黄原胶与魔芋胶复配体系的流变特性及影响因素.pdf

第 30卷第 11期中 南 林 业 科 技 大 学 学 报Vo. l 30 No . 11 2010年 11月Journal of CentralSouth University of Forestry E? mai: l csfuy l163. com 黄原胶与魔芋胶复配体系的流变特性 及影响因素 王元兰 1, 李忠海1, 魏? 玉2 ( 1. 中南林业科技大学 理学院, 湖南 长沙?410004 ; ?2 . 河南中医学院 药学院, 河南 郑州? 450008) 摘? 要:黄原胶和魔芋胶都是非凝胶多糖, 二者以不同比例复配均有明显的协同增效作用, 当黄原胶与魔芋胶以 7?3配比混配时其协同效应最大; 复配胶黏度随着制备温度的升高而下降, 流变特性变好; 当柠檬酸的使用量大于 0?2 % 时, 复配胶的黏度下降; 40? 时甜味剂的加入使得复配胶的黏度升高。 关键词:黄原胶; 魔芋胶; 流变特性; 黏度 中图分类号: TS 201 . 21文献标志码: A文章编号:1673?923X( 2010)11?0125?04 Study of rheological properties and influence factor of solution xanthan/konjac gum m ixtures WANG Yuan?lan1, LI Zhong?hai 1, WEIYu2 ( 1. SchoolofScience , CentralSouth University of Forestry ? 2. Phar macy College ofHACTCM, HenanUniversity ofTCM, Zhangzhou 450008 , Henan, China) Abstract : Xanthan gum and konjac gum were not concretionary polysaccharides . They showed the evident synergis m ofXG konjac gum;rheological properties; viscosity ? 黄原胶 ( Xanthan gu m ), 又称黄胶、 汉生胶, 是以 甘蓝黑腐病黄单胞菌 (Xanthomonas campestris) (又 称甘蓝黑腐病菌 )的菌株 B?1459为生产菌, 经好氧 发酵生物工程技术产生的一种高黏度水溶性微生物 胞外阴离子多糖 1, 是由 D ?葡萄糖、 D?甘露糖、 D? 葡萄糖醛酸、 丙酮酸和乙酸组成的 ?五糖重复单元 ? 聚合而成, 分子主链由 D?葡萄糖以 ?1 , 4?糖苷键 连接而成, 每两个葡萄糖中的一个 C3上连接有一个 由两个甘聚糖和一个葡萄糖醛酸组成的三糖侧 链 2。魔芋胶的主要成分是葡甘聚糖 ( Konjac Glu? comannan简称为 KGM ) 3。葡甘聚糖是一种非离 子型水溶性高分子多糖, 它是由 ?D?葡萄糖和 ?D ?甘露糖以 1 ?1 . 6或 1 ?1 . 69的摩尔比组成。葡甘 聚糖略带分枝, 以 ?1 , 4吡喃糖苷键连接 4。 黄原胶和魔芋胶均为非凝胶的亲水性胶体, 亲 水胶体在性能上既有共性又有各自的特异性。但在 一定条件下, 将黄原胶和魔芋胶复配可以得到凝胶, 并具有明显协同增效作用。笔者研究了黄原胶和魔 ? ? ? ? ? 中南林业科技大学学报第 30卷 芋胶的复配比例、 放置时间、 制备温度、 甜味剂、 酸味 剂对复配胶黏度的影响, 为黄原胶和魔芋胶的复配 胶在食品工业中的应用提供一定的理论依据。 1? 实验部分 1 . 1? 实验材料 黄原胶、 魔芋胶、 甜蜜素、 蔗糖 (食品级 ); 柠檬 酸 (分析纯试剂 )。 1 . 2? 主要仪器 NDJ?5S型数字式旋转黏度计; JJ?6数显直流恒 速搅拌器; DSY?2?8电热恒温水浴锅。 1 . 3? 实验方法 1 . 3 . 1? 