肽餐混合料混合均匀度的检测

童帅霏，蔡木易，董哲

(中国食品发酵工业研究院，北京市蛋白功能肽工程技术研究中心，北京，100015)

粉体的混合操作，是将两种或两种以上纯粉剂按照一定比例混合，依靠外力作用，使之成为均匀、一致的混合物。这一操作在食品、制药、饲料加工等行业中非常普遍，是极为重要的单元操作之一。粉体原料混合不均，轻则影响食品口感、药品疗效、产品功效，重可破坏产品声誉，造成人民经济和财产损失。因此，对混合操作的可靠检验方法是产品质量和安全的重要保障。

当前，不同行业之间对不同粉料的混合均匀度有不同的检验方法，大多数工厂根据自己产品特点制定了不同的企业标准，但在食品行业中尚无相关行业标准或国家标准。混合均匀度的测定方法需要满足以下几个条件:(1)变异系数应尽可能低，达到质量要求;(2)检测方法简单易行;(3)检测快速，成本低廉［1］。基于以上要求，其他行业如饲料行业中常用的方法有有色铁粒子法［2］、沉淀法［3-4］、灰分测定法［5］、甲基紫法［6-7］和氯离子选择电极法［7］等。有色铁粒子法优点是较为便捷，不受其他微量成分和样品所含色素干扰，缺点是易受主观性影响;沉淀法优点是所需仪器较简单快捷，缺点是试剂昂贵，分析成分损失和误差较大，对环境污染较严重;灰分测定法所需仪器较少，易于操作，缺点是当物料来源多而复杂，且各物料来源之间灰分差异较小时，难以证明物料已混合均匀;甲基紫色素示踪法优点是稳定性与重现性较好，但有一定毒性，长期使用对检验人员有潜在的健康隐患，且色素本身对环境有污染;氯离子电极法的优点是不破坏物料成分，测定结果较为准确，缺点是测定时对操作人员要求较高，操作时间较长。

由中国食品发酵工业研究院研制的肽餐系列是一款定位于中老年人群和白领人群，含有多种天然食物成分和食源性低聚肽的代餐功能性固体饮料。由于产品中使用原料种类较多，成分复杂，如果物料混合不均，势必会对产品的口感和预期效果造成较大的负面影响。而当前对于固体粉末状食品的混合均匀度测定，行业内尚无相关检测标准与方法。针对肽餐粉体的特点，本研究参照其他行业制定的混合均匀度测定方法，分别用叶绿素铜钠、亮蓝、甲基紫为色素示踪物的色素示踪法和氯离子电极法对肽餐粉料的混合均匀度测定进行了探索。

1 材料与方法

1.1 仪器与设备

60目金属丝纺织网试验筛，中国航空工业第五四零厂;“成干”牌SYH-50三维运动混合机，江阴市干燥成套设备厂;万分之一级分析天平，METTLER TOLEDO公司;KQ-250E型超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司;UV-2100型PC紫外可见光分光光度计，UNICO公司;BTZ-G型窗口关闭式固体粉末取样器，带5个取样窗口，中谷机械设备(郑州)有限公司;实验室pH酸度计，配备12107080号氯离子参比电极，METTLER TOLEDO公司;3K15实验室通用离心机，德国SIGMA公司;Spectra MR酶标仪，美国DYNEX公司;JB-1A磁力搅拌器，上海精密仪器科学有限公司。

