食品研究新视界-扫描式微量热仪

食品研究新视界-扫描式微量热仪

New Vision into Food Science – Scanning Micro-Calorimeter

热分析法(如DSC/DTA,TGA)，已成为当今研究食品性质最为有效的手段之一,在确定食品成分/优化原材料选择/确定生产加工、贮存及运输条件/保障产品质量及食用安全等方面均发挥着无可替代的重要作用。

食品中成分的物理化学变化所产生的热效应通常比较微弱，因此测试时需要较大的样品量或要求仪器具有较高的灵敏度。另外，很多食品的成分及状态通常比较复杂，如固体、液体、胶体等，并且在生产加工过程中，经常需要进行液体或固体等多相混合，这些都是传统DSC难以满足的条件。基于传承数十年的三维卡尔维式量热传感器的独有优势，Setaram公司的3D微量热仪已成为国际食品研究领域的理想工具，并得到了广泛的应用。

最 具任务弹性的微量热仪-uSC

作为经典的Setaram Calvet 3D微量热仪的代表，μSC继承具有数十年历史的μDSC系列衣钵，并将其进一步发扬光大，在提供无与伦比的灵敏度与准确性的同时，更提供业内独 一无二的灵活性，可作为食品研究领域的通用型全功能量热平台：

工作模式： 扫描 ←→ 恒温

样品形态： 稀溶液←→固体，胶体

反应类型： 间歇←→原位混合

 高通量：双通道，可以同时测量两组样品

性能参数：

温度范围：-20~170℃

升/降温扫描速率：1K/min

样品池：C276材质，双通道，可进行固液、液液、气液/气固等多项间歇或连续混合

压力范围：真空~1000bar

以下介绍一些在食品研究的各个细分领域的典型应用案例：

蛋白质研究：测定蛋白质变性及聚集温度，反应热，评估稳定性及相容性

β -乳球蛋白在不同环境下的变性温度： 通过改变环境参数，评价蛋白质在不同pH、盐度及浓度条件下的变性行为。

样品: 商业β-乳球蛋白溶液

浓度：25g/L

标准池 扫描模式

温度程序：30°C -> 160°C @ 0.5K/min

缓冲液: 4.01 或 7.00

盐：NaCl ，0 或 0.5M

结果：不同测试环境下的蛋白变性温度如附表所示

免疫球蛋白的热稳定性：

样品：5mg/mL IgG

25°C ~100°C @ 1 K/min

标准池 扫描模式

结果：升温过程中出现叠加的吸-放热峰，通过去卷积可以将总的热效应（a)分为两部分：

（b) 变性的吸热峰

（c）聚集的放热峰

蛋白质变性: 反应热及温度的再现性

样品：海参肉糜，约100mg，直接置入样品池

标准池 扫描模式

温度程序：5°C ~80°C @ 1 K/min

49℃度附近出现的明显吸热峰为对应蛋白质的变性，通过对比两次实验结果课件uSC在反应温度及量热测试方面的优异再现性，不同实验的反应热再现性测试误差优于1%。

谷物·淀粉类食品的表征：

基于高灵敏度及良好的样品相容性，uSC非常适宜模拟及评估淀粉类食品生产加工及贮存过程中的糊化、回生等变化

淀粉制品的糊化 

样品 :  小麦粉 + 水 (50% w/w)，共980 mg

温度程序 : 5°C ~120°C @ 1 K/min；   120°C ~5°C @ 1 K/min

标准池 扫描模式

结果：升温时出现两组吸热峰，分别对应直链淀粉的糊化及支链淀粉缔合物的降解；降温时的放热峰对应部分支链淀粉支链淀粉的重结晶

贮存时间对面包品质的影响

样品：玉米及小麦淀粉(110℃加热1小时)、新鲜的面包芯400 mg

标准池 扫描模式

温度：10℃~180℃、0.7℃/min

室温储存在密闭容器中，每日取样进行量热测试

结果：(1)小麦淀粉升温扫描过程中观察到两组吸热峰，分别对应结晶的支链淀粉的融化（40~80℃间），及支链淀粉脂类缔合物的降解（120℃附近）

(2)随着老化时间的延长，小麦支链淀粉发生糊化时的熔融热增加，说明其回生程度不断增加；贮存时间超过2天后，吸热峰明显增速放缓，说明回生程度趋于稳定

(3)玉米淀粉：在150℃-160℃温度范围内的吸热对应结晶的支链淀粉的熔融；随老化时间的延长，这组吸热峰发生“分裂”，源于淀粉结晶体结构的异化。

凝胶：溶胶-凝胶过程

在保证超高灵敏的同时，得益于易于清洗的活动式样品池设计，Setaram Clavet 3D微量热仪系列尤为适合测试高浓度、高粘度类型样品，如各类凝胶等。

Sample ：卡拉胶 - 75% kappa (1%) + 25% iota (1%)  in 0.1M KCl

Mass: 857 mg

标准池  扫描模式     

温度：10℃~90℃@ 1K /min            90℃~10℃@ 1K /min

 结果： 升温时观察到一个吸热峰，降温时的两个放热峰对应凝胶过程（iota at 56.2, kappa at 50.1 °C）。

发酵：酸奶制作

Sample :   20 mg 酸奶 + 200mg 牛奶

样品池：间歇混合池        (酸奶在上, 牛奶在下)

实验温度 : 37°C恒温

酸奶及牛奶混合后，探测乳酸菌生长的放热效应，放热最 大值出现在约2.5小时处

*Setaram仪器配套的Calisto热分析软件。内置多种基线计算方式，可以根据需要选择合适的积分模型

酶促反应 - 原位混合

 Sample : 真菌葡萄糖淀粉酶 (1%水溶液) + 麦芽糖 (1%水溶液) 

 流速：各0.3 ml/min

样品池：流动混合池 恒温模式

温度：25℃恒温

实验方法及结果：两种溶液的流速为各0.3 ml/min，实验开始时两路液体均为麦芽糖溶液，待基线稳定后，将其中一路切换为酶溶液，则两种溶液在样品池内原位混合后从出口流出，即可观察到明显放热，源于麦芽糖在酶作用下的水解反应;而后再将酶溶液通道切换回麦芽糖溶液，基线再次回复到零位。由基线位移的高度可定量测定酶促反应热并评估反应效率。