复配溶胶的制备 按表 1用电子天平分别称取黄原胶和魔芋胶, 将两种胶体分别用 250 mL 蒸馏水溶解, 放入水浴 锅中恒温到指定温度。待完全溶解后, 把两胶体溶 液混合, 搅拌均匀后即得总浓度为 1 % 的复配胶 溶液。 表 1? 黄原胶与魔芋胶的复配比例 Table 1? M ixed ratio of xanthan /konjac gu m 混合比例黄原胶 /g魔芋胶 /g 10 ?02. 500 . 00 8 ?22. 000 . 50 7 ?31. 750 . 75 6 ?41. 501 . 00 5 ?51. 251 . 25 4 ?61. 001 . 50 3 ?70. 751 . 75 2 ?80. 502 . 00 0?100. 002 . 50 1 . 3 . 2? 黏度的测定方法 用 NDJ?5S数显黏度计以 3号转子 6 r/m in的 转速测定, 记录数据。 1 . 3 . 3? 黄原胶和魔芋胶的复配比例及温度对复配 胶黏度的影响 ? 复配胶总浓度为 0 . 5 % , 将黄原胶与魔芋胶按 不同配比分别在 30、40 、50 、60 、70 、80 、90 ? 下 进行复配, 用黏度计测定并记录黏度变化。 1 . 3 . 4? 放置时间对复配胶溶液黏度的影响 按 1. 3 . 3所得实验结果, 选用最佳复配配比在 最适宜温度下配制复配胶溶液, 按放置时间逐段测 得复配胶的黏度变化与时间的关系。 1 . 3 . 5? 甜味剂对复配胶黏度的影响 复配胶总浓度为 0 . 5 % , 选用最佳复配配比在 最适宜温度下配制一系列复配胶溶液, 分别加入事 先配好的蔗糖、 甜蜜素溶液, 添加量都是在食品加工 工艺许可范围内, 搅拌放置后, 用黏度计测其黏度 变化。 1 . 3 . 6? 柠檬酸对复配胶黏度的影响 复配胶总浓度为 0 . 5 % , 黄原胶与魔芋胶按最 佳配比在最适宜温度下配制一系列复配胶溶液, 在 样品中分别加入柠檬酸, 使复配胶中柠檬酸浓度分 别为 0 . 05 % 、 0 . 1% 、 0 . 2 % 、 0 . 3 % , 搅拌, 放置后, 用 黏度计测其黏度变化。 2? 结果与讨论 2 . 1? 复配比例对黄原胶和魔芋胶复配胶黏度的 影响 ? ? 图 1是黄原胶和魔芋胶在最适宜温度 40 ? 时 以不同配比复配后的复配胶黏度与配比的曲线图。 从图 1可知, 复配胶黏度明显高于单一的黄原胶溶 液与魔芋胶溶液的黏度, 这表明这两种胶体复配后 能产生协同增效作用, 这是由于含 ?1 , 4键的魔芋 胶多糖分子与黄原胶分子的双螺旋结构易发生嵌合 作用。同时, 实验发现, 黄原胶与魔芋胶复配成总浓 度为 1 % 时的复配胶可形成坚实的凝胶。 图 1?40 ? 时, 复配比例对黄原胶与魔芋胶复配胶黏度的 影响 Fig. 1?Effect of polysaccharidem ixed ration on the viscosity of solution of xanthan/konjac gum m ixtures at 40 ? 126 第 11期? 王元兰, 等: 黄原胶与魔芋胶复配体系的流变特性及影响因素? ? ? ? ? 2 . 2? 复配温度对黄原胶和魔芋胶复配胶黏度的影 响 ? 复配温度对复配胶黏度的影响如图 2 。从图 2 可以看出, 随着温度升高, 复配胶的流变学特性变 好, 其黏度下降, 这可能是随着温度的不断升高, 黄 原胶中的无序分子也不断增多, 而导致流变性变好。 图 2? 复配温度对黄原胶与魔芋胶复配胶黏度的影响 Fig . 2? Effect of m ixed temperature on the viscosity of solution of xanthan/konjac gum m ixtures 2 . 3? 放置时间对黄原胶和魔芋胶复配胶黏度的影 响 ? 图 3反映了放置时间对复配胶溶液黏度的影 响: 放置时间在 0 20m in之内, 复配胶黏度下降 明显, 随后其黏度下降缓慢, 这是因为多糖分子的棒 状结构在一定时间变为无规线团状所引起 5。 图 3? 