁黏度及pH、相对电导率、微观结构、纤维素及木质素含量、果胶含量及酯化度等影响。结果表明,经UHP和TP后,与热烫对照相比,半条状、丝状、片状、丁状果块硬度分别下降了3.2%、8.6%、14.7%、23.5%和37.4%、46.2%、52.4%、64.8%;加工后罐头汤汁黏度及pH随着果块体积的减小而升高,TP汤汁黏度远高于UHP;微观结构显示UHP后细胞排列更为紧密,而TP后细胞间隙增大,且TP电导率远高于UHP,果块越小加工后细胞破损越严重、电导率越大;与TP相比,UHP竹笋有更高的螯合性果胶(chelator soluble pectin,CSP)和碱溶性果胶(sodium carbonate soluble pectin,NSP)以及更低的水溶性果胶(water soluble pectin,WSP),果块越小加工后其CSP、NSP越低,WSP越高;UHP果胶酯化度显著低于TP,但不同果块之间酯化度无显著差异;UHP/TP后不同果块纤维素及木质素含量未产生显著变化。综上,加工后不同果块竹笋的质地保持效果由高到低依次为:半条状>丝状>片状>丁状,且与TP相比,UHP能更好地保持竹笋质地。

不同超高压处理对DFD牛肉肉色及货架期的影响

为降低DFD(dark,firm and dry)牛肉初始菌落总数,延长真空包装DFD牛肉货架期并改善肉色,以不同压力(200、400、600 MPa)配合不同加压时间(5、10 min)的超高压处理为实验组,以空白处理为对照组,测定真空包装DFD牛肉在(2±2)℃条件下贮藏0、2、4、6、8、12、16 d后的肉色、表观肉色图像、pH值、微生物和3种肌红蛋白相对含量,探究超高压处理对DFD牛肉货架期及肉色的影响,进而探寻适合DFD牛肉肉色改善和货架期延长的超高压处理条件。结果表明:超高压能显著提高DFD牛肉的亮度值、红度值和黄度值(P<0.05),增加氧合肌红蛋白的相对含量,降低高铁肌红蛋白的相对含量,但过高压力(600 MPa)会使DFD牛肉呈现粉红色;超高压处理能显著降低DFD牛肉初始菌落总数(P<0.05),200 MPa(5、10 min)处理组使DFD牛肉初始菌落总数降低0.6、0.8(lg(CFU/g)),400 MPa(5、10 min)处理组降低1.1、1.3(lg(CFU/g)),600 MPa(5、10 min)处理组降低1.7、2.0(lg(CFU/g)),有效抑制了微生物在贮藏期间的生长;对照组在12 d时已腐败,200 MPa处理组在16 d时达到腐败限值,而冷藏16 d,400、600 MPa处理组均未腐败;400 MPa是有效改善DFD牛肉肉色、延长其货架期的最适压力,保压时间的延长对肉色和货架期的影响不显著(P>0.05)。综合考虑,400 MPa-10 min是超高压处理DFD牛肉的最适参数,能改善DFD牛肉肉色,同时将货架期至少延长5 d以上。