1.2 试剂和材料

肽餐原料:小麦低聚肽粉、葡萄糖酸锌、VB2、香菇粉、全脂奶粉、大豆分离蛋白粉、燕麦粉、麦精、玉米膨化粉、植脂末、赤藓糖醇、食盐，由广东中食营科公司提供。

无水乙醇(北京化工厂，分析纯)，亮蓝(上海染料研究所有限公司，食品级)，甲基紫(西陇化工股份有限公司，分析纯)，叶绿素铜钠(瑞康生物科技有限公司，食品级)。

1.3 实验方法

1.3.1 色素与样品的全波长扫描

1.3.1.1 色素的全波长扫描

称取叶绿素铜钠固体0.5 g(精确到0.001 g)溶于1 L无水乙醇中，配制成500 mg/L的溶液;称取亮蓝固体0.2 g(精确到0.001 g)溶于1 L无水乙醇中，配制成200 mg/L的溶液;取甲基紫固体0.1 g(精确到0.001 g)溶于1 L无水乙醇中，配制成100 mg/L的溶液;分别吸取以上3种溶液各200 μL，用酶标仪分别进行400～700 nm全波长扫描。

1.3.1.2 样品成分的全波长扫描

将1.2中原料以10 g为总量，按配方比例分别称取(分别精确到0.001 g)，用无水乙醇溶解并定容至100 mL，9 000 r/min离心5 min，上清液过滤后，吸取样品溶液200 μL，用酶标仪进行400～700 nm全波长扫描。

1.3.2 样品成分对于不同色素的吸光值干扰性

将1.3.1.2中的样品过滤液置于分光光度计的比色皿内，测定580 nm与628 nm下的吸光度。

1.3.3 色素的自身稳定性

分别吸取1.3.1.1中的叶绿素铜钠溶液，亮蓝溶液和甲基紫溶液，用分光光度计分别测定其吸光值1次，每间隔30 min重复以上步骤1次，每种色素各重复20次。

1.3.4 样品对色素的稳定性影响

按1.3.1.2的步骤配制40份样品各10 g(精确到0.001 g)于50 mL烧杯中，分为2个部分，其中20份样品每份加入1.3.1.1中所配亮蓝溶液各25 mL，另外20份样品每份加入1.3.1.1中所配甲基紫溶液各25 mL，分别搅拌均匀后超声振荡30 min，并用无水乙醇各自定容至100 mL后9 000 r/min离心5 min，最后分别将上清液过滤后，将含甲基紫滤液用分光光度计于580 nm处，含亮蓝滤液于628 nm处测定吸光值。

1.3.5 氯离子电极检验法标准曲线绘制

称取经550℃灼烧1 h冷却后的NaCl 5.844 0 g于烧杯中，加80%无水乙醇溶解，并定容至1 000 mL容量瓶中，得到含Cl-0.1 mol/L的溶液;以此溶液为母液进行稀释，分别得到含Cl-0.01，0.001，0.000 1 mol/L 的溶液;分别取 100 mL，0.1，0.01，0.001，0.000 1 mol/L的 Cl-标准溶液与2mL 5mol/L的NaNO3溶液混合，用磁力搅拌器搅拌均匀，然后将处理好的氯离子电极和参比电极插入溶液中，测定溶液的电位值(mV)值，由稀到浓依次测定;以所得电位值为y轴，相应标准溶液Cl-浓度的负对数为x轴，作图得到标准曲线，得到标准曲线方程。

1.3.6 混合机混料与混合均匀度检测

1.3.6.1 原料混合

将原料均过60目筛，根据配方混合30 kg，按1 kg原料添加0.025 g(精确到0.001 g)甲基紫的剂量加入已研细并过60目筛的甲基紫色素粉末，与原料一起放入混合机混匀并计时，在 10，12，14，16，18，20 min时分别取样，每个时间点用取样器在混合机的4个不同位点进行取样，每个位点收集5个收集槽的样品，在每个时间点下各得到20个样品。

1.3.6.2 甲基紫色素示踪法检测

准确称取10 g(精确到0.001 g)试样，盛入50 mL烧杯中，用无水乙醇溶解，对试样超声处理30 min后定容至100 mL，用分光光度计测量580 nm下的吸光度，计算出变异系数CV。

