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酸奶是頗受大家歡迎的一種乳制品，而奶酪更是披薩餅的靈魂配料。吃過了各種的酸奶和奶酪的你，為啥總是會鐘情其中某個品牌？除了外觀包裝吸引你，恐怕最能捕獲你芳心的還是那舌尖的上恰到好處的口感！想想那酸奶入口的絲滑，那披薩餅咬一口下去那誘人的拉絲感！那你知道這神秘的口感是怎么回事嗎？讓康塔儀器來告訴你。

 
奶制品的口感是實際上主要是由其中分散顆粒的大小（粒度）和形狀（粒形）決定的。盡管用小角激光散射法進行粒度表征（激光粒度儀）早就被應用到食品行業，但是在其粒形表征應用方面仍然存在一個很大的缺口。霍恩海姆大學食品科學與生物技學院研究者們使用強大的歐奇奧圖像粒度分析系統（Occhio FC200系列）對攪拌狀態下的酸奶和奶酪（芝士）或添加了纖維的類似乳制品進行分析，并獲得了不同組分以及處理條件對產品影響的數據。
研究者選取了酸奶和鮮奶酪或者加入纖維的同類乳制品，進行前處理、稀釋獲得測試樣本。然后使用同一個樣品分別在康塔Occhio FC200粒度粒形分析儀和激光粒度分析儀上進行測量。Occhio FC200系列粒度粒形分析儀可分析微凝膠顆粒的粒徑和粒形，通過調節焦距和流動池墊片厚度，其檢測范圍可覆蓋0.2--2500μm (本案中采用400 μm 厚度的墊片, 像素大小0.58μm).。樣品在流動池中流動時受到單色平行光的照射，同時樣品池前方的高性能工業相機可高速清晰采集并獲得樣品顆粒圖像的信息。為了準確分析每一類樣品，需要預先設置一個SOP（標準操作規程）。康塔Occhio FC200系列粒形粒度分析儀通過檢測到的每個顆粒的尺寸進行大量的數據統計獲得樣品粒度分布。同時根據樣品的特征信息，選取長度（length）和實積度（solidity）參數來表征樣品的顆粒形貌。實積度是范圍在0和1 之間的值。凸形（向外彎曲）的實積度是1.0，而凹形（向內彎曲）有一個較低的值，接近于0。
 
文章選取D樣以研究不同成分的顆粒尺寸和形狀對產品的影響，即蛋白質、脂肪和親水性膠體。首先，數據表明，從Occhio FC200粒度粒形分析儀得到的纖維樣品（C）的纖維長度與廠家給出的標定值非常吻合。在攪拌型酸奶（圖1A）中主要“看到”的是球狀顆粒，最大可達70μm，這與其他學者發表的研究結果一致。較大的微凝膠顆粒屬于蛋白質簇；較小的代表蛋白質顆粒和脂肪乳，這與均質化奶油（35% W / W）的圖像一致（圖1B）。脂肪乳趨向于球形并且粒徑分布均一。而小麥的純纖維樣品溶液顯示（圖1C）主要是細長的和透明的纖維，具有不同長度，和添加了少量纖維的樣品(圖1D)結果形成鮮明的對比：在富含纖維的攪拌型酸奶（D）中纖維清晰可見，可以輕易地與圓形的蛋白顆粒和脂肪微粒區分開來。


組圖1：Occhio FC200粒度粒形分析儀采集到的加入不同組分的樣品形貌（比例尺250μm，下同）
圖A：由新鮮原奶自制的酸奶，含3.5%的脂肪和4.5%蛋白質（質量分數，下同）
圖B：在批處理模式下分離、均質（65℃，7.5/1.5 MPa）和巴氏殺菌（90℃/5s）制備的奶油，含35%脂肪
圖C：含5%小麥纖維素WF 600的懸濁液
圖D：含有1% 纖維（C）的酸奶（A）的混合體系酸奶樣品
 
 
為了研究不同組分對粒形的影響，學者對無小麥纖維和富小麥纖維的樣品進行了研究（組圖2）。
實積度這個粒形參數非常好地對著兩個樣品進行了區分。根據文章提供的數據，我們看到纖維素的纖維樣品（Fig.2B）具有極寬的長度分布(10 - 600 μm)，實積度在0.3-1之間，這表明有更多的凹形存在；而攪拌型酸奶(Fig. 2A)顆粒僅分布在10 - 200 μm之間，實積度在0.6-1之間。