放置时间对黄原胶和魔芋胶复配胶黏度的影响 Fig . 3?Effect of layed?ti m e on viscosity of solution of xanthan/knojac gum m ixtures 2 . 4? 甜味剂的使用量对黄原胶和魔芋胶复配胶黏 度的影响 ? 甜味剂的使用量对复配胶黏度的影响如图 4 6 。由图可知, 在测定温度 ( 40 ? )下, 复配胶黏度 随甜味剂的增加而上升。这可能是因为加入的甜味 剂小分子充填了复配胶多糖大分子的间隙, 提高了 其缔合程度, 或增加了大分子各支链间的氢键交联 度, 从而增加了复配胶体系的网络化结构程度 5, 使得复配胶体系多糖分子间的协同效应不断增强, 使其黏度升高。 图 4? 蔗糖对黄原胶和魔芋胶复配胶黏度的影响 Fig . 4? Effect of sucrose concentration on viscosity of solution of xanthan/knojac gum m ixtures 图 5? 甜蜜素对黄原胶和魔芋胶复配胶黏度的影响 Fig . 5?Effect of sodium cyclam ate concentration on visco? sity of solution of xanthan/knojac gum m ixtures 图 6? 糖精对黄原胶和魔芋胶复配胶黏度的影响 Fig . 6? Effect of saccharine concentration on viscosity of solution of xanthan/knojac gum m ixtures 127 ? ? ? ? ? 中南林业科技大学学报第 30卷 同时, 我们在室温下配制复配胶并测定甜味剂 对复配胶黏度的影响, 实验发现, 添加不同浓度的甜 味剂对复配胶黏度几乎没有影响, 这主要是因为, 在 室温下, 黄原胶和魔芋胶复配体系已呈弱凝胶, 加入 甜味剂这些小分子则难充分进入复配胶体系多糖分 子间隙, 不能氢键交联度或提高其缔合度, 故复配胶 黏度无明显变化。由此可见, 加热能促进甜味剂小 分子在复配胶体系中的均匀扩散和渗透。 2 . 5? 柠檬酸对黄原胶和魔芋胶复配胶黏度的影响 在食品加工生产中加入适量的柠檬酸不仅能阻 止细菌的滋生, 还能增爽食品口感, 使其甜味可口, 但当加入的柠檬酸含量高于 0. 3 % 时, 食品会因太 酸而难以入口。 图 7? 柠檬酸对黄原胶和魔芋胶复配胶黏度的影响 Fig . 7?Effect of citric acid concentration on viscosity of solution of xanthan /knojac gu m m ixtures 从图 7可知, 当加入 0 . 2 % 以上柠檬酸时, 会使 复配胶黏度的明显下降; 但当加入的柠檬酸含量低 于 0. 2 % 时, 复配胶黏度的基本保持不变。这可能 是因为在复配胶溶液中加入一定量的柠檬酸后会引 起复配胶的 p H 值变化, 从而引起复配胶体系分子 间氢键交联有部分开链, 分子舒展, 从而引起复配胶 黏度下降。 3? 结 ? 论 ( 1) 黄原胶和魔芋胶虽是非凝胶多糖, 但是二 者有强烈的协同效应, 当黄原胶与魔芋胶的配比为 7 ?3时, 其协同增效作用最大; 复配温度对复配胶 黏度的影响较大, 随着复配温度的升高, 复配胶黏度 下降。 ( 2) 40 ? 时在复配胶体系中加入小分子甜味 剂, 由于小分子甜味剂在一定温度下它们在复配胶 大分子中的渗透能力增强, 能充分进入复配胶多糖 分子之间, 使其交联作用增大来, 故复配胶黏度随着 加入甜味剂增多而不断升高; 但在常温下加入小分 子甜味剂对复配胶黏度物明显影响。 ( 3) 加入 0 . 2 % 以上的柠檬酸能使复配胶的黏 度降低; 低于 0 . 2% 以下时复配胶的黏度基本不变。 参考文献: 1 ? 杨新亭, 王林风, 王香东, 等. 黄原胶与魔芋胶的协效凝胶性研 究 J. 食品科学, 2001, 22( 3): 38- 401 . 2 ? 王元兰, 李忠海