1.3.6.3 氯离子电极法检测

准确称取样品10 g(精确到0.001 g)，盛入50 mL烧杯中，用无水乙醇溶解，对试样超声处理30 min后定容至100 mL，9 000 r/min离心5 min，上清液过滤后再稀释10倍，在酸度计上读取电位值，利用标准曲线方程换算为氯离子的浓度，再计算出变异系数CV。

1.3.6.4 变异系数CV值的计算设 x1，x2，…，xn为测量值，则该组数据的平均值:

该组数据的标准差S:

该组数据的变异系数CV:

2 结果与讨论

2.1 色素的选取

本研究是按照毒性、价格以及色调的区别度来进行色素的选取的。甲基紫的紫色、亮蓝的蓝色和叶绿素铜钠的绿色是食品中不常见的颜色，干扰较小。另外，叶绿素铜钠的前体叶绿素稳定性较低，经加工处理后是一种稳定性优于叶绿素、具有保健性的食用色素;亮蓝是食品工业着色常用的食用色素之一，且价格低廉;甲基紫则在众多行业物料混合均匀度检测中都表现出良好的检测效果。根据以上3种色素的优点，本研究接下来便以这3种色素为核心进行探索。

2.2 色素最大吸收峰的检测

有色溶液的吸光度与浓度呈正比关系，而同一浓度溶液在不同光波长下对光的吸收程度不同。对给定溶液进行光波长扫描，有助于确定最佳吸收光波长。实验中使用了400～700 nm作为波长扫描的范围。图1、图2和图3是肽餐样品分别与甲基紫溶液，亮蓝溶液和叶绿素铜钠溶液的全波长扫描数据图，从图中可看出是，甲基紫在580 nm波长下，亮蓝和叶绿素铜钠在628 nm波长下吸光值最高，肽餐样品在这2个波长下吸光值很低，因此选用580 nm波长对甲基紫，628 nm波长对亮蓝和叶绿素铜钠，肽餐样品的吸光值影响可以忽略。

图1 肽餐样品与甲基紫全波长扫描吸光值对比数据图Fig.1 Comparison of absorption value of solid drink sample and methyl violet

2.3 样品对色素测量的干扰

图2 肽餐样品与亮蓝全波长扫描吸光值对比数据图Fig.2 Comparison of absorption value of solid drink sample and brilliant blue

图3 肽餐样品与叶绿素铜钠全波长扫描吸光值对比数据图Fig.3 Comparison of absorption value of solid drink sample and sodium copper chlorophyllin

依据以上结果，用分光光度计对1.3.1.2的样品滤液在580～628 nm的吸光值进行了验证性检测。结果显示，该浓度的样品滤液在这2个波长下的光吸收值为0.000，因而在这2个波长下，吸光值均由色素贡献，样品对吸光值完全没有干扰。因此在这一样品浓度成分下，用这2种波长对色素进行吸光值测定是合适的。

2.4 色素自身的稳定性

表1是3种色素自身稳定性试验的测定结果。将20份色素样品每隔30 min测定1份样品的吸光度，并求取标准差与平均值，通过变异系数的值检验色素样品的自身稳定性。

表1 三种色素的自身稳定性测定结果Table 1 Detection result of stability of methyl violet，brilliant blue and sodium copper chlorophyllin

从表1可以看出，叶绿素铜钠溶液CV值较高，其自身稳定性低于甲基紫与亮蓝，虽然稳定性达到了食品加工行业的需要，但是该色素不适合用于肽餐样品混合均匀度的检验，而甲基紫与亮蓝的自身稳定性满足进行下一步试验的要求。

2.5 样品对色素稳定性的影响

将样品的混合滤液与色素溶液均匀混合，检验其吸光度并计算变异系数，以此来检测样品对色素稳定性的影响。表2和表3是样品对甲基紫和亮蓝色素稳定性的测定结果，结果发现，甲基紫受样品的影响很小，而亮蓝出现了变异系数大幅升高的情况。本研究推测样品对亮蓝的光吸收有影响的可能原因是样品中的肽键与亮蓝发生了不稳定结合，使变异系数增大，所以本研究认为亮蓝不适合用于肽餐样品的混合均匀度检验，甲基紫是较为满足检测肽餐样品混合均匀度试验要求的色素试剂。