組圖2：不同產品粒形（實積度）和粒徑（長度）二維相關分析結果
圖A: 含有3.5 %的脂肪和4.5%蛋白質的酸奶（質量分數，同下），按1:50稀釋
圖B：含有5 %小麥纖維素懸浮液，按1:20稀釋
 


組圖3：用Occhio粒度粒形儀獲得的不同升溫條件處理后的新鮮奶酪樣品圖片
A: 38℃/1 min ；B: 45 ℃/60 min ； C: 45 ℃/300 min ； D: 54 ℃/60 min （標尺：250 μm）
 
表1： 不同升溫條件下OcchioFC200圖像法粒度粒形分析儀給出的奶酪粒度
 

 
對于新鮮的奶酪（芝士），不同的處理溫度對粒度粒形也存在影響（組圖3和組圖4）。

在1分鐘內升溫至38℃為（圖3A），可見許多均一的小顆粒，而約70μm圓形顆粒簇只有幾個。隨著處理溫度的上升，保溫時間的延長，樣品的顆粒越大并且大顆粒群簇越多（B:70μm 、C:100μm、D:150μm）。這種溫度的影響是因為溫度引起廣泛的粒子重排，導致密集的顆粒簇群并形成一個不連續的網狀結構。

這個結果與其他研究者得到的結果類似，也與激光衍射法的D75.3結果趨勢一致，但由于圖像法適用于較高濃度體系，不會過度稀釋，不會造成顆粒簇的破壞，其粒度結果比激光粒度儀更符合實際體系情況。
 


組圖4：新鮮奶酪粒形（實積度）和粒徑（長度）二維相關分析結果
圖A: 38℃/1 min；圖B：54℃/60min。按1:50稀釋
 
由組圖4的結果分析，較高溫度處理下樣品得到了顆粒尺寸更大（200 ~ 300 μm），而實積度基本保持在相同范圍(0.60 to 1.00)，但是有向小變化的趨勢（0.9）。
 
粒度與粒形和食品色澤、口感、穩定性密切相關，膳食纖維在酸奶中起到增稠的作用，從而改善口感。奶酪主要含有酪蛋白、脂肪以及水分，口感比較粗糙，而奶油奶酪，主要成分就是脂肪以及水分，口感細膩，奶香濃郁。
研究表明，FC200圖像法粒度粒形儀和激光衍射法獲得的樣品結果趨勢一致，但是絕對數值卻有差異，這是因為二者的測量原理不同，稀釋倍數與實際顆粒大小不同是差異的關鍵。相比激光衍射法，FC200粒度粒形分析儀

1. 不需要知道樣品的折光率，從而可以對檢測到的所有顆粒進行分析，

2. 可以獲得樣品顆粒的圖像，從而可視的選出每個組分的特征性（指紋）。

3. 可以分析纖維樣品

4. 可以測量較高濃度的樣品，而無需過度稀釋，使樣品偏離原始狀態。

 
總之，如果你對大顆粒或者形貌不規則的樣品感興趣，FC200粒度粒形分析儀可以幫助你，對微米級敏感的大顆粒物質進行質量控制。
 
 
附錄資料：

霍恩海姆大學（Universit?t Hohenheim，英文：University of Hildesheim）位于德國下薩克森州斯圖加特市，成立于1818年，是斯圖加特地區最古老的高等學府。霍恩海姆大學傳統上是一所專注于農業與自然科學的學校。霍恩海姆大學現設有3個學院，分別是：

• 農業科學學院，含：農業生物學、農業科學、生物產品與生物能源、營養科學

• 自然科學學院，含：生物學、營養科學、營養與飲食管理、食品科學與生物技術

• 商學、經濟學與社會科學學院，含：工商管理與經濟科學、醫療管理、傳播科學等

         在2015年QS排名的30個專業中，霍恩海姆大學的農林專業位居世界第51-100位，德國第1，與哥廷根大學、慕尼黑工業大學、柏林工業大學并列。霍恩海姆大學只開設有3個專業領域的學科，以農林科學立校——事實上，該校開設的自然科學歸結到底還是與農林相關——可算得上是一所以農林為特色的專門該校。在德國高等教育中心（CHE）的排名中，霍恩海姆大學以生物工程和經濟科學得分最高，是該校評分最好的兩個專業。