表2 甲基紫色素示踪物法样本稳定性测定结果Table 2 Detection result of stability of samples of methyl violet tracing

表3 亮蓝色素示踪物法样本稳定性测定结果Table 3 Detection result of stability of samples of brilliant blue tracing

2.6 氯离子电极法的自身稳定性

由于食盐在无水乙醇中溶解度较低，本研究中采用了80%乙醇配制NaCl溶液，以使样品中的Cl-得以快速溶解。为了考量氯离子电极法自身的稳定性，本研究对配制好的0.001 mol/L与0.000 1 mol/L的NaCl溶液进行了电位测定，结果如表4。在无样品存在时，氯离子电极法的示数变化较小，可见氯离子电极法自身稳定性较好。表5是根据图4将表4的电位值换算为Cl-浓度值而得的结果。

表4 氯离子电极法方法本身稳定性数据(电位值)Table 5 Detection result of stability of chloride electrode(potential value)

表5 氯离子电极法方法本身稳定性数据(氯离子浓度)Table 6 Detection result of stability of chloride electrode(chloride ion concentration)

图4 氯离子电极法Cl-浓度-电极电势标准曲线Fig.4 Chloride ion concentration-electrode potential standard curve of chloride ion electrode method

2.7 甲基紫色素法和氯离子电极法对样品的检测效果

粉体在混合过程中，随着时间的不断推移，变异系数不断变小，最终收敛于某一值并在该值附近上下波动［8］。根据实验室之前的经验和摸索结果，本研究测定了10～20 min混合均匀度的变化。

物料混合越均匀，变异系数越趋近于零。但当变异系数小于10%时，本研究认为物料混合已较均匀。表6是采用甲基紫法对混合料进行混合均匀度检测的测定结果。可见，数据整体变异系数较小，故甲基紫法适合对肽餐样品进行混合均匀度测定。

选用氯离子电极法是由于配方中含有食盐这一成分较多，它能引入大量Cl-，其含量大大超过其他原料中Cl-的含量，因此可以运用氯离子电极对食盐中Cl-含量的测定来间接说明物料是否混匀。表7是采用氯离子电极法测定肽餐样品混合均匀度的结果，数据显示，变异系数波动稍大，但经过甲基紫法检验，可以认为物料基本混匀，采用氯离子检测法的变异系数虽然略高于甲基紫法，但结果与甲基紫法基本一致。

表6 甲基紫法对混合料进行混合均匀度测定结果Table 6 Detection result of mixing homogeneity of mixture by methyl violet tracing

表7 氯离子电极法对混合料进行混合均匀度测定结果Table 7 detection result of mixing homogeneity of mixture by Chloride electrode detection

3 结论

叶绿素铜钠作为具有保健作用的色素是初期测试的首选，但在进行自身稳定性检测时就出现了系统变异系数较高的情况;亮蓝是食品工业中最常用的食用色素，且价格便宜，自身稳定性良好，但在与物料混合后，出现了系统变异系数升高的现象，推测是由于亮蓝与样品中的肽键发生不稳定结合，使样品的吸光值出现持续变动;甲基紫在单独进行检测时及与物料混合时均呈现出较低的变异系数，可以认为甲基紫的检测效果较好，且物料基本混匀;氯离子电极检测法的系统变异系数比甲基紫法稍高，但它具有不破坏样品的优势。综上所述，甲基紫法仅限在模拟实际混合工艺条件中确定物料量、转速、时间的条件下使用，以确定混合机的工艺条件;因为产品引入额外Cl-较多，且不破坏样品，所以氯离子电极法适合用于实际大规模生产中肽餐物料混合均匀度的测定。

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［7］ GB/T 5918-2008饲料产品混合均匀度的测定［S］.

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